摘要:從浮(fu)子流量計(ji) 的結構原(yuán)理、應用特(tè)點、刻度轉(zhuǎn)換幾個方(fang)面介紹了(le)浮子流量(liàng)計的設計(ji)過程和應(yīng)用。氣體介(jiè)質如何實(shi)現标🐅況瞬(shùn)❤️時流量與(yǔ)工況瞬時(shi)流量的4種(zhǒng)換算計算(suan)，将浮子流(liu)量計⛷️的應(yīng)用系統化(hua)、公式化，便(biàn)于廠家設(she)♊計參考和(he)工程應用(yòng)計算。
　　浮子(zǐ)流量計具(jù)有結構簡(jiǎn)單、制造容(rong)易、流量示(shi)值直觀、易(yì)于維護和(he)壓力損失(shī)小的優點(dian)，在工業現(xian)場得到廣(guǎng)泛的應用(yòng)。中國計量(liang)科學研究(jiū)院早期起(qi)草了《玻璃(lí)轉子流量(liang)🌏計檢定規(guī)程》和《金屬(shu)管轉子流(liu)量計檢定(ding)規程》，後期(qī)又合并爲(wei)《轉子流量(liang)計》，而最新(xīn)的檢🚩定規(gui)程是《JJG257－2007浮子(zǐ)流量計》。浮(fú)🐅子流量計(jì)一般工作(zuò)壓力不大(da)于0.6MPa，分爲🐆:玻(bo)璃浮子流(liu)量計，金屬(shǔ)管浮子流(liu)量計和特(te)種浮⁉️子流(liu)量♌計(如醫(yī)用氧量調(diào)量)。浮子流(liú)量計可🌈作(zuo)爲瞬時流(liu)量計，水、氣(qi)、油均可以(yǐ)設☎️計🌈選用(yòng)，可用作标(biao)準流量計(ji)、用作流量(liang)試驗裝置(zhì)指示流量(liàng)、過程🚶‍♀️控制(zhi)、洩露量監(jiān)控、流體能(neng)🚶力指示，用(yong)作可視閥(fa)門［1］。
1結構和(hé)原理
1.1流量(liàng)計算
　　浮子(zǐ)流量計的(de)測量本體(ti)由一根自(zì)下向上擴(kuo)大的🔆垂直(zhí)錐管和👨‍❤️‍👨一(yī)隻可以沿(yán)着錐管軸(zhóu)向自由移(yi)動的浮子(zǐ)組成，當被(bèi)🔴測流體自(zì)錐管下端(duan)流入流量(liang)計時，由于(yu)流❌體的作(zuo)用，浮子上(shàng)下端面産(chan)生一差壓(ya)，該差壓即(ji)爲浮子的(de)上升力。當(dāng)差壓值大(da)于浸在流(liú)體中浮子(zǐ)的重量時(shi)，浮子開始(shǐ)上升。随着(zhe)浮子的上(shang)升，浮🛀子最(zui)大外徑與(yǔ)錐管之間(jian)的環形面(mian)積逐漸增(zēng)大，流體的(de)流速㊙️則相(xiang)應下降，作(zuo)用在浮子(zi)上的上升(sheng)力逐👈漸減(jiǎn)小，直至上(shang)升力等于(yu)浸在流體(tǐ)中的浮子(zi)的重量時(shí)，浮子便穩(wen)定在某一(yī)高度上。這(zhe)時浮子在(zai)錐管中的(de)高度h與所(suǒ)通過的流(liú)量qv有對應(ying)的關系［2］。結(jié)構如⭐圖1所(suo)示。

　　式中，v爲(wèi)流體通過(guò)環隙面積(ji)的平均流(liu)速，C爲阻力(lì)系數(常數(shu))，Vf爲✍️浮♊子的(de)體積，ρf爲浮(fú)子的材料(liào)密度，ρ爲流(liu)體介質的(de)密度，g爲重(zhòng)力💋加速度(dù)，Af爲浮子的(de)迎流面積(ji)。由公式可(ke)得，不管浮(fu)子流量計(ji)的浮子停(tíng)留在什麽(me)位置，流體(tǐ)流過環隙(xì)面積的平(píng)均流速v值(zhi)是✊沒有變(bian)化的。A是環(huán)隙面積大(dà)小，也就是(shì)說瞬時體(tǐ)積流量qv的(de)大小，隻與(yǔ)A環隙面積(jī)大小有關(guān)，瞬時流量(liang)越大，環🔞隙(xi)面♊積越大(dà)，浮子位置(zhì)⛱️越高;反😘之(zhī)瞬時流量(liàng)越小，環隙(xi)面積越小(xiao)，浮子位置(zhì)越低［3－4］。

