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金属管浮子流量计设计原理及安装要求

发布时间：2015-05-05　　浏览：2632次　　字号：大　中　小

金属管浮子流量计检测部分是由一个自下向上扩张的垂直锥形管和一个沿着锥形管轴可以上下自由移动的浮子组成。工作原理如图1所示，被测流体从下向上经过锥管和浮子形成的环隙时，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着对应关系。
体积流量Q的基本方程式为：
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，m2；
Gf 浮子重量，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。

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从浮子最大直径处上升高度，m;
β 锥管的圆锥角；
a、b 为常数
　　从（1），（2），（3）公式可知，在一定的条件下，浮子在锥管内的高度与体积流量有一定的比例对应关系。读出浮子的高度，就可以知道相对应的体积流量，再通过转换器，将浮子的高度转换成所对应的体积流量所对应的刻度，这就是金属管浮子流量计的检测原理。
转换指示器
转换器实际上是将锥管内浮子的高度转换成所对应的体积流量的刻度。从输出信号来分：有就地显
示型和远传信号输出型：
就地显示型：由就地指示器中的随动磁钢与浮子内磁钢耦合，而发生转动，同时电动指针通过刻度盘指示出此时流量

　　智能远传型，由智能型指示器中的随动磁钢与浮子内磁钢耦合，而发生转动，同时带动传感磁钢及指针，通过一个磁传感器将磁场变化转化成电信号，经A/D转换，数字滤波，微处理器处理，D/A输出，LCD液晶显示，来显示出瞬时流量及累积流量大小。（如下图所示）

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，m2；
Gf 浮子重量，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。

金属管浮子流量计的口径、浮子号及刻度的计算

1、计算方法
（1）根据用户给出的数据，选择适当的公式计算相应标校介质的流量Qs:

其中：Qs-标校介质（水或空气）在标准状态下（20℃，0.1013Mpa）的流量
Q-用户介质流量 K-修正系数
（2）根据计算得到的 Qs值，查流量表来确定选用的浮子号及测量管的口径（流量表中的数值都是水或空气在标准状态下的流量值）
（3）确定测量管口径和浮子号后，建议用下式确定被测介质流量刻度的上限值Q：

其中：Qi查流量表中选取某一浮子号对应的水或空气流量的最大值。
（4）由于计算中没有考虑粘度的修正，有可能与工厂计算的结果产生差异。

2、修正系数K的确定
（1）对于液体介质
a、如果Q是液体体积流量则用下式计算K：

b、如果Q是液体质量流量则用下式计算K：

其中：ρf:所选浮子密度（g/cm3）
不锈钢浮子密度为7.8
聚四氟乙烯浮子（PTFE）密度为3.4
镍基合金（Hastelloy）密度为8.3
ρ:被测介质的密度
（2）对于气体体介质
a、如果Q是标准状态下（20℃，0.1013Mpa）气体的体积流量，则用下式计算K：

b、如果Q是操作状态下气体的体积流量，则用下式计算K：

c、如果Q是气体的质量流量，则用下式计算K：

在以上各式中：
ρ：被测介质的密度：被测气体介质在20℃,0.1013MPa状态下密度（kg/m3）
P：被测气体介质的绝对压力（MPa）
T：被测气体介质的绝对温度（K）
ρ0：空气在20℃,0.1013MPa情况下密度（1.205kg/m3）
P 0：标校介质的绝对压力（0.1013MPa）
T 0：标校介质的绝对温度（293.15K）

d、辅助密度换算公式

其中：ρst: 被测气体介质在标准状态下密度（Kg/m3）
ρt: 被测气体介质在操作状态下密度（Kg/m3）
Tt: 被测气体介质在操作状态下绝对温度（K）
Pt:被测气体介质在操作状态下绝对压力（MPa）
p0:被测气体介质在标准状态下绝对压力（MPa）
T0:被测气体介质在操作状态下绝对温度（K）

金属管浮子流量计的结构

1、高温型结构（G）
高温结构型（G型）是用于介质温度过高或过低而需要对测量管采取保温隔热措施的介质的流量测量。高温型结构是加大了测量管与指示器之间的距离来增加散热、增加隔热材料厚度，保证指示器工作在允许的环境温度范围内。选型为"G"型。
G型金属管浮子流量计可以测量温度达-80℃-+300℃的介质的流量。

2、带阻尼器装置的结构（Z）
阻尼器结构型用于流量计入口流量（压力）不稳定时的介质流量测量，特别是对于气体的测量。它的结构如图所示.

3、夹套型结构（T）
夹套型结构用于对需要伴热或冷却（如高粘度和易结晶）的介质的流量测量。在夹套中通过加热或冷却介质，使低沸点、低凝固点流体不汽化和不结晶。
伴热介质的导入和导出连接,标准型要用HG20594-97 DN15 PN1.6法兰,其它的法兰规格连接可与生产厂标明,夹套的压力等级为1.6MPa.
夹套型流量计结构见FA标准型流量计法兰、外形尺寸图。

4、高压型结构（Y型）
高压型结构用于被测介质压力大于标准的压力等级的流量测量。高压型结构如下图所示。目前FFM64系列的最高压力可以达到32MPa。另外高压型流量计可提供内置磁过滤器型，安装高度均为350mm。FA、FB和FC型最大压力为10MPa.

高压型外形尺寸及重量

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