轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量工作原理

由于轉(zhuǎn)子流量計(jì)具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，工作穩(wěn)定、可靠性高及壓力損小等優(yōu)點(diǎn)，尤其是可以測(cè)量低雷諾書(shū)小流量介質(zhì)的特點(diǎn)，所以在氣體、液體的流量測(cè)量和自動(dòng)控制系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。

金屬錐管浮子流量計(jì)在浮子流量計(jì)中具有使用溫度和壓力范圍寬的優(yōu)勢(shì)，得到越來(lái)越多的重視。因此研究如何提高浮子流量計(jì)的測(cè)量精度和提高浮子流量計(jì)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性對(duì)于金屬管浮子流量計(jì)的廣泛使用具有重要的意義。錐管浮子流量計(jì)由以個(gè)錐形管和一個(gè)可以在錐管中上下浮動(dòng)的浮子構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。底部通常和垂直管段的法蘭連接，流體白下而上地流過(guò)流量計(jì)，使浮子上下運(yùn)動(dòng)。流體的流向一般是自下而上，當(dāng)流經(jīng)浮子和錐管時(shí)，流體被浮子截流，浮子上、下游之間受到的壓力不同，浮子上下截面將產(chǎn)生壓力差，這時(shí)浮子受到以下三種力：流體對(duì)浮子的壓力、浮子在流體中的浮力和重力。當(dāng)流體對(duì)浮子的動(dòng)壓力與浮子在流體中所受的浮力之和等于浮子的重力時(shí)，浮子就平穩(wěn)地浮在某一位置上。通過(guò)確定浮子的懸浮位置就可以得到此時(shí)的流量，所以浮子懸浮的高度h與通過(guò)流量計(jì)的流量之間成單值函數(shù)關(guān)系。

轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量又稱浮子流量計(jì)測(cè)量，經(jīng)典的轉(zhuǎn)子流量計(jì)是由浮子流量傳感器部分、位移—角度轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)部分以及信息轉(zhuǎn)換處理部分三個(gè)單元組成。轉(zhuǎn)子流量計(jì)(又稱浮子流量計(jì))是一種傳統(tǒng)的可變面積式流量測(cè)量裝置，當(dāng)流量發(fā)生改變時(shí)浮子在垂直錐形管內(nèi)上下移動(dòng)時(shí)，錐管和浮子之間形成的環(huán)行流通面積發(fā)生改變，它是以此原理實(shí)現(xiàn)對(duì)流量測(cè)量的體積式流量?jī)x表。

編輯

將銜接上透明的水管，用水柱高坐壓力，用高靈敏度數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量電壓，傳感器接上12v電壓。記錄數(shù)據(jù)。如成線性關(guān)系，則表示性能穩(wěn)定，可以使用。差壓式壓力傳感器通過(guò)氣管被連在兩取壓管上。當(dāng)有液體流過(guò)導(dǎo)液管時(shí)，輸入管與輸出管之間會(huì)產(chǎn)生的壓力差，輸入管壓力大于輸出管的壓力。由差壓式傳感器檢測(cè)這個(gè)壓力差，并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。

轉(zhuǎn)子流量計(jì)的調(diào)試期故障調(diào)試期待故障一般出現(xiàn)在儀表安裝調(diào)試階段，一經(jīng)排除，在以后相同條件下一般不會(huì)再出現(xiàn)。常見(jiàn)的調(diào)試期故障一般由安裝不妥、環(huán)境干擾以及流體特性影響等原因引起。輸出信號(hào)亦會(huì)有一定程度波動(dòng)。兩種或兩種以上液體作管道混合工藝時(shí)，若兩種液體電導(dǎo)率（或各自與電極間電位）有差異，在混合未均勻前即進(jìn)入流量傳感器進(jìn)行流量測(cè)量，輸出信號(hào)亦會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。傳感器可以水平和垂直安裝，但是應(yīng)該確保避免沉積物和氣泡對(duì)測(cè)量電極的影響，電極軸向保持水平為好。垂直安裝時(shí)，流體應(yīng)自下而上流動(dòng)。傳感器不能安裝在管道的最高位置，這個(gè)位置容易積聚氣泡。

