金屬管浮子流量計又叫金屬管轉(zhuǎn)子流量計,大家對此類型流量計的稱謂不同,其實是一種產(chǎn)品,金屬管浮子流量計區(qū)別為玻璃管浮子流量計,應(yīng)用范圍也與玻璃管廣泛很多。
金屬管浮子流量計的定義,在由下向上擴(kuò)大的圓錐形內(nèi)孔的垂直管子中,浮子的重量由自下而上的流體所產(chǎn)生的力承受,并由管子中浮子的位置來表示流量示值的變面積流量計。
金屬管浮子流量計的由來,浮子流量計引是以浮子在垂直錐形管中隨著流量變化而升降,改變它們之間的流通面積來進(jìn)行測量的體積流量儀表,又稱轉(zhuǎn)子流量計。在美國、日本常稱作變面積流量計(Variable Area Flowmeter)或面積流量計。浮子流量計原理設(shè)想發(fā)軔于19世紀(jì)60年代,20實際初出現(xiàn)商品。從應(yīng)用臺樹所占比例來看,1985年英國抽樣調(diào)查72家企業(yè)17000臺流量儀表中浮子流量計占19.2%。我國浮子流量計產(chǎn)量1996年估計在15萬-17萬臺之間,其中95%左右為玻璃管浮子流量計。
浮子流量計的流量檢測傳感器是由一根自下向上擴(kuò)大的垂直錐形管和一個沿著錐管軸上下移動的浮子組所組成。工作原理,被測流體從下向上經(jīng)過錐管和浮子形成的環(huán)隙時,浮子上下端產(chǎn)生差壓形成浮子上升的力,當(dāng)浮子所受上升力大于浸在流體中浮子重量時,浮子便上升,環(huán)隙面積隨之增大,環(huán)隙處流體流速立即下降,浮子上下端差壓降低,作用于浮子的上升力亦隨著減少,直到上升力等于浸在流體中浮子重量時,浮子便穩(wěn)定在某一高度。浮子在錐管中高度和通過的流量有對應(yīng)關(guān)系。
體積流量Q的基本方程式為
(1)當(dāng)浮子為非實芯中空結(jié)構(gòu)(放負(fù)重調(diào)整量)時,則
為(2)式中 α——儀表的流量系數(shù),因浮子形狀而異;
ε——被測流體為氣體時氣體膨脹系數(shù),通常由于此系數(shù)校正量很小而被忽略,且通過校驗已將它包括在流量系數(shù)內(nèi),如為液體則ε=1;
△F——流通環(huán)形面積,m2;
g——當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋琺/s2;
Vf——浮子體積,如有延伸體亦應(yīng)包括,m3;
ρf——浮子材料密度,kg/m3;
ρ——被測流體密度,如為氣體是在浮子上游橫截面上的密度,kg/m3;
Ff——浮子工作直徑(最大直徑)處的橫截面積,m2;
Gf——浮子質(zhì)量,kg。
流通環(huán)形面積與浮子高度之間的關(guān)系如式(3)所示,當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計已定,則d、 β為常量。式中有h的二次項,一般不能忽略此非線性關(guān)系,只有在圓錐角很小時,才可視為近似線性。
m2
(3)式中 d——浮子最大直徑(即工作直徑),m;
h——浮子從錐管內(nèi)徑等于浮子最大直徑處上升高度,m;
β——錐管的圓錐角;