·浮子流量计工作原理 ·

浮子流量计也叫转子流量计，在由下向上扩大的圆锥形内孔的垂直管子中，浮子的重量由自下而上的流体所产生的力承受，并由管子中浮子的位置来表示流量示值的变面积流量计。是以浮子在垂直锥形管中随着流量变化而升降，改变它们之间的流通面积来进行测量的体积流量仪表。在美国、日本常称作变面积流量计（Variable Area Flowmeter）或面积流量计。浮子流量计原理设想发原于19世纪60年代，20世纪初出现品。从应用台数所占比例来看，1985年英国抽样调查72家企业17000台流量仪表中浮子流量计占19.2%。我国浮子流量计产量1996年估计在15万-17万台之间，其中95%左右为玻璃管浮子流量计。

·浮子流量计的作用和特点 ·

浮子流量计使用于小管径和低流速。常用仪表口径40-50mm以下，最小口径做到1.5-4mm。适用于测量低流速小流量，以液体为例，口径10mm以下玻璃管浮子流量计满度流量的名义管径，流速只在0.2-0.6m/s之间，甚至低于0.1m/s；金属管浮子流量计和口径大于15mm的玻璃管浮子流量计稍高些，流速在0.5-1.5m/s之间。

浮子流量计可用于较低雷诺数，选用粘度不敏感形状的浮子，流通环隙处雷诺数只要大于40或500，雷诺数变化流量系数即保持常数，亦即流体粘度变化不影响流量系数。这数值远低于标准孔板等节流差压式仪表最低雷诺数104-105的要求。

大部分浮子流量计没有上游直管段要求，或者说对上游直管段要求不高。

浮子流量计有较宽的流量范围度，一般为10：1，最低为5：1，最高为25：1。流量检测元件的输出接近于线性。压力损失较低。

玻璃管浮子流量计结构简单，价格低廉。只要在现场指示流量者使用方便，缺点是有玻璃管易碎的风险，尤其是无导向结构浮子用于气体。

金属管浮子流量计无锥管破裂的风险。与玻璃管浮子流量计相比，使用温度和压力范围宽。

大部分结构浮子流量计只能用于自下向上垂直流的管道安装。

浮子流量计应用局限于中小管径，普通全流型浮子流量计不能用于大管径，玻璃管浮子流量计最大口径100mm，金属管浮子流量计为150mm，更大管径只能用分流型仪表。

使用流体和出厂标定流体不同时，要作流量示值修正。液体用浮子流量计通常以水标定，气体用空气标定，如实际使用流体密度、粘度与之不同，流量要偏离原分度值，要作换算修正。

按锥形管材料分类类型

（1）透明锥形管浮子流量计

透明锥形管材料用得最多的是玻璃，无导向结构仪表测量气体时操作不慎，玻璃管易被击碎；还有用透明工程塑料如聚苯乙烯、聚碳酸酯、有机玻璃等制成，具有不易击碎之优点。

（2）金属管锥形管浮子流量计

与透明锥形管浮子流量计相比，可用于较高的介质温度和压力，且无玻璃管浮子流量计锥管被击碎的潜在危险。图3所示典型结构是锥形管与壳体制成一体结构，也有锥管套入壳体的分离结构，改变流量规格只要调换不同圆锥角的锥管，使用较为灵便。

按有否远传信号输出分类类型

（1）就地指示型浮子流量计

有些透明管浮子流量计以就地指示为主，装有接近开关，作流量上下限报警信号输出。

有些就地指示型金属管浮子流量计外形与远传信号输出相同，只是将浮子位移通过磁耦合传出，经连杆凸轮等线性化机构处理后就地指示。

（2）远传信号输出型浮子流量计

远传信号输出型仪表的转换部分将浮子位移量转换成电流或气压模拟量信号输出，分别成为电远传浮子流量计和气远传浮子流量计。

按被测流体分类类型

分为液体用、气体用和蒸汽用3种。

实际上大部分浮子流量计同一仪表可用于液体也可用于气体，结构上是通用的。只是我国浮子流量计行业标准等（如JB/T 6844-93）规定流量上限Qmax必须符合（1，1.6，2.5，4或6）×10nL/h的要求（n为正负整数或零），为液体（以水为代表）设计的仪表用于气体（以空气为代表）时，不符合上述要求，只能为气体另行设计浮子和锥管，就分成液体和气体两种系列。国外有些制造厂同一仪表并列液、气两种流体的流量范围，当然流量值就不可能都是圆整值；国内有些型号仪表也采用本办法。但是液体用和气体用设计还是有区别的，例如气体仪表浮子设计得较轻，防浮子振荡跳动的阻尼件结构各异等。

