0引言
   轉子流(liú)量計 是常用的節(jie)流式流量計之一(yī)，具有結構簡單、制(zhì)造容易、測量範圍(wei)寬(量程比可達 10:1)、測(ce)量精度較高(誤差(chà)±5％左右)、示值📧直觀、維(wei)護方便🈲、壓損小等(deng)優點，是現代生活(huó)和工業生産🈲中應(yīng)用廣泛的計量器(qi)具。
   在計量技術水(shui)平日益發展、測量(liàng)精度需求不斷提(tí)高的今天，計量工(gong)作者隻有全面了(le)解轉子流量計的(de)結構原🥰理、流量計(ji)算、量值影響因素(sù)與修正方法、以及(jí)流量計的選型、安(an)👉裝要求☂️，才能選出(chu)符合需求的計量(liàng)儀表，實現測🥵量效(xiào)果。希望本文給計(jì)量工作者帶來些(xiē)許幫助。
1轉子流量(liang)計結構原理簡析(xī)
1.1 結構分析
   轉子流(liú)量計由兩部件組(zǔ)成， 一是從下向上(shàng)逐漸擴🌈張的錐形(xing)管💔，二是置于錐形(xing)管中，可沿管中心(xin)線上下移動、密💋度(dù)比流體稍大的轉(zhuǎn)子（圖1 轉子流量計(ji)原理圖）。
   錐形管由(yóu)玻璃、塑料或金屬(shǔ)材質制成。 玻璃或(huo)塑料材質的🌈錐🈲形(xíng)管上刻有流量刻(kè)度，透過錐管可看(kàn)到透明流體中轉(zhuǎn)子的位置及所對(dui)應的刻度值； 金屬(shu)🚩材質錐形管中轉(zhuǎn)子位置通過磁性(xing)耦合等方式傳遞(di)管外，在面闆上顯(xiǎn)示量值。
1.2 工作原理(li)
   當測量流體的流(liu)量時，流體從錐形(xíng)管下端流入沖擊(jī)轉子，對它🏃🏻‍♂️産生一(yi)個作用力，力的大(da)小随流量大小而(er)變化；當流量足夠(gòu)大時，所産生作用(yong)力将轉子托起，使(shǐ)之升高✏️；流體經轉(zhuan)子與錐形管壁間(jiān)的環形斷面從上(shang)🔞端流出。 當流體對(duì)轉子的作用力等(deng)于轉子重量時，轉(zhuan)子因受力平衡而(er)停留在某一位置(zhi)；這個位置與流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量(liang)有相互對應的⛱️關(guan)系，據此位置，即可(kě)求得流量值。
1.3 流量(liang)計算
   流量計轉子(zǐ)在錐形管中受三(san)個力：重力、動壓力(li)和浮力，三力🌍平衡(héng)時，轉子重力=動壓(ya)力+浮力。 當流速變(bian)大或變小時，轉子(zǐ)将向上或向下移(yí)動，流體流動的🏒截(jie)面積⛷️也發生🔞變化(hua)，直至達到✌️平衡時(shi)對應的流速，轉子(zǐ)在新的位置上穩(wen)定。
因此，轉子穩定(dìng)時受力關系公式(shì)如下:

其中：ρt-轉 子密(mì)度 ；ρf- 流 體密度 ；g- 重 力(lì)加速度 ；V- 轉 子體積(ji) ；△p-轉子前後壓差；A-轉(zhuǎn)子最大截面積。

結合公式（1），并參照(zhao)孔闆流量計流量(liàng)與節流壓差間的(de)關系方程式：

得轉(zhuan)子流量計流量公(gong)式：

   其中：Qv-流量值；a0-流(liú)量系數（與轉子形(xíng)狀、流體狀态、流量(liang)計結構和流體物(wu)理性質等因素有(yǒu)關， 隻能由實驗來(lai)确❌定）；A0-環 隙面積 ，對(duì)應于轉子高度 h；近(jin)似有：A0=ch；系 數 c 與轉子(zǐ)和錐形管的幾何(hé)形狀及尺寸有關(guān)；ρt-轉子密度；ρf—流體密(mi)度；At-轉子最大截面(miàn)積。
流量方程式可(kě)寫成：

