金屬管浮子流量計

金屬管浮子流量計浮子在測量管中，隨著流量的變化，將浮子向上移動，在某一位置浮子所受的浮力與浮子重力達到平衡。此時浮子與孔板（或錐管）間的流通環隙面積保持一定。環隙面積與浮子的上升高度成正比，即浮子在測量管中上升的位置代表流量的大小，變化浮子的位置由內部磁鐵傳輸到外部的指示器，使指示器正確地指示此時的流量值。這就使得指示器殼體不和測量管直接接觸，因此，即使安裝限位開關或變送器，儀錶可用於高溫，高壓工作條件下。

金屬管浮子流量計是工業自動化過程式控制制中常用的一種變面積流量測量儀錶。它具有體積小，檢測範圍大，使用方便等特點。它可用來測量液體、氣體以及蒸汽的流量，特別適宜低流速小流量的介質流量測量。

主要特點：

1、堅固的全金屬結構設計型浮子流量計

2、採用獨立概念設計的測量管指示器

3、可選擇不鏽鋼、哈氏合金、鈦材、PTFE材料測量系統

4、低壓力損失設計

5．適用於小口徑和低流速介質流量測量。

6．工作可靠，維護量小，壽命長。

7．對於直管段要求不高。

8．較寬的流量比10：1。

9．雙行大液晶顯示，可選現場瞬時/累積流量顯示，可帶背光。

10．單軸靈敏顯示。

11．非接觸磁耦合傳動。

12．全金屬結構，適於高溫、高壓和強腐蝕性介質。

13．可用於易燃、易爆危險場合。

14．可選二線制、電池、交流供電方式。

15．帶有數據恢復，數據備份及掉電保護功能。

金屬浮子流量計的流量檢測元件是由一根自下向上擴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。工作原理如圖1所示：

被測流體從下向上經過錐管1和浮子2形成的環隙3時，浮子上下端產生差壓形成浮子上升的力，當浮子所受上升力大於浸在流體中浮子重量時，浮子便上升，環隙面積隨之增大，環隙處流體流速立即下降，浮子上下端差壓降低，作用於浮子的上升力亦隨著減少，直到上升力等於浸在流體中浮子重量時，浮子便穩定在某一高度。浮子在錐管中高度和通過的流量有對應關係。

體積流量Q的基本方程式如下：

(1)當浮子為非實芯中空結構（放負重調整量）時，則　(2)式中 α——儀錶的流量係數，因浮子形狀而異；　ε——被測流體為氣體時氣體膨脹係數，通常由於此係數校正量很小而被忽略，且通過校驗已將它包括在流量係數內，如為液體則 ε=1；

△F——流通環形面積，m2；

g——當地重力加速度，m/s2；

Vf——浮子體積，如有延伸體亦應包括，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——浮子質量，kg。

流通環形面積與浮子高度之間的關係如式（3）所示：

當結構設計已定，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係，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——浮子從錐管內徑等於浮子最大直徑處上升高度，m；

β——錐管的圓錐角；　a、b——常數。

口徑15-40mm透明錐形管浮子流量計典型結構如圖2所示。透明錐形管4用得最普遍是由硼硅玻璃製成，習慣簡稱玻璃管浮子流量計。流量分度直接刻在錐管4外壁上，也有在錐管旁另裝分度標尺。錐管內腔有圓錐體平滑面和帶導向棱筋（或平面）兩種。浮子在錐管內自由移動，或在錐管棱筋導向下移動，較大口平滑面內壁儀錶還有採用導桿導向。

圖3是直角型安裝方式金屬管浮子流量計典型結構，通常適用於口徑15-40mm以上儀錶。錐管5和浮子4組成流量檢測元件。套管（圖3未表示）內有導桿3的延伸部分，通過磁鋼耦合等方式，將浮子的位移傳給套管外的轉換部分。轉換部分有就地指示和遠傳信號輸出兩大類型。除直角安裝方式結構外還有進出口中線與錐管同心的直通型結構，通常用於口徑小於10-15mm的儀錶。