测量蒸汽只能用专门设计的金属管浮子流量计或在标准型仪表上加装附加构件，例如增加带散热片的液体阻尼件，以减少浮子跳动；与指示转换部分连接处隔以散热片。

按被测流体通过浮子流量计的量分类类型

（１）全流型　即被测流体全部流过浮子流量计的仪表

（２）分流型　相对于全流型只有部分被测流体流过浮子等流量检测部分。分流型浮子流量计由装载主管道上标准孔板（或均速管）和较小口径浮子流量计组合而成，应用与管径大于50ｍｍ的较大流量和只要就地指示的场所，价格低廉。分流型浮子流量计结构上分为分离型和一体型两种。

一体型仪表将孔板和浮子流量计组装在短管段上，直接装到待测管道，原理与结构示意图如图4所示，安装方便。有适用于水平和垂直管道两种结构，但均只能安装在便于读取仪表示值的场所。主管道管径通常为50-300ｍｍ，孔板的孔径比（β）在0.3-0.7之间，差压在0.6-100KPa之间，浮子流量计口径为10-25ｍｍ。

分流型浮子流量计的选用流速可比全流型高，液体流速可达2.5-3ｍ／ｓ，甚至高达4-5ｍ／ｓ。由于分流管中置有限流小孔板，起到补偿主孔板流量和差压间平方根非线性关系，流量示值基本是线性的，有较宽的范围度，一般为10：1。精确度为2.5％-4％FS。

仪表安装方向

绝大部分浮子流量计必须垂直安装在无振动的管道上，不应有明显的倾斜，流体自下而上流过仪表。图6说是为管道连接示例，装有旁路管系以便不断流进行维护。浮子流量计中心线与铅垂线间夹角一般不超过5度，高精度（1.5级以上）仪表θ≤20°。如果θ＝12°则会产生１％附加误差。仪表无严格上游直管段长度要求，但也有制造厂要求（2-5）D长度的，实际上必要性不大。

用于污脏流体的安装

应在仪表上游装过滤器。带有磁性耦合的金属管浮子流量计用于可能含铁磁性杂质流体时，应在仪表前装磁过滤器。

要保持浮子和锥管的清洁，特别是小口径仪表，浮子洁净程度明显影响测量值。例如6mm口径玻璃浮子流量计，在实验室测量看似清洁水，流量为2.5L/h，运行24h后，流量示值增加百分之几，浮子表面沾附肉眼观察不出的异物，取出浮子用纱布擦拭，即恢复原来的流量示值。必要时可示如图7所示设置冲洗配管，定时冲洗。

脉动流的安装

流动本身的脉动，如拟装仪表位置的上游有往复泵或调节阀，或下游有大负荷变化等，应改换测量位置或在管道系统予以补救改进，如加装缓冲罐；若是仪表自身的振荡，如测量时气体压力过低，仪表上游阀门未全开，调节阀未装在仪表下游等原因，应针对性改进克服，或改选用有阻尼装置的仪表。

扩大范围度的安装

如果测量要求的流量范围度宽，范围度超过10时，经常采用２台以上不同流量范围的玻璃管浮子流量计并联，按所测量择其一台或多台仪表串联，小流量时读取下流量范围仪表示值，大流量时读取大流量仪表示值，串联法比并联法操作简便，毋需频繁启闭阀门，但压力损失大。也可以在一台仪表内放两只不同形状和重量的浮子，小流量时取轻浮子读数，浮子到顶部后取重浮子读数，范围度可扩大到50-100。

要排尽液体用仪表内气体

进出口不在直线的角型金属浮子流量计，用于液体时注意外传浮子位移的引申套管内是否残留空气，必须排尽；若液体含有微小气泡流动时极易积聚在套管内，更应定时排气。这点对小口径仪表更为重要，否则影响流量示值明显。

流量值作必要换算

若非按使用密度、粘度等介质参数向制造厂专门定制的仪表，液体用仪表通常以水标定流量，气体仪表用空气标定，定值在工程标准状态。使用条件的流体密度、气体压力温度与标定不一致时，要做必要换算。换算公式和方法各制造厂使用说明书都有详述。

浮子流量计的校验和标定

浮子流量计的校验和标定液体常用标准表法、容积法和称量法；气体常用钟罩法，小流量用皂膜法。

国外有些制造厂的大宗产品已做到干法标定，即控制锥形管尺寸和浮子重量尺寸，间接地确定流量值，以降低成本，只对高精度仪表才坐实流标定。国内也有些制造厂严格控制锥形管起始点内径和锥度以及浮子尺寸，实流校验只起到检查锥形管内表面质量。这类制造厂生产的仪表、锥形管和浮子已做成互换，毋需成套更换。

浮子流量计采用标准表法校验是一种高效率方法，各制造厂了与应用。有些制造厂将某一流量范围的标准表制成数段锥度较小的玻璃管浮子流量计，扩展标准表表尺长度，提高标准表精度，使校验标定工作做到高精度高效率。