   由公式（4）可知(zhi)，轉子的停浮高度(du) h 與流量 qv成對應關(guan)系；根據高度的不(bu)同來标刻流量值(zhi)，即可在實際應用(yong)中即時讀取流🙇‍♀️量(liàng)值💃。
2測量值的流體(ti)相關性修正
2.1 測量(liang)值修正分析
   從式(shi)（4）可知，被測流體的(de)密度不同，流量大(dà)小與轉子高度之(zhi)💘間的對用關系也(ye)不同。 因受标定設(she)備的限制，生産廠(chang)商不可能對所有(you)流量計都做實液(yè)标定，故測量非标(biāo)定🧡介質時，應對讀(dú)出的測量值進行(hang)修☎️正，以保證精度(dù)。
   對于液體，其密度(dù)爲常數，隻需修正(zhèng)被測液體和标定(ding)👉液體不同💚造成的(de)影響即可；而氣體(ti)因具有可壓縮性(xìng)✍️，還應考慮标定狀(zhuàng)态和實際狀态不(bú)同時溫度和壓力(lì)的影響。
通常，标定(dìng)狀态默認爲：溫度(du) T=293.16K，絕對壓力 p=101325Pa。根據流(liú)量計算公式，進行(háng)如下分析：
一方面(miàn)，設定在标定狀态(tai)下，測量标定流體(tǐ)的流量公式爲：

式(shi)中：Qv0-标定狀态下标(biāo)定流體的流量示(shì)值 ；a0-标定狀态标定(dìng)流體的流量系數(shù)；ρ0-流體在标定狀态(tai)下的密度㊙️。
另一方(fang)面，設定流量計在(zai)工作狀态下，測量(liàng)被測流體的流♈量(liàng)公式爲：

式中：Qv-工作(zuò)狀态下被測流體(ti)的流量示值；a-工作(zuò)狀态被測流體的(de)流量系數；ρ-流體在(zai)工作狀态下的密(mi)度。
由式（5）和式（6）可以(yi)看出，在實際工作(zuo)狀态下，被測流體(ti)的實際流量爲 qv，但(dàn)轉子在高度 h 處，轉(zhuan)子流量計的顯🌍示(shì)仍然是 qv0。 比較式（5）和(hé)式（6），可以得出 Qv和 Qv0之(zhi)間的關系，即流量(liang)修正公式爲:

實驗(yàn)表明，流量系數 a 與(yu)雷諾數 Re 和流量計(jì)結構有關，當被測(cè)⭐流⭕體的黏度與标(biāo)定流體的黏度相(xiang)差不大時，或在流(liu)量系🧑🏽‍🤝‍🧑🏻數 a 爲常數的(de)流量範圍内，可不(bu)考慮 a 的影響，即可(kě)以認爲 a＝a0，所🐉以（7）式可(kě)以簡化⭕爲：

若被測(ce)流體的黏度相對(dui)标定流體的黏度(dù)相差較大，則應考(kao)🌈慮黏度差異對實(shí)際流量系數 a 與标(biao)定流♋量系數 a0間的(de)差異，參🌈照式👈（8）進行(háng)修正或進行實際(jì)标定，不能簡單地(di)認爲 a＝a0。
2.2 流體密度修(xiu)正
2.2.1 液體流量的測(cè)量值修正
   流量計(ji)對液态類流體的(de)測量示數通常采(cai)用水爲❗參照流體(ti)，在标定狀态下進(jin)行标定。 實際測量(liàng)非水液體流量時(shi)，隻需修正被測液(yè)體和标定液體（水(shui)）之間密度差異而(er)造成的🐇影響，即可(kě)按（8）式進行修正換(huàn)算。此時，ρ0爲标定流(liú)體的密度，ρ 爲被測(ce)流體的密度。
2.2.2 氣體(tǐ)流量的測量值修(xiū)正
   流量計對氣态(tài)類流體的測量示(shi)數采用空氣爲參(cān)💋照🍓物⛱️，在标♻️定狀态(tài)下進行标定。由于(yú)氣體的密度受溫(wēn)度、壓力🈲變化的影(yǐng)響較大，故不僅應(ying)随着被測氣體與(yu)标定氣體之間的(de)密度不同進行換(huan)算，而且要随工作(zuò)狀态時溫度和壓(yā)力與标定狀态🌂的(de)不同進💛行修正換(huan)算🔅。爲簡化氣體流(liu)量值的修正，一般(ban)可以㊙️忽略黏度對(dui)流量系數的影響(xiang)，而且，對于氣體來(lái)說，由于 ρt＞＞ρ0，ρt＞＞ρ，則由（8）式可(ke)得:

