流量计

一、金属管浮子流量计概述

金属管浮子流量计是工业自动化过程控制中常用的一种变面积流量测量仪表。它具有体积小，检测范围大，使用方便等特点。它可用来测量液体、气体以及蒸汽的流量，特别适宜低流速小流量的介质流量测量。

二、金属管浮子流量计特点及原理

1、坚固的全金属结构设计型浮子流量计

  　2、采用独立概念设计的测量管指示器

    3、可选择不锈钢、哈氏合金、钛材、PTFE材料测量系统

    4、低压力损失设计

    5、短行程、小型结构设计、仪表总高度250

    6、磁性耦合结构确保数据传输、信号更加稳定

7、保温或伴热夹套

    8、垂直、水平、各种安装方式更适合不同使用场合

    9、适用于小口径和低流速介质流量测量

    10、工作，维护量小，寿命长

    11、对于直管段要求不高

    12、较宽的流量比10：1

    13、双行大液晶显示，可选现场瞬时/累计流量显示，可带背光

    14、单轴灵敏指示

    15、非接触磁耦合传动

    16、全金属结构，适于高温、高压和强腐蚀性介质

    17、可用于易燃、易爆危险场合

    18、选二线制、电池、交流供电方式

    19、多参数标定功能

20、带有数据恢复，数据备份及掉电保护功能

三、金属管浮子流量计技术参数

     测量范围：水（20℃）1-200000 l/h     空气（20℃，0.1013MPa）0.03－4000m3/h；参见流量表，特殊流量可订制

量 程 比：标准型10:1

    精 度：标准型1.0级；特殊型0.5级

    压力等级：标准型：DN15－DN50 4.0MPa DN80-DN200 1.6MPa

               特殊型：DN15－DN50 25MPa DN80-DN200 16MPa

 夹套的压力等级为1.6MPa；特殊型在选型和订货前应与工厂协商

    压力损失：7kPa-70kPa

介质温度：标准型：－80℃-＋200℃：PTFE：0℃－85℃

               高温型：可达300℃

介质粘度：DN15：η<5mPa.s（F15.1-F15.3）/η<30mPa.s（F15.4-F15.8）

  DN25：η<250mPFa.sDN50-DN150：η<300mPa.s

    环境温度：指针型－40℃－+120℃

  　连接形式：标准型：DIN2501标准法兰

              特殊型：由用户的任意标准法兰或螺纹

电缆接口：M20*1.5

    供电电源：标准型：24VDC二线制4－20mA（10．8VDC－36VDC）

报警输出：上限或下限瞬时流量报警，集电极开路输出（100mA@30VDC

继电器输出（触点容量1A@30VDC或0.25A@250VAC或0.5A@125VAC）

脉冲输出：累积脉冲输出，*小间隔50毫秒

   液晶显示：瞬时流量显示数值范围：0－50000

             累计流量显示数值范围：0－99999999（可带小数点）

防护等级：IP65

   防爆标志：本安型iaⅡCT5；隔爆型dⅡBT6

 测量范围

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（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 浮子直径（即工作直径），m;
h 浮子从锥管内径等于从浮子直径处上升高度，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（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 浮子直径（即工作直径），m;
h 浮子从锥管内径等于从浮子直径处上升高度，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）

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）

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