1、堅固的全金屬結構設計型浮子流量計

2、採用獨立概念設計的測量管指示器

3、可選擇不鏽鋼、哈氏合金、鈦材、PTFE材料測量系統

4、低壓力損失設計

5、短行程、小型結構設計、儀錶總高度250

6、磁性耦合結構確保數據傳輸、信號更加穩定

7、保溫或伴熱夾套

8、垂直、水平、各種安裝方式更適合不同使用場合9、適用於小口徑和低流速介質流量測量

、工作可靠，維護量小，壽命長

11、對於直管段要求不高

12、較寬的流量比10：1

13、雙行大液晶顯示，可選現場瞬時/累計流量顯示，可帶背光

14、單軸靈敏指示

15、非接觸磁耦合傳動

16、全金屬結構，適於高溫、高壓和強腐蝕性介質

17、可用於易燃、易爆危險場合

18、選二線制、電池、交流供電方式

19、多參數標定功能

20、帶有數據恢復，數據備份及掉電保護功能

◇測量範圍：水（20℃）1-200000 l/h

空氣（20℃，0.1013MPa）0.03－4000m3/h；參見流量表，特殊流量可訂製

◇量 程 比：標準型10:1

◇精 度：標準型1.0級；特殊型0.5級

◇壓力等級：標準型：DN15－DN50 4.0MPa DN80-DN200 1.6MPa

特殊型：DN15－DN50 25MPa DN80-DN200 16MPa

夾套的壓力等級為1.6MPa；特殊型在選型和訂貨前應與工廠協商

◇壓力損失：7kPa-70kPa

◇介質溫度：標準型：－80℃-+200℃：PTFE：0℃－85℃

高溫型：最高可達400℃

◇介質粘度：DN15：η<5mPa.s(F15.1-F15.3)

η<30mPa.s(F15.4-F15.8)

DN25：η<250mPFa.s

DN50-DN150：η<300mPa.s

◇環境溫度：液晶型－30℃－+85℃

指針型－40℃－+120℃

◇連接形式：標準型：DIN2501標準法蘭

特殊型：由用戶指定的任意標準法蘭或螺紋

◇電纜介面：M20*1.5

◇供電電源：標準型：24VDC二線制4－20mA（10．8VDC－36VDC）

交流型：85－265VAC 50HZ

電池型：[email protected]鋰電池，可連續使用三年以上。

◇報警輸出：上限或下限瞬時流量報警

集電極開路輸出（最大100mA@30VDC內部阻抗100歐）

繼電器輸出（觸點容量1A@30VDC或0.25A@250VAC或0.5A@125VAC）

◇脈衝輸出：累積脈衝輸出，最小間隔50毫秒

◇液晶顯示：瞬時流量顯示數值範圍：0－50000

累計流量顯示數值範圍：0－99999999(可帶小數點）

◇防護等級：IP65

◇防爆標誌：本安型iaⅡCT5；隔爆型dⅡBT6

1、管道的口徑

2、被測量工藝介質的名稱、性質、密度、粘度

3、被測量介質的工作溫度

4、被測量介質的工作壓力（壓力的大小決定浮子的質量）

5、被測量介質的流量

6、現場工礦狀況

金屬管浮子流量計檢測部分是由一個自下向上擴張的垂直錐形管和一個沿著錐形管軸可以上下自由移動的浮子組成。工作原理如圖1所示，被測流體從下向上經過錐管和浮子形成的環隙時，浮子上、下端產生差壓形成浮子上升的力。浮子在錐管中高度和通過的流量有著對應關係。

體積流量Q的基本方程式為：

式中α 儀錶的流量係數，因浮子形狀而異；

△F 流通環形面積，m2 ；

g 當地重力加速度，m/s2；

Vf 浮子體積，如有延伸體亦應包括，m3；

ρf 浮子材料密度，kg/m3；

Ff 浮子工作直徑（最大直徑）處的橫截面，m2；

Gf 浮子重量，kg。

式中d 浮子最大直徑（即工作直徑），m;

h 浮子從錐管內徑等於從浮子最大直徑處上升高度，m;

