介紹

　　轉子流量計是最常用的節(jié)流流量計之一，結構簡單，制造容易，測量范圍寬（比例達到10：1），測量精度高（誤差約為±5％），指示值直觀，維護方便，壓力損失等是現(xiàn)代生活和工業(yè)生產(chǎn)中應用最廣泛的測量儀器。

　　隨著測量技術的不斷發(fā)展和對測量精度要求的不斷提高，計量工作者只能充分了解流量計的結構原理，流量計算，影響因素和修正方法，以及流量計的選擇和安裝要求。選擇最符合您需求的儀表并獲得最佳測量結果。我希望這篇文章能給測量工作者帶來一些幫助。

1、轉子流量計結構原理分析

1.1、結構分析

　　轉子流量計由兩部分組成：一部分是從底部到另一部分逐漸膨脹的錐形管，另一部分是放置在錐形管中的轉子，可沿管的中心線向下移動，比流體密度更高（圖1轉子流量計）示意圖）。

　　錐形管由玻璃，塑料或金屬制成。流量刻度刻在玻璃或塑料錐形管上。通過錐形管，可以看到透明液體中的轉子。位置和相應的比例值;轉子在金屬錐管中的位置通過磁耦合器等傳遞，并且大小顯示在面板上。

1.2、它是如何工作的

　　當測量流體的流量時，流體從錐形管的下端流入沖擊轉子，沖擊轉子在其上產(chǎn)生力，并且力的大小隨著流量而變化;當流量足夠大時，產(chǎn)生的力會提升轉子并使其升起。上調(diào);流體從上端流過轉子和錐形管壁之間的環(huán)形部分。當轉子上的流體的力等于轉子的重量時，由于力的平衡，轉子停留在某個位置;這個位置和流量有對應關系，從這個位置可以得到流量值。

1.3、流量計算

　　流量計轉子受到錐形管中的三個力：重力，動壓和浮力。當三個力平衡時，轉子重力=動壓力+浮力。當流量變大或變小時，轉子會上下移動，流體的橫截面積也會變化，直到達到與平衡相對應的流量，并且轉子在新的位置。

因此，當轉子穩(wěn)定時，力的關系式如下：

其中：轉子密度; ρf-流體密度;重力加速度V型轉子體積; Δp - 轉子兩側的壓差; A-轉子最大橫截面積。

旋轉流量計結構圖

結合公式（1）并參考孔板流量計和節(jié)流壓差之間的關系式：

轉子流量計流量公式：

　　其中：Qv-流量值; a0流量系數(shù)（與轉子形狀，流體狀態(tài)，流量計結構和流體物理性質(zhì)等因素有關，只能通過實驗確定）; A0-環(huán)面積，對應于轉子高度h;近似值：A0 = ch;系數(shù)c與轉子和錐形管的幾何形狀和尺寸有關; ρt轉子密度; ρf-流體密度;轉子最大橫截面積。

流動方程可寫為：

　　由式（4）可知，轉子的停止高度h對應于流量qv，根據(jù)高度差異，可以標記流量值，并且可以在實際應用中立即讀取流量值。

2、流體相關校正測量

2.1、測量值的修正

　　從方程（4）可以看出，被測流體的密度不同，并且流量與轉子高度之間的關系也不同。由于校準設備的限制制造商不可能對所有流量計進行固液校準。因此，在測量非校準介質(zhì)時，應對讀數(shù)進行校正以確保準確性。

　　對于液體，密度是恒定的，只有被測液體和校準液體之間的差異引起的影響可以被校正;由于氣體的壓縮性，在校準狀態(tài)和實際狀態(tài)不同時，氣體也應考慮溫度和壓力的影響。

