浮子流量计98311.doc

浮子流量计　　前 言　　　　浮子流量计是以浮子在垂直锥形管中随着流量变化而升降，改变它们之间的流通面积来进行测量的体积流量仪表，又称转子流量计。在美国、日本常称作变面积流量计（Variable Area Flowmeter）或面积流量计。?? 浮子流量计原理设想发轫于19世纪60年代，20实际初出现商品。从应用台所占比例来看，1985年英国抽样调查72家企业17000台流量仪表中浮子流量计占19.2%。我国浮子流量计产量1996年估计在15万-17万台之间，其中95%左右为玻璃管浮子流量计。第一节　 原理和结构浮子流量计的流量检测元件是由一根自下向上扩大的垂直锥形管和一个沿着锥管轴上下移动的浮子组所组成。工作原理如图1所示，被测流体从下向上经过锥管1和浮子2形成的环隙3时，浮子上下端产生差压形成浮子上升的力，当浮子所受上升力大于浸在流体中浮子重量时，浮子便上升，环隙面积随之增大，环隙处流体流速立即下降，浮子上下端差压降低，作用于浮子的上升力亦随着减少，直到上升力等于浸在流体中浮子重量时，浮子便稳定在某一高度。浮子在锥管中高度和通过的流量有对应关系。体积流量Q的基本方程式为??????1当浮子为非实芯中空结构（放负重调整量）时，则??????2式中 α——仪表的流量系数，因浮子形状而异；ε——被测流体为气体时气体膨胀系数，通常由于此系数校正量很小而被忽略，且通过校验已将它包括在流量系数内，如为液体则ε=1；F——流通环形面积，m2；g——当地重力加速度，m/s2；Vf——浮子体积，如有延伸体亦应包括，m3；ρf——浮子材料密度，kg/m3；ρ——被测流体密度，如为气体是在浮子上游横截面上的密度，kg/m3；Ff——浮子工作直径（最大直径）处的横截面积，m2；Gf——浮子质量，kg。流通环形面积与浮子高度之间的关系如式（3）所示，当结构设计已定，则d、 β为常量。式中有h的二次项，一般不能忽略此非线性关系，只有在圆锥角很小时，才可视为近似线性。?m2??????3式中 d——浮子最大直径（即工作直径），m；h——浮子从锥管内径等于浮子最大直径处上升高度，m；β——锥管的圆锥角；a、b——常数。 口径15-40mm透明锥形管浮子流量计典型结构如图2所示。透明锥形管4用得最普遍是由硼硅玻璃制成，习惯简称玻璃管浮子流量计。流量分度直接刻在锥管4外壁上，也有在锥管旁另装分度标尺。锥管内腔有圆锥体平滑面和带导向棱筋（或平面）两种。浮子在锥管内自由移动，或在锥管棱筋导向下移动，较大口平滑面内壁仪表还有采用导杆导向。??? 图3是直角型安装方式金属管浮子流量计典型结构，通常适用于口径15-40mm以上仪表。锥管5和浮子4组成流量检测元件。套管（图3未表示）内有导杆3的延伸部分，通过磁钢耦合等方式，将浮子的位移传给套管外的转换部分。转换部分有就地指示和远传信号输出两大类型。除直角安装方式结构外还有进出口中线与锥管同心的直通型结构，通常用于口径小于10-15mm的仪表。第二节 优点和缺点 浮子流量计使用于小管径和低流速。常用仪表口径40-50mm以下，最小口径做到1.5-4mm。适用于测量低流速小流量，以液体为例，口径10mm以下玻璃管浮子流量计满度流量的名义管径，流速只在0.2-0.6m/s之间，甚至低于0.1m/s；金属管浮子流量计和口径大于15mm的玻璃管浮子流量计稍高些，流速在0.5-1.5m/s 第三节 分 类 时常上定型产品和特殊型仪表从不同角度可作不同分类，如： 按锥形管材料分为透明锥形管和金属锥形管。 按有否远传信号输出分为就地指示型和远传信号输出型，后者又分为电远传和气远传两种。 按被测流体分为液体用、气体用和蒸汽。 按被测流体通过浮子流量计的量分为全流型和分流型。 3.1 按锥形管材料分类类型 （1）透明锥形管浮子流量计 透明锥形管材料用得最多的是玻璃，无导向结构仪表测量气体时操作不慎，玻璃管易被击碎；还有用透明工程塑料如聚苯乙烯、聚碳酸酯、有机玻璃等制成，具有不易击碎之优点。 （2）金属管锥形管浮子流量计 与透明锥形管浮子流量计相比，可用于较高的介质温度和压力，且无玻璃管浮子流量计锥管被击碎的潜在危险。图3所示典型结构是锥形管与壳体制成一体结构，也有锥管套入壳体的分离结构，改变流量规格只要调换不同圆锥角的锥管，使用较为灵便。 3.2 按有否远传信号输出分类类型 （1）就地指示型浮子流量计 有些透明管浮子流量计以就地指示为主，装有接近开关，作流量上下限报警信号输出。 有些就地指示型金属管浮子流量计外形与远传信号输出相同，只是将浮子位移通过磁耦合传出，经连杆凸轮等线性化机构处理后就地指示。 （2）远传信号输出型浮子流量计 远传信号输出型仪表的