β 錐管的圓錐角；

a、b 為常數

從（1），（2），（3）公式可知，在一定的條件下，浮子在錐管內的高度與體積流量有一定的比例對應關係。讀出浮子的高度，就可以知道相對應的體積流量，再通過轉換器，將浮子的高度轉換成所對應的體積流量所對應的刻度，這就是金屬管浮子流量計的檢測原理。

轉換指示器

轉換器實際上是將錐管內浮子的高度轉換成所對應的體積流量的刻度。從輸出信號來分：有就地顯

示型和遠傳信號輸出型：

就地顯示型：由就地指示器中的隨動磁鋼與浮子內磁鋼耦合，而發生轉動，同時電動指針通過刻度盤指示出此時流量

智能遠傳型，由智能型指示器中的隨動磁鋼與浮子內磁鋼耦合，而發生轉動，同時帶動感測磁鋼及指針，通過一個磁感測器將磁場變化轉化成電信號，經A/D轉換，數字濾波，微處理器處理，D/A輸出，LCD液晶顯示，來顯示出瞬時流量及累積流量大小。（如下圖所示）

式中α 儀錶的流量係數，因浮子形狀而異；

△F 流通環形面積，m2 ；

g 當地重力加速度，m/s2；

Vf 浮子體積，如有延伸體亦應包括，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，m2；

Gf 浮子重量，kg。

流通環形面積與浮子高度之間的關係如式（3）所示，當結構設計已定，則d、β為常量。

式中d 浮子最大直徑（即工作直徑），m;

h 浮子從錐管內徑等於從浮子最大直徑處上升高度，m;

β 錐管的圓錐角；

(1) 根據用戶給出的數據，選擇適當的公式計算相應標校介質的流量Qs：

其中：Qs-標校介質（水或空氣）在標準狀態下（20℃，0.1013Mpa）的流量

Q-用戶介質流量 K-修正係數

(2）根據計算得到的 Qs值，查流量表來確定選用的浮子號及測量管的口徑（流量表中的數值都是水或空氣在標準狀態下的流量值）

(3）確定測量管口徑和浮子號后，建議用下式確定被測介質流量刻度的上限值Q：

其中：Qi查流量表中選取某一浮子號對應的水或空氣流量的最大值。

(4）由於計算中沒有考慮粘度的修正，有可能與工廠計算的結果產生差異。

K

(1）對於液體介質

a、如果Q是液體體積流量則用下式計算K：

b、如果Q是液體質量流量則用下式計算K：

其中：ρf:所選浮子密度（g/cm3）

不鏽鋼浮子密度為7.8

聚四氟乙烯浮子（PTFE）密度為3.4

鎳基合金（Hastelloy）密度為8.3

ρ:被測介質的密度

(2）對於氣體體介質

a、如果Q是標準狀態下（20℃，0.1013Mpa）氣體的體積流量，則用下式計算K：

b、如果Q是操作狀態下氣體的體積流量，則用下式計算K：

c、如果Q是氣體的質量流量，則用下式計算K：

在以上各式中：

ρ：被測介質的密度：被測氣體介質在20℃,0.1013MPa狀態下密度（kg/m3）

P：被測氣體介質的絕對壓力（MPa）

T：被測氣體介質的絕對溫度（K）

ρ0：空氣在20℃,0.1013MPa情況下密度（1.205kg/m3）

P 0：標校介質的絕對壓力（0.1013MPa）

T 0：標校介質的絕對溫度（293.15K）

d、輔助密度換算公式

其中：ρst: 被測氣體介質在標準狀態下密度(Kg/m3)

ρt: 被測氣體介質在操作狀態下密度(Kg/m3)

Tt: 被測氣體介質在操作狀態下絕對溫度(K)

Pt:被測氣體介質在操作狀態下絕對壓力(MPa)

p0:被測氣體介質在標準狀態下絕對壓力(MPa)

T0:被測氣體介質在操作狀態下絕對溫度(K)

1、高溫型結構(G型)

高溫結構型（G型）是用於介質溫度過高或過低而需要對測量管採取保溫隔熱措施的介質的流量測量。高溫型結構是加大了測量管與指示器之間的距離來增加散熱、增加隔熱材料厚度，保證指示器工作在允許的環境溫度範圍內。選型為"G"型。

G型金屬管浮子流量計可以測量溫度達-80℃-+300℃的介質的流量。

2、帶阻尼器裝置的結構（Z型）

阻尼器結構型用於流量計入口流量(壓力)不穩定時的介質流量測量，特別是對於氣體的測量。它的結構如圖所示.