用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)定某種氣體的流量，只有在使用狀態(tài)與校準(zhǔn)狀態(tài)完全相同時(shí)，根據(jù)轉(zhuǎn)子的上升位置從校準(zhǔn)曲線上查出來(lái)的流量才是使用狀態(tài)的真實(shí)流量.否則，它就不是真實(shí)流量.鑒于空氣的狀態(tài)時(shí)時(shí)刻刻都在變化，所以在進(jìn)行空氣監(jiān)測(cè)時(shí)不能，也沒(méi)有必要在任何狀態(tài)下都把轉(zhuǎn)子流量計(jì)校準(zhǔn)一遍，因?yàn)閷?duì)同一種氣體(指化學(xué)組成相同)而言，只要在一個(gè)狀態(tài)下校準(zhǔn)了流量，其他狀態(tài)下的流量就可以換算出來(lái)。

若用一個(gè)轉(zhuǎn)子流量計(jì)去測(cè)定某種氣體的流量，該流量計(jì)曾在狀態(tài)1(壓力P₁，溫度T₁，此時(shí)氣體密度ρ₁)下校準(zhǔn)，而在狀態(tài)2(壓力P₂，溫度T₂，此時(shí)氣體密度為ρ₂)下使用.當(dāng)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定在某一高度時(shí)，兩種狀態(tài)下的流量Q₁和Q₂有如下關(guān)系：

因狀態(tài)不同引起的流量測(cè)量的相對(duì)誤差RE為

在考查轉(zhuǎn)子流量計(jì)的測(cè)量誤差時(shí)，必須綜合考慮壓力和溫度的共同作用.比如嚴(yán)冬季節(jié)，在我國(guó)高緯度地區(qū)，因有取暖設(shè)施，室內(nèi)外溫差較大.如果校準(zhǔn)轉(zhuǎn)子流量計(jì)那天的大氣壓力為98kPa，室溫為15℃(即T1=288k)，而采集空氣樣品那天的氣壓為103kPa，戶外的氣溫為-25℃(即T2=248K)，當(dāng)系統(tǒng)阻力均為8kPa時(shí)，P1=90kPa，P2=95kPa.由式知，由溫度變化產(chǎn)生的誤差為6.9%，由壓力變化產(chǎn)生的誤差為2.8%，樣流量的總相對(duì)誤差為9.7%。忽略這樣大的誤差是不適宜的，更不用說(shuō)比這更不利的情況了.因此，在轉(zhuǎn)子流量計(jì)的使用狀態(tài)與校準(zhǔn)狀態(tài)不一致時(shí)，原則上應(yīng)按式修正流量，至少也應(yīng)依不同的準(zhǔn)確度要求對(duì)測(cè)量誤差有一個(gè)限制，即在某個(gè)限度內(nèi)可以不加修正，超過(guò)了這個(gè)限度則必須加以修正。

用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量空氣流量，必需判明進(jìn)入流量計(jì)的氣流是均勻的穩(wěn)定氣流，還是有振動(dòng)的脈動(dòng)氣流。在氣路中，氣流是否有脈動(dòng)主要決定于抽氣裝置(抽氣泵)。例如，不采取穩(wěn)流措施的隔膜泵，給出的抽吸氣流就是脈動(dòng)氣流。對(duì)于脈動(dòng)氣田流，原則上不能用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量，否則將會(huì)造成嚴(yán)重誤差。出了無(wú)穩(wěn)流措施的隔膜泵抽氣時(shí)的脈動(dòng)式進(jìn)氣過(guò)程，圖中示出一了脈動(dòng)氣流的峰值、有效值及用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)定流量時(shí)的可能指示值。如圖2所示，流量指示值偏高于實(shí)際有效值，因而轉(zhuǎn)子流量計(jì)的指示流量不能代表真實(shí)的進(jìn)氣流量。這種偏高指示的偏離程度視氣流的脈動(dòng)頻率、脈動(dòng)流峰值與最低值之差等多種因素而定。

