電子氣體流量計
金屬管浮子流量計是工業自動化過程控制中常用的一種變面積流量儀表，它具有體積小，檢測范圍大，使用方便等特點，金屬管浮子流量計可用來測量液體、氣體以及蒸汽的流量，特別適合用于低流速小流量介質的流量測量，金屬管浮子流量計分就地指示型和智能遠傳型，具有指針顯示瞬時流量，液晶顯示瞬時、累計流量，標準4～20mA電流輸出，上、下限報警，HART協議輸出等多種功能。
工作原理：
金屬管浮子流量計由測量管、浮子和指示器組成，浮子在測量管中自由的上下移動，改變管道中的流通面積，隨著流量大小的變化，浮子在測量管中的垂直位置也發生相應的變化，通過磁性的傳遞系統將浮子位置準確傳遞到指示器的刻度盤上，指示流量值的變化。
主要特點：
·工作可靠，維護量少，使用壽命長
·1：10的較寬的量程比
·全金屬結構，堅固穩定，適合高溫、高壓、強腐蝕性介質
·防爆設計結構適合易燃、易爆危險場合
·新型磁耦合傳感器保證信號傳輸穩定可靠
·適合低流速小流量的介質流量的測量
·可加裝磁過濾器
·智能型可選現場瞬時和累積流量顯示
·可選二線制、電池供電方式
·可帶保溫、夾套設計
技術參數：
測量范圍 | 水：2.5～100000L/h |
空氣：0.07～3000m3/h | |
量程比 | 10:1（特殊型 20:1） |
精度等級 | 標準型1.5級，特殊訂貨可達1.0級 |
工作壓力 | DN15、DN25、DN40、DN50～4.0MPa |
DN80、DN100、DN150、DN200～1.6MPa | |
介質溫度 | 普通型：-40℃～100℃ |
高溫型：-80℃～250℃ | |
內襯F46氟塑料：-40℃～+80℃，內襯PFTE-40℃～+120℃ | |
環境溫度 | 指針式：-40℃～+65℃ |
智能型：-25℃～+65℃ | |
連接方式 | 法蘭連接 |
電氣接口 | M20×1.5（特殊要求可做） |
防護等級 | IP65 |
防爆等級 | 本安：ExibIICT4； 隔爆：ExdIIBT4 |
介質粘度 | DN15≤5Mpa.s DN25～200≤5Mpa.s |
工作電源 | +24VDC，紋波≤5% |
測量管材質 | 304不銹鋼 316不銹鋼，304或316L不銹鋼內襯FTFE或F46 |
浮子材質 | 304或316（不銹鋼）；FTFE或F46 |
產品分類：
儀表規格 | 現場顯示型（指針指示） | 遠傳顯示型（液晶數顯） |
信號輸出 | 無 | 4～20mA |
供電電源 | 無 | +24VDC |
精度等級 | 1.5級 | |
顯示 | 指針或液晶 | |
通訊接口 | 可選配HART通訊 | |
測量管材質 | 不銹鋼，可選內襯PTFE（防腐蝕） | |
防爆等級 | 可選本安：ExibIICT4； 隔爆：ExdIIBT4 | |
防護等級 | IP65 | |
儀表通徑 | DN15～DN200 | |
安裝方式 | 法蘭安裝 | |
介質 | < 250℃ | |
環境溫度 | -30℃～65℃ | |
流量范圍：
口徑 | 水(L/h)20℃ 0.101325MPa | 空氣(m3/h)20℃ 0.101325MPa | |||
壓力等級 | 通徑 | 浮子（CrNi Hc) | 浮子（PTFE Ti) | 浮子（CrNi Hc) | 浮子（PTFE Ti) |
4.0MPa | 15 | 1.6-16 | 0.05-0.5 | ||
2.5-25 | 2.5-25 | 0.075-0.75 | 0.075-0.75 | ||
4.0-40 | 4.0-40 | 0.12-1.2 | 0.12-1.2 | ||
6.0-60 | 6.0-60 | 0.18-1.8 | 0.18-1.8 | ||
10-100 | 10-100 | 0.30-3.0 | 0.30-3.0 | ||
16-160 | 16-160 | 0.45-4.5 | 0.45-4.5 | ||
25-250 | 25-250 | 0.75-7.5 | 0.75-7.5 | ||
40-400 | 40-400 | 1.2-12 | 1.2-12 | ||
60-600 | 60-600 | 1.8-18 | 1.8-18 | ||