通常，校準狀態(tài)默認為：溫度T = 293.16K，絕對壓力p = 101325Pa。根據(jù)流量計算公式，執(zhí)行以下分析：

一方面，將校準流體流量公式設置為校準狀態(tài)：

其中：Qv0--校準液在校準狀態(tài)下的流量校準;標定的流體流量系數(shù)的校準; ρ0--校準狀態(tài)下流體的密度。

另一方面，當將流量計設置在工作狀態(tài)時，用于測量被測流體流量的公式為：

在公式中：工作狀態(tài)下被測流體的QV流量指示;測量流體在工作狀態(tài)下的流量系數(shù);工作狀態(tài)下流體的ρ密度。

從等式（5）和（6）可以看出，被測流體的實際流量是Qv，但在轉子高度h處，轉子流量計仍顯示qv0。 比較方程 （5）和（6）可以得到Qv和Qv0之間的關系，即流量修正公式為：

實驗表明流量系數(shù)a與雷諾數(shù)Re和流量計的結構有關。 當待測流體的粘度與校準流體的粘度差別不大時，或者在流量系數(shù)α恒定的流量范圍內(nèi)時，可能不考慮α的影響。 也就是說，可以考慮a = a0，所以（7）可以簡化為：

如果待測流體的粘度與校準流體的粘度相差較大，則在考慮粘度差異時應考慮實際流量系數(shù)a與校準流量系數(shù)a0之間的差異。 參考等式（8）進行校正或實際校準。 不要簡單地考慮a = a0。

2.2、流體密度校正

2.2.1、液體流量測量值的修正

　　流量計通常使用水作為液體流體測量的參考流體，并且在校準狀態(tài)下進行校準。在實際測量非水液體流量時，只需要校正被測液體和校準液體（水）之間的密度差異所引起的效果，并且可以根據(jù)公式（8）進行校正轉換。在這種情況下，ρ0是校準流體的密度，ρ是被測流體的密度。

2.2.2、氣體流量測量值的修正

　　流量計使用空氣作為氣體流體測量的參考，并在校準狀態(tài)下進行校準。由于氣體密度受溫度和壓力變化的影響很大，因此不僅要根據(jù)被測氣體和校準氣體之間的密度差異進行轉換，還必須根據(jù)溫度，壓力和校準狀態(tài)在工作中。 。為了簡化氣體流量值的校正，通?？梢院雎哉扯葘α髁肯禂?shù)的影響。對于氣體，由于ρt>>ρ0，ρt>>ρ，可以從（8）中得到：

　　在未校準狀態(tài)下測量空氣流量時，可直接使用公式（9）。但ρ是工作狀態(tài)下測得的氣體密度實際上不方便使用。為此，流體密度和流體狀態(tài)可以分開修改，即首先在校準狀態(tài)下校正待測流體的密度，然后校正狀態(tài)。最終的修正公式是：

其中：p0--校準狀態(tài)下的絕對壓力; p運行狀態(tài)下的絕對壓力; T0校準狀態(tài)下的絕對溫度; T運行狀態(tài)下的絕對溫度;被校準狀態(tài)下被測氣體的ρ'密度。 2.3流量系數(shù)的修正

2.3.1、流量系數(shù)和轉子形狀的相關性

　　從方程（4）可以看出，流量系數(shù)也是影響測量結果的重要參數(shù)。它根據(jù)轉子的形狀而變化。盡管轉子的形狀是由制造商根據(jù)儀器結構和流量測量范圍選擇合適的形狀，但用戶不會考慮，但用戶應該了解轉子形狀與精度之間的關系的測量值。

　　一般情況下，測量同一種流體時，錐形管中轉子高度越高，使用該轉子的流量計的流量系數(shù)越小，測量精度越高?；谶@個特點，我們可以選擇更適合自己的需求亞米級。

2.3.2、流量系數(shù)和雷諾數(shù)的相關性

　　當流量計的轉子和結構不變時，流量系數(shù)主要受雷諾數(shù)Re的影響。當雷諾數(shù)Re很小時，流量系數(shù)隨著雷諾數(shù)Re而變化。此時，需要校正流量系數(shù)（見公式7）;當雷諾數(shù)達到一定值Remin（臨界雷諾數(shù)）時，流量系數(shù)基本上是穩(wěn)定的，可以認為是一個常數(shù)，不需要對流量系數(shù)進行修正計算。不同的流量計很難找到一個通用的理論公式來描述流量系數(shù)和雷諾數(shù)之間的關系。

