金属管浮子流量计及其流量换算

金属管浮子流量计及其流量换算

摘要：本文介绍了金属管浮子流量计的性能特点及其流量换算关系。

关键字：浮子流量计性能流量换算

金属管浮子流量计用于连续测量封闭管道中液体和气体的体积流量，结构简单、工作可靠、使用维护方便，能适应各种场合，因此广泛地应用于流量测量和工业过程控制中。

流量计由传感器和指示器组成，除就地指示瞬时流量外，还可远传输出4～20mADC电信号，整体采用模块式组合设计，可在现场快速增加上下限开关、流量累积功能，各功能单元板为插装结构，具有更换部件简单、方便、定位准确的特点。

1 为什么要进行流量换算

制造厂家是用水或空气来进行浮子流量计的标定的。由于实际应用时介质的状态和标定时不同，根据测量原理，浮子在测量管中的同一位置所代表的流量值和标定时是不同的，要想正确选择流量计的规格、现场使用好仪表，就要知道它们之间的流量换算关系。

另外浮子流量计行业标准规定其精度是相对于满量程而言的，所以用户使用时，其常用流量应达到满量程的60%～80%以上较为合理，如果用在50%以下则相对误差会增大，精度受影响，如果流量超过满量程更是无法正常测量，因此只有正确进行流量换算才能选出适合的仪表。

2 换算的依据

换算的依据主要有两个：浮子流量计的理论计算公式和理想气体的状态方程。

浮子流量计的计算公式

式中：Q——体积流量

a——流量系数

Fk——浮子最大直径与其同高度锥管横截面之间的环隙面积

g——重力加速度

Vf——浮子的体积

ρf——浮子的密度

ρ——被测流体的密度

A——浮子的最大截面积（式中的单位为cm、g、s制）

理想气体的状态方程

式中：P0，P1——两种状态下的绝对压力

T0，T1——两种状态下的绝对温度

V0，V1——两种状态下的体积从理想气体的状态方程可以演绎出以下两种关系：

a流量关系

B密度关系

式中：M——介质的质量

ρ——介质的密度

Q——介质的流量

3 流量换算公式

流量计测量不同介质时流量之间的关系如下式：

从式中可以看到浮子流量计流量换算的实质是密度换算。

3.1 液体的测量和换算

流量计用于液体流量测量时，制造厂是用常温下清洁的水作为校验液来标定的，若被测介质的密度与水的密度不同，应对被测介质的流量进行换算。公式如下：

式中：Q1——被测介质的实际流量

Q0——换算成水的流量

Kp——体积流量的密度修正系数

ρf——浮子部件的密度：7900kg/m3

ρ0—— 20℃时水的密度：998.2kg/m3

ρ1——被测介质的密度：kg/m3

3.2 气体的测量和换算

流量计用于气体流量测量时，制造厂是用标准状况下（20℃、101.325kPa）的空气进行标定的，由于气体的密度远小于浮子密度，公式（5 ）简化为：

式中各项均为工作状态下的值，为方便起见应换算到标准状态下，将公式（3）和（4）代入并整理后便得到气体的换算公式

式中：Q1——被测气体工作状况下的流量换算到标准状态下的流量（Nm3/h）

Q0——换算成标准状态下空气的流量（Nm3/h）

ρ1——标准状态下被测气体的密度（kg/m3）

ρ0——标准状态下空气的密度：（1.205kg/m3）

P1——被测气体工作状况下的绝对压力（表压+大气压）MPa

P0——标准状态时的压力（0.101325MPa ）

T1——被测气体工作状况下的开尔文温度

T0——标准状态时的开尔文温度（293.15K）

Kρ——气体的密度修正系数

Kp——气体的压力修正系数

KT——气体的温度修正系数

4 应用实例

仪表选型的实质就是求出换算流量Q0，再根据流量规格选出合适的仪表型号。

例题1用户的被测介质为二氯丙烷，密度1130kg/m3，流量上限为10001/h，如何选型？

解：换算流量×1000=1074.31/h

因此用DN25口径的浮子流量计进行测量比较合适。

例题2用户的被测介质为乙炔（密度为1.091kg/Nm3），压力为3kgf/cm2，温度为25℃，流量上限为10m3/h时，如何选型？

解：被测气体的绝对压力p1=3×98.1+101.325=395.625kPa

标准状况下的流量×10=38.39Nm3/h

换算流量×38.39=18.64Nm3/h

因此用DN15口径的浮子流量计进行测量比较合适。

5 结语

金属管浮子流量计作为过程控制仪表，可以适应高温、高压、强腐蚀、剧毒等多种苛刻环境，可动部件少、便于维护，解决了生产中的许多难题。金属管浮子流量计以其卓越的性能被越来越多的用户所青睐。而熟练掌握浮子流量计的流量换算对正确选表和用表至关重要。因此了解浮子流量计的性能特点和仪表选型的方法，才能正确选择性能和价格比较高的类型。

参考文献

[1]工业自动化仪表手册. 机械工业出版社，1987

[2]王敬林.工程流体力学.洛阳工学院，1990