   測量非标定狀(zhuang)态下的空氣流量(liang)時，可直接使用式(shi)（9）計✔️算。但 ρ 爲⛹🏻‍♀️被測氣(qì)體在工作狀态下(xià)的密度，實際使用(yong)起來較爲不便。爲(wei)此，可🔴以将流體密(mì)度和所處狀态分(fen)開修正，即先在标(biao)定狀态下對被測(cè)流體的密度進行(hang)修正，然後再進行(hang)狀态修正。 最後的(de)修正公☀️式爲：

   其中(zhong)：p0-标定狀态下的絕(jue)對壓力；p-工作狀态(tai)下的絕對壓力 ；T0-标(biāo)定狀态下的絕對(duì)溫度；T-工作狀态下(xia)的絕對溫度；ρ′-被測(ce)🐅氣體在标定狀态(tai)下的密度。2.3 流量系(xì)數修正
2.3.1 流量系數(shu)與轉子形狀的相(xiang)關性
   由式(4)可以看(kan)出，流量系數也是(shì)影響測定結果的(de)一個重要參數。它(ta)因轉子的形狀不(bú)同而有所不同。雖(suī)然轉㊙️子形😍狀是制(zhi)造廠按儀表結構(gou)和流量測量範圍(wéi)選擇合适形狀而(er)設計的， 不屬于使(shi)用者考慮的範疇(chou)，但使用者應了解(jiě)轉子形狀與測量(liàng)值準确程度的關(guān)系。
   一般情況而言(yan)，測量同種流體時(shí)，哪種形狀的轉子(zi)😍在♈錐♊形🌍管中🐪的高(gao)度越高，則使用這(zhe)種轉子的流量計(jì)的流量系數就越(yuè)小，其測量精度就(jiu)越高。 可根據這一(yi)特點，選擇更爲适(shi)合自身需求的🏃‍♀️轉(zhuan)子流量計。
2.3.2 流量系(xi)數與雷諾數的相(xiang)關性
   當流量計的(de)轉子和結構一定(dìng)時，流量系數主要(yao)受雷🧑🏽‍🤝‍🧑🏻諾數 Re 影響。當(dang)雷諾數 Re 較小時，流(liu)量系數随雷諾數(shù) Re 變化而變化，此時(shí)需🧡要對進行關于(yú)流量系數的修正(zhèng)（見式 7）；當雷諾數達(da)到💘一定值 Remin（臨界雷(lei)諾數）後，流量系數(shu)基本保持平穩，可(kě)視爲常數，不需做(zuo)關于流量♍系數的(de)修正計算。不同的(de)流量計很難找到(dào)一個通用的理論(lun)公式來描述流量(liang)系數和雷諾數的(de)關系。
   由于流體的(de)多樣性和環境的(de)複雜性， 流量系數(shù)修正存🔞在諸多困(kun)難。 如果需要進行(háng)準确的計量，使用(yong)者可讓制👨‍❤️‍👨造商⛷️用(yong)實際流體對流量(liàng)計刻度進行校🧑🏾‍🤝‍🧑🏼準(zhun)，如此可直接得到(dao)工作環境下的真(zhen)實量值，不必再進(jin)行各💯種修正。
3選型(xing)與安裝技術分析(xi)
3.1 轉子流量計的種(zhong)類
   按錐形管材質(zhi)的不同，大體可分(fèn)三類。其中： 玻璃管(guan)轉子流量計 結構(gòu)簡單，成本低，易制(zhi)成防腐蝕性儀表(biao)，還具有透明度🛀高(gao)、讀數直觀、不易破(po)裂、重量輕、壽命長(zhǎng)、安裝連接方便等(děng)優點。 塑料管轉子(zi)流量計 則具有體(tǐ)積小、重量輕、錐管(guan)不易破碎、耐腐蝕(shi)等特點。