20 | 40-400 | 25-250 | 0.75-7.5 | 0.75-7.5 | |
60-600 | 40-400 | 1.2-12 | 1.2-12 | ||
100-1000 | 60-600 | 1.8-18 | 1.8-18 | ||
25 | 100-1000 | 100-1000 | 3.0-30 | 3.0-30 | |
160-1600 | 120-1200 | 5.0-50 | 5.0-50 | ||
250-2500 | 160-1600 | 7.5-75 | 7.5-75 | ||
400-4000 | 250-2500 | 12-120 | |||
32 | 160-1600 | 120-1200 | 3.0-30 | 3.0-30 | |
250-2500 | 160-1600 | 5.0-50 | 5.0-50 | ||
400-4000 | 250-2500 | 7.5-75 | 7.5-75 | ||
600-6000 | 18-180 | ||||
40 | 400-4000 | 100-1000 | 3.0-30 | 3.0-30 | |
600-6000 | 160-1600 | 5.0-50 | 5.0-50 | ||
1000-10000 | 250-2500 | 7.5-75 | 7.5-75 | ||
50 | 600-6000 | 400-4000 | 12-120 | 12-120 | |
1000-10000 | 600-6000 | 18-180 | 18-180 | ||
1600-16000 | 1000-10000 | 30-300 | 30-300 | ||
2000-20000 | 1200-12000 | 37-370 | |||
1.6MPa | 65 | 1200-12000 | 600-6000 | 18-180 | 18-180 |
1600-16000 | 1000-10000 | 30-300 | 30-300 | ||
2500-25000 | 1200-12000 | 37-370 | 37-370 | ||
80 | 2500-25000 | 1600-16000 | 37-370 | 50-500 | |
4000-40000 | 2500-25000 | 75-750 | 75-750 | ||
100 | 4000-40000 | 2500-25000 | 120-1200 | 120-1200 | |
6000-60000 | 4000-40000 | 180-1800 | |||
125 | 8000-80000 | 4000-40000 | 120-1200 | 120-1200 | |
10000-100000 | 6000-60000 | 180-1800 | |||
150 | 12000-120000 | 6000-60000 | 200-2000 | 180-1800 | |
-150000 | 8000-80000 | ||||
浮子流量計的設計與應用：
浮子流量計具有結構簡單、制造容易、流量示值直觀、易于維護和壓力損失小的優點, 在工業現場得到廣泛的應用。中國計量科學研究院早期起草了《玻璃轉子流量計檢定規程》和《金屬管轉子流量計檢定規程》, 后期又合并為《轉子流量計》, 而新的檢定規程是《JJG257-2007浮子流量計》。浮子流量計一般工作壓力不大于0.6 MPa, 分為:玻璃浮子流量計, 金屬管浮子流量計和特種浮子流量計 (如科研氧量調量) 。hualu/華陸浮子流量計可作為瞬時流量計, 水、氣、油均可以設計選用, 可用作標準流量計、用作流量試驗裝置指示流量、過程控制、泄露量監控、流體能力指示, 用作可視閥門。
1 結構和原理
1.1 流量計算
浮子流量計的測量本體由一根自下向上擴大的垂直錐管和一只可以沿著錐管軸向自由移動的浮子組成, 當被測流體自錐管下端流入流量計時, 由于流體的作用, 浮子上下端面產生一差壓, 該差壓即為浮子的上升力。當差壓值大于浸在流體中浮子的重量時, 浮子開始上升。隨著浮子的上升, 浮子外徑與錐管之間的環形面積逐漸增大, 流體的流速則相應下降, 作用在浮子上的上升力逐漸減小, 直至上升力等于浸在流體中的浮子的重量時, 浮子便穩定在某一高度上。這時浮子在錐管中的高度h與所通過的流量qv有對應的關系。