　　式中(zhōng)α爲流量系(xi)數，φ爲錐管(guǎn)夾角，K爲常(cháng)數。當被測(cè)介質确定(dìng)以後，即介(jiè)質密度爲(wèi)常數，瞬時(shi)體積流量(liàng)與浮子的(de)高度之間(jian)🌈成線性關(guan)🙇🏻系。而大量(liang)的實驗表(biǎo)明，浮😘子流(liú)量計的流(liú)🏃🏻‍♂️量系數α與(yǔ)浮子的幾(ji)何形狀和(he)流動雷諾(nuo)數ＲeD有關:對(duì)于一定的(de)浮子✍️形狀(zhuàng)，當雷諾數(shù)ＲeD大于♋某一(yī)個臨界🚩數(shu)以後，流量(liàng)系數α将趨(qū)于一個常(cháng)數:有些資(zi)料中提及(jí)⭐，如果錐半(bàn)角足夠小(xiǎo)，則可忽略(luè)二次項進(jìn)行簡🌈化計(jì)算，這種方(fang)法是不嚴(yan)💰謹的，計算(suan)誤差大于(yu)10%，遠遠超出(chu)了誤差範(fàn)圍［5－6］。

1.2出廠(chang)标定
　　對于(yú)不同的流(liu)體，介質密(mì)度不同，瞬(shun)時流量與(yǔ)浮子高度(dù)🌈之間的對(dui)應關系也(yě)不盡相同(tong)，原來的流(liú)量刻度就(jiù)不再适用(yong)♊，所以浮子(zǐ)流量計應(ying)該用實際(jì)的流體介(jie)質進行标(biao)定。但是，對(duì)于生産廠(chang)家而言，由(you)于出㊙️廠标(biāo)定設備的(de)局限性，不(bu)可能有各(ge)種實際流(liú)體機制的(de)标準裝置(zhi)對浮子流(liu)量計進行(hang)标定，在一(yi)般情況下(xia)，大部分生(shēng)産廠家隻(zhī)能用水或(huò)者空氣進(jìn)行标定。因(yin)此，如果浮(fú)子流量計(ji)用來測量(liang)非标定介(jie)質時，應該(gai)對浮子流(liú)量計㊙️的讀(du)數進行修(xiū)正👌，即刻度(du)換算。
1.3量程(cheng)換算
　　當浮(fu)子流量計(ji)的浮子幾(ji)何形狀一(yī)緻時，改變(biàn)浮子🏃‍♂️的材(cai)料，就⛱️可🍉以(yi)改變浮子(zǐ)的密度，即(jí)改變浮子(zǐ)流量計的(de)量程。浮子(zi)材料的密(mì)度增加，浮(fú)子流量計(jì)的量程擴(kuò)大;密度減(jian)小，則量程(chéng)縮小。如果(guo)浮子流量(liang)計現場應(ying)用和出廠(chǎng)标定的浮(fú)子材料不(bú)同時，則還(hái)需要📧引入(ru)浮子密度(dù)的流量修(xiu)正值，當然(rán)這😍種情況(kuang)比較少見(jiàn)，一般出🧡廠(chang)時，流量計(ji)浮子與錐(zhuī)管都已經(jīng)确定❄️。
2應用(yong)特點
　　最簡(jian)單的浮子(zǐ)流量計由(you)浮子和錐(zhuī)管兩個部(bù)件組成，數(shù)十元💰的制(zhi)造成本，有(yǒu)些使用場(chang)合甚至可(ke)以免維護(hu)，可用于低(dī)雷諾🍓數的(de)測量場合(he)，适用于小(xiao)管徑和低(dī)流速。壓力(lì)損失小，對(duì)上遊直管(guan)段要求比(bǐ)較低，有較(jiào)寬的流量(liang)範圍，量程(cheng)比一般爲(wei)10∶1，雙浮子結(jié)構的量程(chéng)比甚至🌈可(kě)以達到50∶1。玻(bo)璃管浮子(zǐ)流量計顯(xian)示的流量(liang)值多是直(zhi)🈲接刻印在(zai)透明玻璃(lí)外表面上(shàng)，目測💞浮子(zi)停留位置(zhi)即可，而金(jīn)屬管浮子(zi)流量計往(wǎng)往測量高(gao)溫、高壓、危(wei)險性流體(tǐ)，不能用人(rén)眼來觀察(cha)浮子‼️位置(zhi)，采用了磁(ci)感應顯示(shi)機構。
3刻度(du)換算
3.1液體(tǐ)刻度換算(suan)