　　由于流體的多樣性和環(huán)境的復雜性，流量系數(shù)的修正有許多困難。如果需要非常精確的測量，用戶可以讓制造商的實際液體校準儀表刻度，以便他可以直接獲得工作環(huán)境的真實值，而無需進行任何更正。

3、選擇和安裝技術分析

3.1、轉子流量計的類型

　　根據(jù)錐形管材料的不同，可大致分為三類。其中：玻璃管轉子流量計具有結構簡單，成本低廉，易于制作防腐蝕的儀器，同時具有高透明度，讀數(shù)直觀查看，不易破碎，重量輕，壽命長，安裝和連接方便。塑料管轉子流量計的特點是體積小，重量輕，不易折斷的錐形管和耐腐蝕性。

　　金屬管浮子流量計可測量液體和氣體的流量，特別適用于低流量，小流量的中等流量測量。它可以提供瞬時流量，累計流量顯示或輸出標準信號，實現(xiàn)流量顯示，累計，記錄，控制和報警等功能。

3.2、選擇分析

　　為保證測量數(shù)據(jù)的準確性，用戶應根據(jù)安裝環(huán)境，流體物理和化學特性等因素選擇流量計。

（1）流體為中小流量時，壓力小于1MPa，溫度低于100℃，透明無毒，無燃燒爆炸危險，無腐蝕并且不會粘附到玻璃上。一般來說，可以使用玻璃管轉子流量計。

（2）在相對較小的空間內(nèi)，支持弱的管道環(huán)境，流體中小流量，壓力小，溫度低。塑料管轉子流量計可以使用。

（3）如流體中小流量，易汽化（或易冷凝），有毒易燃，不含磁性物質(zhì)，纖維及磨損物質(zhì)，不銹鋼不銹鋼，可選普通型金屬管轉子流量計;如果液體有腐蝕性，應使用防腐金屬管轉子流量計;如果流體易結晶或汽化或粘度高，應使用帶夾套加熱或冷卻接口的金屬管轉子流量計。在高溫或寒冷，高壓，有毒環(huán)境中，應選擇帶遙控信息功能的金屬管轉子流量計。

（4）如果流體壓力不穩(wěn)定，尤其是氣體測量時，應選擇帶阻尼結構的轉子流量計。

3.3、安裝技術要求

　　正確的安裝是流量計正常運行和精確測量的必要條件。一般應該遵循以下要求：

（1）轉子流量計必須垂直安裝。流體從底部到頂部流過流量計。垂直度好于2°。

（2）進口應為直管直徑的5倍，出口應有250mm直管。

（3）安裝位置應正確安裝管道支架。

（4）旁流管和旁通閥應安裝在流量計旁邊，單向閥應安裝在下游。

（5）如果測量流體臟污或含有固體雜質(zhì)，則應在入口處安裝過濾器和定期清潔裝置。

（6）如果測量液含有鐵磁性物質(zhì)，請安裝磁性過濾器。

（7）液晶或鋰電池供電的流量計應避免陽光直射和高溫環(huán)境（≥65°C）。

（8）測量氣體的工作壓力不應低于流量計壓力損失的5倍。

4、小結

　　該轉子流量計結構簡單，原理并不復雜。 然而，由于流量測量特性和流體性質(zhì)以及流體物理性質(zhì)的依賴性，流量測量技術的應用變得非常復雜。 流體不僅在粘度上有差異，而且氣體流體的可壓縮性和熱膨脹使得流體測量更加困難。 因此，本文只是對作者的一些經(jīng)驗和技術分析的總結。 對于更深入的研究，許多流體測量研究人員將提供更有價值的見解。

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