3、夾套型結構(T型)

夾套型結構用於對需要伴熱或冷卻（如高粘度和易結晶）的介質的流量測量。在夾套中通過加熱或冷卻介質，使低沸點、低凝固點流體不汽化和不結晶。

伴熱介質的導入和導出連接，標準型要用HG20594-97 DN15 PN1.6法蘭，其它的法蘭規格連接可與生產廠標明，夾套的壓力等級為1.6MPa.

夾套型流量計結構見FA標準型流量計法蘭、外形尺寸圖。

4、高壓型結構(Y型)

高壓型結構用於被測介質壓力大於標準的壓力等級的流量測量。高壓型結構如下圖所示。目前FFM64系列的最高壓力可以達到32MPa。另外高壓型流量計可提供內置磁過濾器型，安裝高度均為350mm。FA、FB和FC型最大壓力為10MPa。

選擇金屬管浮子流量計測量流量時一定要準確知道被量程介質的密度，管徑及壓力、流量的大小，參數越精確，金屬管浮子流量計做出來的精度就越高。

確定浮子及確定口徑的計算方法

1、流量表中空氣的流量是指在20℃，0.1013Mpa，水的流量是指20℃的狀態下的正常流量，其允許範圍是正常流量的±10%，通過計算，在這個流量範圍內都可以確定浮子及口徑。

2、若計算結果不在此範圍，可以通過計算確定。

3、口徑、浮子的確定原則上須通過計算。

流量刻度的確定：

A、對於氣體：

Qi=QV(空氣)÷Fi可選擇的流量刻度範圍：0.9-1.1

其中：i=n 指標準狀態條件

i=a 指實際狀態條件

i=a 指氣體質量流量

QV（空氣）指在流量表中確定的，對應某個浮子號的空氣的體積流量。

B、對於液體：

Qi=QV÷Fi可選擇的流量刻度範圍：0.9Qi-1.1Qi

其中：i=v 指液體的體積流量

i=m 指液體的質量流量

QV（水）指在流量表中確定的，對應某個浮子號的水的體積流量

故障現象原因對策實際流量與指示值不一致因腐蝕，浮子流量、體積、最大直徑變化；錐形管內徑尺寸變化換耐腐蝕材料。若浮子尺寸與調換前相同，可按新重量、密度換算或重新標定；若尺寸也不同，則必須重新標定。

浮子最大直徑圓柱面磨損而表面粗糙，影響測量值時，更換新轉子。工程塑料製成或包襯的浮子，可能產生溶脹，最大直徑和體積變化，換用合適材料的浮子實際流量與指示值不一致浮子、錐形管附著水垢污臟等異物層清洗，防止損傷錐形管內表面和浮子最大直徑圓柱面，保持原有表面粗糙度。

實際流量與指示值不一致，液體物性變化按變化后物性參數修正讀數；實際流量與指示值不一致氣體、蒸汽、壓縮性流體溫度壓力變化按新條件作換算修正。實際流量與指示值不一致流體脈動、氣體壓力急劇變化，指示值波動加裝緩衝罐，或改用有阻尼機構儀。

實際流量與指示值不一致液體中混有氣泡，氣體中混有液滴排除氣泡或液滴實際流量與指示值不一致用於液體時儀錶內部死角滯留氣體，影響浮子部件浮力對小流量儀錶及運行在低流量時影響顯著，排除氣體流量變動而浮子或指針移動呆遲，浮子和導向軸間有微粒等異物或導向軸彎曲等原因卡住拆卸清洗，剷除異物或固著層，校直導向軸，導向軸彎曲原因大多是電磁閥快速啟閉，浮子急劇升隆衝擊所致，改變運作方式流量變動而浮子或指針移動呆遲帶磁耦合浮子組件磁鐵周圍附著鐵粉或顆粒指示部分連桿或指針卡住拆卸清除，運行初期利用旁路管充分清洗管道。在儀錶前面加裝過濾器手動與磁鐵耦合連接的運動連桿，有卡住部位調整之。