   金屬管浮(fu)子流量計 可測量(liang)液體、氣體流量，特(tè)别适宜低流速小(xiǎo)流量的介質測量(liàng)，可提供瞬時流量(liàng)、累積流量顯示，或(huò)通過輸出标準信(xìn)号💋，實現流量指示(shi)、積算、記錄、控制和(hé)報警等功能。
3.2 選型(xíng)分析
爲保證測量(liang)數據的精度，使用(yong)者應根據安裝環(huan)境、流體物理和化(hua)學特性等因素，選(xuǎn)擇流量儀表。
（1）若流(liú)體爲中小流量 ，壓(ya) 力小于 1MPa，溫 度低于(yú) 100℃，透 明無毒，無🔅燃燒(shao)爆炸危險，對玻璃(li)無腐蝕無粘附，一(yi)般可采用玻🈲璃管(guan)轉子流量💚計。
（2）在空(kong)間相對較小 ，撐重(zhong)力弱的管路環境(jìng) ，流體爲中小流量(liàng) 、壓力較小、溫度較(jiao)低，可選用塑料管(guan)轉子流量計。
（3）若流(liu)體爲中小流量 、易(yi)汽化 （或易凝結 ）、有(yǒu)毒易燃易🚩爆 ，不含(hán)磁🈚性物質、纖維和(hé)磨損物質，對不鏽(xiu)鋼無腐蝕性🈲,可選(xuǎn)普通型金屬管🏃🏻轉(zhuǎn)子流量計；若流體(tǐ)有腐蝕性，應采用(yong)防⚽腐型金屬管轉(zhuǎn)子流量計；若流體(tǐ)易結晶或汽♋化或(huo)高粘度，應選用帶(dài)夾套并帶伴熱或(huò)冷卻接口的 金屬(shu)管轉子流量計 。在(zài)高溫或高寒、高壓(ya)、有毒環境，應選用(yong)具遠傳信息功⛷️能(néng)的金屬管轉子流(liu)量計。
（4）若流體壓力(li)不穩定，尤其用于(yú)氣體測量時，應選(xuǎn)具阻尼結構的🌈轉(zhuǎn)子流量計。
3.3 安裝技(ji)術要求
正确安裝(zhuang)是流量計正常工(gōng)作、準确測量的必(bì)要條件。 一📱般🛀應❄️遵(zun)循如下要求：
（1）轉子(zi)流量計須垂直安(ān)裝，流體自下而上(shàng)流過流量計,垂直(zhí)度優于 2°。
（2）進口應有(you) 5 倍管道直徑以上(shang)的直管段，出口應(yīng)有 250mm 直管段🛀。
（3）安裝位(wei)置适當加裝管道(dào)支撐。
（4）流量計旁應(ying)加裝旁路管道和(hé)旁路閥，在下遊安(an)裝單向閥。
（5）測量流(liú)體若爲髒污 介質(zhì)或含有固體雜質(zhì),須在進口處加裝(zhuang)過濾器和定期清(qīng)洗裝置。
（6）測量流體(tǐ)中若含有鐵磁性(xing)物質，應安裝磁過(guò)濾器👌。
（7）帶液晶或锂(li)電池供電的流量(liang)計盡量避免陽光(guāng)直🌍射和高溫環境(jìng) （≥65℃）。
（8）測量氣體的工作(zuo)壓力應不小于流(liú)量計壓損的 5 倍。
4總(zong)結
  轉子流量計結(jie)構簡單，原理亦不(bu)複雜，但是，由于流(liu)量🙇‍♀️計量特性與流(liú)體屬性的相關性(xing)、以及流體物理性(xing)質的千🤟差萬🌈别，使(shi)‼️得流量計量技術(shu)應用變得非常複(fu)雜💃🏻。 不僅流體存在(zài)黏度的差異，而且(qiě)氣體類流體的可(ke)壓縮性及熱膨脹(zhang)性，更加大了流體(ti)測量的難度。因此(ci)，本文隻是作者一(yī)些經驗認識和技(ji)術分🐇析的歸納整(zheng)理，有關更加深入(ru)的研究，期待衆多(duō)的💋流體計量科研(yán)人員提供♈更有價(jià)值的真知灼見。

以(yǐ)上内容來源于網(wang)絡，如有侵權請聯(lián)系即删除!