圖3是用隔膜泵作抽氣裝置并用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量流量時(shí)，檢測(cè)進(jìn)入采樣裝置的有效流量是否與轉(zhuǎn)子流量計(jì)的指示流量一致的氣路連接圖。在采樣裝置的入口端連接一只皂膜式流量計(jì)，以檢測(cè)進(jìn)入采樣裝置的實(shí)際有效流量。檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，如果隔膜泵裝有穩(wěn)流裝置.其抽吸氣流是無(wú)脈動(dòng)的穩(wěn)定氣流，轉(zhuǎn)子流量計(jì)的指示流量與皂膜流量計(jì)測(cè)得的實(shí)際流量是一致的；反之，轉(zhuǎn)子流量計(jì)總是指示偏高。用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)定脈動(dòng)氣流流量時(shí)，其偏高指示誤差幾乎可達(dá)40%。因此，用可能引起氣流脈動(dòng)的抽氣泵作抽氣裝置時(shí)，應(yīng)對(duì)抽吸氣流采取穩(wěn)流措施(例如在泵體或氣路中配置緩沖室)，使抽吸的氣流變?yōu)榉€(wěn)定氣流以后，才能用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量，這首先是抽氣泵的設(shè)計(jì)者應(yīng)注意的問(wèn)題。另一方面，轉(zhuǎn)子流量計(jì)的使用者也要注意判別，不要以為不管什么氣流，只要接上轉(zhuǎn)子流量計(jì)就一定能測(cè)得真實(shí)的流量。

在科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)流程、能源精確測(cè)量及日常生活等領(lǐng)域中，流量計(jì)量與溫度、液位、重量、壓力、物位等一樣，都是需要精確測(cè)量和控制的。流量計(jì)量，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、民生安全、科學(xué)探索都有緊密的聯(lián)系。而提高流量計(jì)量精度，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量、確保生活安全、提高勞動(dòng)效率、改進(jìn)工藝流程、促進(jìn)社會(huì)發(fā)展等都方面有重大意義，起到至關(guān)重要的作用。尤其是在節(jié)能降耗、工業(yè)加工自動(dòng)化程度日益提高的今天，流量計(jì)量在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位與用途將更加明顯。

流動(dòng)體特征、流動(dòng)狀態(tài)、流場(chǎng)條件以及測(cè)量機(jī)理的復(fù)雜性，導(dǎo)致了當(dāng)今流量測(cè)量?jī)x表的復(fù)雜性、多樣化、專用性和價(jià)格懸殊的差異性。流量計(jì)的信息處理單元，電子信息處理單元已經(jīng)在很大程度上取代了傳統(tǒng)的機(jī)械表頭，能夠?qū)崿F(xiàn)就地顯示、采集，系統(tǒng)控制和信號(hào)遠(yuǎn)傳。隨著現(xiàn)場(chǎng)控制的需要和芯片半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、智能化、多功能化、網(wǎng)絡(luò)化，很多公司都有自己的專利技術(shù)與計(jì)算轉(zhuǎn)換軟件，例如德國(guó)Krohne公司，日本Yokogawa公司，日本Toyokeiso公司等，用以提高儀表的工況適應(yīng)性和測(cè)量精度。流量傳感器的精度、穩(wěn)定性、可靠性及適應(yīng)工作環(huán)境的能力、智能化水平和性價(jià)比高低等指標(biāo)都在很大程度上影響了社會(huì)各行各業(yè)的進(jìn)步。