檢查旋轉軸與軸承間是否有異物阻礙運動，清除或換零件流量變動而浮子或指針移動呆遲工程塑料浮子和錐形管世塑料管襯裡溶脹，或熱膨脹而卡住換耐腐蝕材料零件。

較高溫度介質盡量不用塑料，改用耐腐蝕金屬的零件流量變動而浮子或指針移動呆遲磁耦合的磁鐵磁性下降卸下儀錶，用手上下移動浮子，確認指示部分指針等平穩地跟隨移動；不跟隨或跟隨不穩定則換新零件或充磁。為防止磁性減弱，禁止兩耦合件相互打擊。

廣泛應用於，石油、化工、發電、製藥、食品、水處理等。複雜，惡劣環境條件，及各種介質條件的流量測量過程中。

為了能讓金屬管浮子流量計正常工作且能達到一定的測量精度，在安裝流量計時要注意以下幾點：

1、金屬管浮子流量計必須垂直安裝在無振動的管道上。流體自下而上流過流量計，且垂直度優於2°,水平安裝時水平夾角優於2°；

2、為了方便檢修和更換流量計、清洗測量管道，安裝在工藝管線上的金屬管浮子流量計應加裝旁路管道和旁路閥；

3、金屬管浮子流量計入口處應有5倍管徑以上長度的直管段，出口應有250mm直管段；

4、如果介質中含有鐵磁性物質，應安裝磁過濾器；如果介質中含有固體雜質，應考慮在閥門和直管段之間加裝過濾器；

5、當用於氣體測量時，應保證管道壓力不小於5倍流量計的壓力損失，以使浮子穩定工作；

6、為了避免由於管道引起的流量計變形，工藝管線的法蘭必須與流量計的法蘭同軸並且相互平行，管道支撐以避免管道振動和減小流量計的軸向負荷，測量系統中控制閥應安裝在流量計的下游：

7、測量氣體時，如果氣體在流量計的出口直接排放大氣，則應在儀錶的出口安裝閥門，否則將會在浮子處產生氣壓降而引起數據失真。

8、安裝PTFE襯裡的儀錶時，法蘭螺母不要隨意不對稱擰得過緊，以免引起PTEF襯裡變形；

9、帶有液晶顯示的儀錶，要盡量避免陽光直射顯示器，以免降低液晶使用壽命；帶有鋰電池供電的儀錶，要盡量避免陽光直射、高溫環境（≥65℃）以免降低鋰電池的容量和壽命。

10、用於小口徑和低流速介質流量測量；工作可靠，維護量小，壽命長；對於直管段 要求不高；較寬的流量比10：1；雙行大液晶顯示，可選現場瞬時/累計流量顯示，可帶背光單軸靈敏指示；非接觸磁耦合傳動。

1：必須保證儀錶的清潔，特別是儀錶中孔板、椎管的表面和浮子必須保持清潔，因而儀錶使用一段時間后應取下清洗。

2：指示器的兩蓋必須密封，防止灰塵進入，影響正常工作。

3.：若儀錶運轉不穩，指針跳動的主要原因除流量本身脈衝外，還要考慮介質有兩相流的可能性（即液相和氣相同時存在），只要採取措施消除兩相流的存在，即可保證儀錶穩定運轉。

可為用戶提供前後直管段、配對法蘭、磁過濾器、氣體阻尼裝置等附件。如果介質中含有鐵磁性顆粒，就應在流量計入口處安裝磁過濾器。磁過濾器中裝有以螺旋方式排列的磁棒，以最大限度地減小壓力損失，每個磁棒均由PTFE聚四氟乙稀包裹，防止介質的腐蝕。

