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  行业资讯
玻璃管转子流量计原理和结构
2012-2-29 13:54:19

 玻璃管转子流量计转子流量计是以浮子在垂直锥管中随流量变化而升降,改变它们之间的流通面积而进行测量体积的体积流量仪表,也称转子流量计。浮子流量计较多适用于小管径和低流速,也可以使用在中型管径,对于普通全流型浮子不能用于大管径;对于玻璃管浮子流量计最大可到DN100;金属管可到DN150。流量范围一般为10:1;浮子流量计可用于测量液体、气体及蒸汽。按照其应用分类,可分为:普通型、夹套保温型、防爆型、耐腐型和吹流型。
    玻璃管转子流量计一般作为直观流动指示或者测量准确度不高的现场指示仪表,可用于电力、化工、石化、冶金医药等流程工业和污水处理等公用事业。
玻璃管浮子流量计原理和结构
    玻璃管转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  浮子流量计
(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——转子体积,如有延伸体亦应包括,m3;   ρf——转子材料密度,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——转子工作直径(最大直径)处的横截面积,m2;   Gf——转子质量,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——转子最大直径(即工作直径),m;   h——转子从锥管内径等于转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。转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。            玻璃管浮子流量计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。
玻璃管转子流量计优点和缺点
  转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之间。                                                                                     玻璃管转子流量计转子流量计可用于较低雷诺数,选用粘度不敏感形状的浮子,流通环隙处雷诺数只要大于40或500,雷诺数变化流量系数即保持常数,亦即流体粘度变化不影响流量系数。这数值远低于标准孔板等节流差压式仪表最低雷诺数104-105的要求。大部分转子流量计没有上游直管段要求,或者说对上游直管段要求不高。                                                                                      玻璃管浮子流量计浮子流量计有较宽的流量范围度,一般为10:1,最低为5:1,最高为25:1。流量检测元件的输出接近于线性。压力损失较低。 玻璃管转子流量计结构简单,价格低廉。只要在现场指示流量者使用方便,缺点是有玻璃管易碎的风险,尤其是无导向结构浮子用于气体。金属管浮子流量计无锥管破裂的风险。与玻璃管浮子流量计相比,使用温度和压力范围宽。                     玻璃管转子流量计大部分结构转子流量计只能用于自下向上垂直流的管道安装。立式玻璃管转子流量计转子流量计应用局限于中小管径,普通全流型浮子流量计不能用于大管径,玻璃管转子流量计最大口径100mm,金属管转子流量计为150mm,更大管径只能用分流型仪表。                                                                                                  使用流体和出厂标定流体不同时,要作流量示值修正。液体用转子流量计通常以水标定,气体用空气标定,如实际使用流体密度、粘度与之不同,流量要偏离原分度值,要作换算修正。
立式玻璃管转子流量计分类:
  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。
玻璃管浮子流量计应用概况:
  玻璃管转子流量计转子流量计作为直观流动指示或测量精确度要求不高的现场指示仪表,占浮子流量计应用的90%以上,被广泛地用在电力、石化、化工、冶金、医药等流程工业和污水处理等公用事业。有些应用场所只要监测流量不超过或不低于某值即可,例如电缆惰性保护气流量增加说明产生了新的泄漏点。循环冷却和培养槽等水或空气减流断流报警等场所可选用有上限或下限流量报警的玻璃管浮子流量计。   
      环境保护大气采样和流程工业在线监测的分析仪器连续取样,采样的流量监控也是浮子流量计的大宗服务对象。作为流程工业液位、密度等其他参量的测量中,定流量测量和控制的辅助仪表,应用得非常普遍,亦占有相当份额。带信号输出的远传金属转子流量计在流程工业常用作流量控制检测仪表或管线混合配比,如给水处理过程控制原水加药液的配比量。
玻璃管转子流量计装使用注意事项仪表安装方向
  绝大部分转子流量计必须垂直安装在无振动的管道上,不应有明显的倾斜,流体自下而上流过仪表。转子流量计中心线与铅垂线间夹角一般不超过5度,高精度(1.5级以上)仪表θ≤20°。如果θ=12°则会产生1%附加误差。仪表无严格上游直管段长度要求,但也有制造厂要求(2-5)D长度的,实际上必要性不大。
玻璃管转子流量计转子流量计的校验和标定
  转子流量计的校验和标定液体常用标准表法、容积法和称量法;气体常用钟罩法,小流量用皂膜法。   国外有些制造厂的大宗产品已做到干法标定,即控制锥形管尺寸和转子重量尺寸,间接地确定流量值,以降低成本,只对高精度仪表才坐实流标定。国内也有些制造厂严格控制锥形管起始点内径和锥度以及浮子尺寸,实流校验只起到检查锥形管内表面质量。这类制造厂生产的仪表、锥形管和浮子已做成互换,毋需成套更换。   转子流量计采用标准表法校验是一种高效率方法,各制造厂了与应用。有些制造厂将某一流量范围的标准表制成数段锥度较小的玻璃管转子流量计,扩展标准表表尺长度,提高标准表精度,使校验标定工作做到高精度高效率。