1.2 出廠標定
對于不同的流體, 介質密度不同, 瞬時流量與浮子高度之間的對應關系也不盡相同, 原來的流量刻度就不再適用, 所以浮子流量計應該用實際的流體介質進行標定。但是, 對于生產廠家而言, 由于出廠標定設備的局限性, 不可能有各種實際流體機制的標準裝置對浮子流量計進行標定, 在一般情況下, 大部分生產廠家只能用水或者空氣進行標定。因此, 如果浮子流量計用來測量非標定介質時, 應該對浮子流量計的讀數進行修正, 即刻度換算。
1.3 量程換算
當浮子流量計的浮子幾何形狀一致時, 改變浮子的材料, 就可以改變浮子的密度, 即改變浮子流量計的量程。浮子材料的密度增加, 浮子流量計的量程擴大;密度減小, 則量程縮小。如果浮子流量計現場應用和出廠標定的浮子材料不同時, 則還需要引入浮子密度的流量修正值, 當然這種情況比較少見, 一般出廠時, 流量計浮子與錐管都已經確定。
2 應用特點
簡單的hualu/華陸浮子流量計由浮子和錐管兩個部件組成, 數十元的制造成本, 有些使用場合甚至可以免維護, 可用于低雷諾數的測量場合, 適用于小管徑和低流速。壓力損失小, 對上游直管段要求比較低, 有較寬的流量范圍, 量程比一般為10∶1, 雙浮子結構的量程比甚至可以達到50∶1。玻璃管浮子流量計顯示的流量值多是直接刻印在透明玻璃外表面上, 目測浮子停留位置即可, 而金屬管浮子流量計往往測量高溫、高壓、危險性流體, 不能用人眼來觀察浮子位置, 采用了磁感應顯示機構。
3 刻度換算
3.1 液體刻度換算
3.2 氣體刻度換算
4 計算實例
命題1:刻度為空氣的一臺氣體浮子流量計測量氧氣, 假設工況溫度和壓力與刻度狀態相同, 求浮子流量計示值穩定在30 m3/h刻度時, 氧氣的工況瞬時流量為多少?
分析可得, 命題是氣體1的標況體積流量求氣體2的工況體積流量值, 因此應用如下公式:
q2現=q1標×ρ1標ρ2標×P標×T2現T標×P2現??????????√q2現=q1標×ρ1標ρ2標×Ρ標×Τ2現Τ標×Ρ2現
ρ1標空氣標況密度為1.205 m3/h, ρ2標氧氣標況密度為1.331 m3/h, 工況溫度和壓力相同可以消去, 因此氧氣的瞬時體積流量為:
q氧氣=q空氣×1.2051.331????√=28.50m3/hq氧氣=q空氣×1.2051.331=28.50m3/h
命題2:氣體浮子流量計測量壓縮空氣的流量, 壓力表0.25 MPa, 溫度28 ℃, 浮子流量計示值穩定在2 m3/h刻度時, 工況瞬時流量為多少?
分析可得, 命題是氣體1的標況體積流量求氣體2的工況體積流量值, 因此應用如下公式:
q2現=q1標×ρ1標ρ2標×P標×T2現T標×P2現??????????√q2現=q1標×ρ1標ρ2標×Ρ標×Τ2現Τ標×Ρ2現
ρ1標和ρ2標由于是同一種介質空氣, 可以消去。
q壓縮空氣=q空氣×0.101325×(28.0+273.15)(0.101325+0.25)×(20.0+273.15)???????????????????√=1.089m3/hq壓縮空氣=q空氣×0.101325×(28.0+273.15)(0.101325+0.25)×(20.0+273.15)=1.089m3/h
命題3:一臺用水標定的液體浮子流量計, 不考慮粘度對液體流量的影響, 計算浮子流量計浮子穩定在2 000 L/h時的體積流量為多少?已知浮子材料為不銹鋼, 密度7 920 m3/h, 檢定介質水密度998.2 m3/h, 被測介質密度1512 m3/h
qv現=qv標×(ρf?ρ現)(ρf?ρ標)×ρ標ρ現???????????√qv現=2000×(7920?1512)(7920?998.2)?????????√×998.21512=1563.6L/hqv現=qv標×(ρf-ρ現)(ρf-ρ標)×ρ標ρ現qv現=2000×(7920-1512)(7920-998.2)×998.21512=1563.6L/h
3 結論
從hualu/華陸浮子流量計的結構原理、應用特點、刻度轉換三個方面介紹了浮子流量計的設計過程和應用。詳細闡述了如何進行液體和氣體介質的換算計算, 將浮子流量計的應用系統化, 公式化。
