分析玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)與金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)的原理結(jié)構(gòu)

玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)和金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的原理結(jié)構(gòu)

玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)可測(cè)量液體,、氣體和蒸氣的流量，宜測(cè)中小管徑（DN4——250）的流量。壓力損失小且恒定,，測(cè)量范圍比較寬，量程比1：10,，工作可靠且刻度線性,，使用維修方便，對(duì)儀表前后直管段長(zhǎng)度要求不高,。其測(cè)量度為±2%左右,，受被測(cè)液體的密度、粘度,、純凈度以及溫度,、壓力的影響，也受安裝垂直度的影響,。玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，成本低，易制成防腐蝕性儀表,，但其強(qiáng)度低,。金屬管浮子流量計(jì)可輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，耐高壓,，能實(shí)現(xiàn)流量的指示,、積算、記錄,、控制和報(bào)警等多種功能,。

1.1 原理及結(jié)構(gòu)

1.1.1 沖量定理及應(yīng)用

設(shè)一物體的質(zhì)量為m，作用其上的力為F,，實(shí)際上流體的速度v,，物體變化路程為L(zhǎng)。那么根據(jù)沖量定理可推出

（1）

1.1.2 測(cè)量原理及結(jié)構(gòu)

如果將阻擋體置于直立且具有錐度（上大下?。┑墓艿乐?，就形成轉(zhuǎn)子式的流量計(jì)，它的工作原理如圖1所示,。

當(dāng)流量增加時(shí),，轉(zhuǎn)子接受流體自下而上的沖力將增加，因而被沖向上方，一到達(dá)上面,，由于流通截面增加,，流速減小，沖力也隨之減小,。當(dāng)沖力和差壓對(duì)轉(zhuǎn)子截面構(gòu)成的作用力以及粘滯摩擦力等的合力與轉(zhuǎn)子本身在流體中重量相等時(shí),，轉(zhuǎn)子即處于一平衡狀態(tài)，不再上升或下降,，這個(gè)位置就表示新的流量值,。

1.2 計(jì)算公式

設(shè)轉(zhuǎn)子的顯示重量為Wf（N），流體對(duì)轉(zhuǎn)子的作用力為F（N）,，錐形管與轉(zhuǎn)子間環(huán)形截面為Sa（m2）,，轉(zhuǎn)子處zui大截面積為Sf（m2），轉(zhuǎn)子體積Vf（m3）,，轉(zhuǎn)子密度為ρf（Kg/m3）,，轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度為L(zhǎng)（m），流體介質(zhì)的密度為ρ（Kg/m3）,，重力加速度為g（m/s2）,，則

因?yàn)閙=ρVf =ρSfL代入（1）式中，整理后得

考慮到實(shí)際情況的因素,，加一校正系數(shù)k變?yōu)椋?/p>

（2）

式中：qm——為質(zhì)量流量,；qv——為體積流量；ψ——為流量系數(shù),。ψ與轉(zhuǎn)子形狀和雷諾數(shù)有關(guān),，Sa與轉(zhuǎn)子高度有關(guān)。錐管形轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子的幾何形狀和選用的材料及被測(cè)流體一定時(shí),，式（2）等式右邊平方根內(nèi)的值為一常數(shù),。當(dāng)雷諾數(shù)大于一定的界限值時(shí)，ψ為一常數(shù),，這樣qm正比于Sa,。

1.3 不同測(cè)量介質(zhì)的換算方法

在實(shí)際使用轉(zhuǎn)子流量計(jì)過程中，由于被測(cè)物體的物性（密度,、粘度等）和狀態(tài)（溫度,、壓力等）與實(shí)驗(yàn)流體的物性和狀態(tài)不同，所以必須對(duì)測(cè)量?jī)x表進(jìn)行刻度換算和粘度修正,，以保證度,。

1.3.1 液體流量測(cè)量的刻度換算

通常測(cè)量液體的轉(zhuǎn)子流量計(jì)的刻度，都是用水在20℃,，1個(gè)大氣壓下標(biāo)定的,。按照下式進(jìn)行刻度換算：

（3）

式中：Q1——標(biāo)定時(shí)水的體積流量,；Q2——使用時(shí)被測(cè)液體的體積流量；ρf——轉(zhuǎn)子的材質(zhì)密度,；ρ1——標(biāo)定時(shí)的水密度；ρ2—使用時(shí)的被測(cè)液體密度,；a1——水的流量系數(shù),；a2——被測(cè)粘性液體的流量系數(shù)。

當(dāng)被測(cè)液體的密度和水的密度不同但是兩者粘度系數(shù)相差甚微,，即可忽略粘度變化對(duì)流量系數(shù)造成的影響,，a2/a1可以當(dāng)作1來計(jì)算。

1.3.2 氣體流量測(cè)量的刻度換算

測(cè)量氣體的浮子流量計(jì)通常都是在低壓,、恒溫20℃狀態(tài)下用壓縮空氣進(jìn)行標(biāo)定的,，然后在換算到標(biāo)準(zhǔn)壓力為101325Pa、溫度為20℃時(shí)的流量值對(duì)儀表刻度,。當(dāng)儀表用來測(cè)量某一工作狀態(tài)下,，任意一種氣體的體積流量時(shí)，需將儀表所示刻度值換算為工作狀態(tài)的實(shí)際流量值,。于氣體,，可以按照下面公式換算：

（4）

式中：Qn——標(biāo)定空氣在pn，Tn狀態(tài)下的體積流量,，即儀表刻度流量值,；Q——被測(cè)氣體由P，T狀態(tài)下的體積流量,，即儀表刻度流量值,；pn=101325Pa，Tn=293.15k（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓力和溫度）,；p,，T——被測(cè)氣體在工作狀態(tài)下的壓力和熱力學(xué)溫度；

pnZn——分別為標(biāo)定空氣在pn,，Tn狀態(tài)下的密度和壓縮系數(shù),；ρ，Z——分別為標(biāo)定空氣p,， T在狀態(tài)下的密度和壓縮系數(shù),。

當(dāng)被測(cè)氣體的濕度較大時(shí)，應(yīng)考慮水分含量的影響,，氣體密度ρ按下式計(jì)算：

式中：ρg——為測(cè)量條件下干燥氣體密度,；Φ——為測(cè)量條件下相對(duì)濕度；ρsmax——為測(cè)量條件下飽和水汽的密度,。

金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)與玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)具有相同的測(cè)量原理,，不同的是其錐管由金屬制成,，這樣不僅耐高溫、高壓,，而且能選擇適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)以適合各種腐蝕性介質(zhì)的流量,。流量計(jì)采用可變面積式測(cè)量原理，應(yīng)用現(xiàn)代高技術(shù)手段及先進(jìn)的元件和器件,。流量計(jì)主要由三大基本部分組成：測(cè)量管,；錐形浮子或靶式浮子；指示器,。浮子的位移量與流量的大小成比例,，通過磁耦合系統(tǒng)，以不同接觸方式,，將浮子位移量傳給指示器指示出流量的大小,。也可配裝不同的轉(zhuǎn)換器，將流量值轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電遠(yuǎn)傳信號(hào),，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離顯示,、記錄、積算和控制功能,。金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)在指示器的設(shè)計(jì)上可以為各種應(yīng)用場(chǎng)合提供可靠適用的功能組合,，如現(xiàn)場(chǎng)指針顯示、LCD顯示瞬時(shí)和累計(jì)流量等,。在指示器供電選擇方面有電池供電,、24VDC供電、220VAC供電,，方式根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇,。