　　當現場介(jie)質與标定(ding)介質粘度(dù)相差比較(jiao)大時，則需(xu)🌂要進行現(xiàn)場🛀标定，而(er)不能認爲(wèi)α标=α現。不管(guan)是同一種(zhǒng)液體還是(shì)不同種液(yè)體的現場(chǎng)流量和标(biāo)定流量換(huan)算，都可以(yi)應用上述(shu)計算公式(shì)［7］。
3.2氣體刻度(dù)換算
　　氣體(tǐ)浮子流量(liàng)計，廠家一(yī)般用标況(kuàng)狀态下的(de)空氣(20℃，101.325kPa)檢定(dìng)，由💯于氣體(ti)受工況溫(wēn)度、壓力影(ying)響比較大(da)，不僅僅是(shi)♊現場介質(zhì)與标🌐定介(jiè)㊙️質不同需(xū)要轉換，同(tong)一種氣體(ti)在🚩工況和(he)标況之間(jian)也需要轉(zhuan)換。由于浮(fú)子自身的(de)密度要比(bi)氣體㊙️大很(hen)多，所以可(ke)以近似認(rèn)爲ρf－ρ現🤩=ρf－ρ标，這(zhe)樣公式可(ke)以推導出(chū)🤟針對氣體(ti)浮子流量(liàng)計的🔅簡化(hua)版:
1)同一種(zhong)氣體

　　這樣(yang)已知标定(ding)氣體的标(biāo)況瞬時流(liú)量就可以(yǐ)求出☀️該氣(qi)🍉體的工💋況(kuang)瞬時流量(liàng)值。該氣體(tǐ)的标況瞬(shùn)時流量直(zhi)接看标定(dìng)好的刻度(du)線，氣體的(de)工況瞬時(shí)流量通過(guò)上述公式(shì)計算後得(dé)到。
2)不同氣(qì)體

c)這樣已(yi)知氣體1的(de)工況瞬時(shi)流量就可(kě)以求出氣(qì)體2的标🔞況(kuàng)瞬時流量(liang)值。
拓展推(tuī)導容易得(dé)出:

d)這樣已(yi)知氣體1的(de)标況瞬時(shi)流量就可(kě)以求出氣(qì)體2的☎️标況(kuang)瞬時流量(liang)值。
上述一(yī)共有4種計(jì)算公式:
氣(qì)體1工況求(qiu)氣體2工況(kuàng);
氣體1标況(kuàng)求氣體2工(gōng)況(常用);
氣(qì)體1工況求(qiú)氣體2标況(kuàng);
氣體1标況(kuang)求氣體2标(biāo)況(常用)。
　　不(bú)難看出，不(bú)同氣體的(de)4個經驗公(gong)式中，如果(guǒ)稍作轉換(huàn)，就🔅是同💋一(yi)種氣體的(de)計算公式(shì)。由于浮子(zǐ)流量計🚩刻(ke)度值都是(shi)标況刻度(dù)值❓，因此上(shàng)述4個公式(shi)中有2個較(jiào)爲常用［8－10］。
4計(jì)算實例
命(mìng)題1:刻度爲(wei)空氣的一(yī)台氣體浮(fu)子流量計(ji)測量氧氣(qi)，假設🏃‍♂️工況(kuàng)溫度和壓(yā)力與刻度(du)狀态相同(tong)，求浮子流(liú)量⭕計示🧑🏾‍🤝‍🧑🏼值(zhi)穩定在30m3/h刻(kè)度時，氧氣(qi)的工況瞬(shùn)時流量📐爲(wèi)多少?
分析(xī)可得，命題(tí)是氣體1的(de)标況體積(ji)流量求氣(qi)體2的♍工況(kuang)體積流量(liang)值，因此應(yīng)用如下公(gong)式:

命題3:一(yī)台用水标(biāo)定的液體(ti)浮子流量(liàng)計，測量硝(xiāo)酸，不考慮(lǜ)粘度對液(ye)體流量的(de)影響，計算(suàn)浮子流量(liang)計浮子穩(wen)定在2000L/h時硝(xiāo)酸的體積(jī)流量爲多(duō)少?已知浮(fu)子🎯材料爲(wèi)不鏽鋼，密(mì)度7920m3/h，檢定介(jie)質水密度(dù)998.2m3/h，被測介質(zhi)硝酸密度(dù)1512m3/h。

3結論
　　從浮(fu)子流量計(jì)的結構原(yuan)理、應用特(te)點、刻度轉(zhuan)換三個方(fāng)🛀🏻面介紹了(le)浮子流量(liang)計的設計(jì)過程和應(ying)用。詳細闡(chan)述了如何(hé)進行液體(tǐ)和氣體介(jiè)質的換算(suan)計算，将浮(fu)子流量計(ji)🏃‍♂️的應用系(xì)統化，公式(shi)化⭐。

以上内(nei)容源于網(wang)絡，如有侵(qīn)權聯系即(jí)删除!