磁過濾器的結構見圖：

磁過濾器結構 襯PTFE磁過濾器結構。

1.根據測量流體是氣體或液體，正確選用氣體或液體金屬管浮子流量計。

2.被測流體無腐蝕性選用普通型，有腐蝕性選用耐腐型。

3.訂貨時請註明被測介質名稱、流量、管道通徑及工作壓力、溫度、密度、粘度等情況。我公司根據用戶提出的密度等進行刻度修正，製作特殊的流量標尺。

4.根據被測流體的測量範圍、應用場合等選擇合適型號的規格品種。

TLLZ和AFLZ系列金屬管浮子流量計採用可變面積式測量原理，適用於測量液體、氣體的體積流量。廣泛應用於石油、化工、發電、製藥、食品、水處理等複雜、惡劣環境條件及各種介質條件的流量測量過程中。流量計如何做到精確測量如何讓金屬管浮子流量計正常工作並達到要求的測量精度，要注意以下幾點:

·流量計入口處應有5倍管徑以上長度的直管段，出口應有250mm直管段

·金屬管浮子流量計應加旁路，方便處理故障和吹洗時不影響生產;

·介質中含有固體雜質，應考慮在閥門和直管段之間加裝過濾器;

·介質含有鐵磁性物質，應安裝磁過濾器;

被測介質的溫度高於220℃或流體溫度過低易發生結晶時，需採取隔熱保護措施時，應選用夾套型，以便進行冷卻或保溫;

·用於氣體測量時，應保證管道壓力不小於5倍流量計的壓力損失，以使浮子穩定工作;

·管道法蘭、緊固件、密封墊與流量計法蘭標準相同才能使儀錶正常安裝運行;

·流量計一般在裝置正常運行后，不需要維護，故障多發生在裝置剛剛啟動時，由於管道吹洗不幹凈，而發生浮子被固體顆粒卡住現象，此時指示器的指針停在一位置不動。這時首先應關閉流量計兩邊的閥門，然後拆下上法蘭，取出浮子進行清洗，再重新裝好。注意緊固上法蘭螺母要平衡擰緊，並墊好墊圈;

·為了避免由於管道引起的流量計變形，工藝管線的法蘭必須與流量計的法蘭同軸並且相互平行，適當地管道支撐以避免管道振動和減小流量計的軸向負荷，測量系統中控制閥應安裝在流量計的下游：

·測量氣體的儀錶，是在特定壓力下校準的，如果氣體在儀錶的出口直接排放到大氣，將會在浮子處產生氣壓降，並引起數據失真。如果是這樣的工況條件，應在儀錶的出口安裝一個閥門;

·由於儀錶是通過磁耦合傳遞信號的，所以為了保證儀錶的性能，安裝周圍至少10cm處，不允許有鐵磁性物質存在;·帶有液晶顯示的儀錶，安裝時要盡量避免陽光直射顯示器，以免降低液晶使用壽命。

·帶有鋰電池供電的儀錶，安裝時要盡量避免陽光直射、高溫環境(≥65℃)以免降低鋰電池的容量和壽命。

·金屬管浮子流量計安裝ptfe襯裡的儀錶時，要特別小心。由於在不均勻壓力的作用下，ptfe會變形，所以法蘭螺母均勻擰緊對稱;

金屬管浮子流量計指針卡死處理方法

一：指針卡死

金屬管浮子流量計首次使用時開啟閥門過快，使得浮子飛快向上衝擊止動器，造成止動器變形而將浮子卡死。但也不排除由於浮子導向桿與止動環不同心，造成浮子卡死。處理時可將儀錶拆下，將變形的止動器取下整形，並檢查與導向桿是否同心，如不同心可進行校正，然後將浮子裝好，手推浮子，感覺浮子上下通暢無阻卡即可，另外，在金屬管浮子流量計安裝時一定要垂直或水平安裝，不能傾斜，否則也容易引起卡表並給測量帶來誤差。

二、指針抖動：

1.金屬管浮子流量計輕微指針抖動：一般由於介質波動引起。可採用增加阻尼的方式來克服。

2.中度指針抖動：一般由於介質流動狀態造成。對於氣體一般由於介質操作壓力不穩造成。可採用穩壓或穩流裝置來克服或加大浮子流量計氣阻尼。

3.劇烈指針抖動：主要由於介質脈動，氣壓不穩或用戶給出的氣體操作狀態的壓力、溫度、流量與金屬管浮子流量計實際的狀態不符，有較大差異造成浮子流量計過量程。