日前工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的流量計(jì)有很多種，按照結(jié)構(gòu)和其工作原理大體可以分為體積式流量計(jì)、質(zhì)量式流量計(jì)，電磁式流量計(jì)和差壓式流量計(jì)等。針對(duì)不同的被測(cè)介質(zhì)、不同的流體流場(chǎng)和不同的測(cè)量環(huán)境，可以選擇不同類型的流量計(jì)，各種特定的流量計(jì)有不同的特點(diǎn)，在流體雷諾數(shù)不同的情況下，例如在流速較高情況下孔板、渦街、渦輪等利用壓差原理測(cè)量的流量計(jì)能夠達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)量的目的，而浮子流量計(jì)適合在低流速流體流量測(cè)量特別是低雷諾數(shù)情況下的微小流量測(cè)量的工況。

將銜接上透明的水管，用水柱高坐壓力，用高靈敏度數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量電壓，傳感器接上12v電壓。記錄數(shù)據(jù)。如成線性關(guān)系，則表示性能穩(wěn)定，可以使用。差壓式壓力傳感器通過(guò)氣管被連在兩取壓管上。當(dāng)有液體流過(guò)導(dǎo)液管時(shí)，輸入管與輸出管之間會(huì)產(chǎn)生的壓力差，輸入管壓力大于輸出管的壓力。由差壓式傳感器檢測(cè)這個(gè)壓力差，并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。

轉(zhuǎn)子流量計(jì)的調(diào)試期故障調(diào)試期待故障一般出現(xiàn)在儀表安裝調(diào)試階段，一經(jīng)排除，在以后相同條件下一般不會(huì)再出現(xiàn)。常見(jiàn)的調(diào)試期故障一般由安裝不妥、環(huán)境干擾以及流體特性影響等原因引起。輸出信號(hào)亦會(huì)有一定程度波動(dòng)。兩種或兩種以上液體作管道混合工藝時(shí)，若兩種液體電導(dǎo)率（或各自與電極間電位）有差異，在混合未均勻前即進(jìn)入流量傳感器進(jìn)行流量測(cè)量，輸出信號(hào)亦會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。傳感器可以水平和垂直安裝，但是應(yīng)該確保避免沉積物和氣泡對(duì)測(cè)量電極的影響，電極軸向保持水平為好。垂直安裝時(shí)，流體應(yīng)自下而上流動(dòng)。傳感器不能安裝在管道的最高位置，這個(gè)位置容易積聚氣泡。

轉(zhuǎn)子流量計(jì)是工業(yè)上和實(shí)驗(yàn)室最常用的一種流量計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、直觀、壓力損失小、維修方便等特點(diǎn)。轉(zhuǎn)子流量計(jì)適用于測(cè)量通過(guò)管道直徑D<150mm的小流量，也可以測(cè)量腐蝕性介質(zhì)的流量。使用時(shí)流量計(jì)一般安裝在垂直走向的管段上，流體介質(zhì)自下而上地通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)，經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子流量計(jì)可以 水平安裝或上進(jìn)底出垂直安裝。

LSU— 雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)（以下簡(jiǎn)稱流量計(jì)）屬于國(guó)際上最新一代容積式流量計(jì)，也稱為 UF —‖流量計(jì)或螺桿流量計(jì)。是用于管道中液體流量的測(cè)量和控制的精密儀表。

雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)（以下簡(jiǎn)稱流量計(jì)）屬于國(guó)際上最新一代容積式流量計(jì)，也稱為 UF —‖流量計(jì)或螺桿流量計(jì)。是用于管道中液體流量的測(cè)量和控制的精密儀表。廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、交通、船舶、油庫(kù)、碼頭、槽罐車(chē)等部門(mén)，特別適用于原油、精煉油、輕烴等工業(yè)液體的計(jì)量流量計(jì)可現(xiàn)場(chǎng)指示，字碼直接讀數(shù)并可配發(fā)訊器，輸出電脈沖信號(hào)，遠(yuǎn)傳到二次儀表或計(jì)算機(jī)，組成自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理等系統(tǒng)。