转子流量计原理介绍

转子流量计的原理介绍

简介

转子流量计又称浮子流量计，通过量测设在直流管道内的转动部件的（位置 )来推算流量的装置。它可以测量液体、气体、蒸汽的流量，宜测中小管径4-250mm 的流量。压力损失小，且恒定，测量范围比较宽，量程比1:10，工作可靠且刻度线性，使用维修方便，对仪表前后直管段的长度要求不高，其测量精度±2%左右，受被测的液体的密度、粘度、纯净度以及温度、压力的影响，也受安装垂直度的影响。

工作原理：

转子流量计由两个部件组成，转子流量计一件是从下向上逐渐扩大的锥形管；转子流量计另一件是置于锥形管中且可以沿管的中心线上下自由移动的转子。转子流量计当测量流体的流量时，被测流体从锥形管下端流入，流体的流动冲击着转子，并对它产生一个作用力（这个力的大小随流量大小而变化）；当流量足够大时，所产生的作用力将转子托起，并使之升高。同时，被测流体流经转子与锥形管壁间的环形断面，这时作用在转子上的力有三个:流体对转子的动压力、转子在流体中的浮力和转子自身的重力。流量计垂直安装时，转子重心与锥管管轴会相重合，作用在转子上的三个力都沿平行于管轴的方向。当这三个力达到平衡时，转子就平稳地浮在锥管内某一位置上。对于给定的转子流量计，转子大小和形状己经确定，因此它在流体中的浮力和自身重力都是已知是常量，唯有流体对浮子的动压力是随来流流速的大小而变化的。因此当来流流速变大或变小时，转子将作向上或向下的移动，相应位置的流动截面积也发生变化，直到流速变成平衡时对应的速度，转子就在新的位置上稳定。对于一台给定的转子流量计，转子在锥管中的位置与流体流经锥管的流量的大小成一一对应关系。

为了使转子在在锥形管的中心线上下移动时不碰到管壁，通常采用两种方法：一种是在转子中心装有一根导向芯棒，以保持转子在锥形管的中心线作上下运动，另一种是在转子圆盘边缘开有一道道斜槽，当流体自下而上流过转子时，一面绕过转子，同时又穿过斜槽产生一反推力，使转子绕中心线不停地旋转，就可保持转子在工作时不致碰到管壁。转子流量计的转子材料可用不锈钢、铝、青铜等制

成。

转子稳定时公式：

()t f V g P A ρρ-=∆⋅ （1-

1）

其中：t ρ为转子的密度；f ρ为流体的密度；V 为转子的体积；P ∆为转子前后的压差（P ∆是一常数）；A 为转子的最大截面积。

图1 转子流量计测量原理

其具体工作过程为：流量增加→浮子节流作用产生的压差力也增加→浮子上升→浮子与锥形管壁间的环形流通面积增大→流过此环隙的流速降低→压差力随之下降，直到其恢复为原来的压差数值为止→转子就平衡在比原来高的位置上了。因此，浮子的停浮高度与流量大小成对应关系。

已知稳定时公式（1-1），再由流量方程式

v q A αε= （1-2） 得流量公式

v q A αε= （1-3） 其中：0A —环隙面积，对应于转子高度h ；α—流量系数；近似有：0A ch =；系数c 与转子和锥管的几何形状及尺寸有关。

流量方程式可写成：

v q αεφ== （1-4） 令c φαε=（仪表常数）。由公式（1-4）可知，浮子的停浮高度h 与流量v q 成对应关系。

分类：

玻璃管转子流量计：

主要由玻璃锥形管、转子和支撑结构组成。流量示值刻在锥形管上。玻璃管浮子流量计结构简单，成本低，易支撑防腐蚀性仪表，其强度低。

金属管转子流量计：

金属管转子流量计的锥形管采用金属材料制成，金属管转子流量计有就地指示型和电气信号远传型两种。金属管浮子流量计可输出标准信号，耐高压，能实现流量的指示积算、记录 、控制和报警。

安装注意

为了能让转子流量计正常工作且能达到一定的测量精度，在安装流量计时要注意以下几点：

1、转子流量计必须垂直安装在无振动的管道上。流体自下而上流过流量计,且垂直度优于2°,水平安装时水平夹角优于2°；（现在有可水平安装的转子流量计）

2、为了方便检修和更换流量计、清洗测量管道，安装在工艺管线上的金属管浮子流量计应加装旁路管道和旁路阀；

3、转子流量计入口处应有5倍管径以上长度的直管段，出口应有250mm 直管段；

4、如果介质中含有铁磁性物质，应安装磁过滤器；如果介质中含有固体杂质，应考虑在阀门和直管段之间加装过滤器；

5、当用于气体测量时，应保证管道压力不小于5倍流量计的压力损失，以使浮子稳定工作；

6、为了避免由于管道引起的流量计变形，工艺管线的法兰必须与流量计的

法兰同轴并且相互平行，管道支撑以避免管道振动和减小流量计的轴向负荷，测量系统中控制阀应安装在流量计的下游：

7、测量气体时，如果气体在流量计的出口直接排放大气，则应在仪表的出口安装阀门，否则将会在浮子处产生气压降而引起数据失真。

8、安装PTFE衬里的仪表时，法兰螺母不要随意不对称拧得过紧，以免引起PTEF衬里变形；

9、带有液晶显示的仪表，要尽量避免阳光直射显示器，以免降低液晶使用寿命；带有锂电池供电的仪表，要尽量避免阳光直射、高温环境（≥65℃）以免降低锂电池的容量和寿命。

8.测控系统中的控制阀，应安装在转子流量计的下游。用于气体测量时，应保证工作压力不小于转子流量计压损的5倍，以使转子流量计稳定工作。

9.安装金属管浮子转子流量计前，应将管道内焊渣吹扫干净；安装时要取出转子流量计中的止动元件；安装后使用时，要缓慢开启控制阀门，避免冲击损坏转子流量计。