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金属管浮子流量计工作原理是什么?

文章出处:华仁仪表 发表时间:2019-01-25 10:31

 

LZ金属管浮子流量计浮子在测量管中,随着流量的变化,将浮子向上移动,在某一位置浮子所受的浮力与浮子重力达到平衡。此时浮子与孔板(或锥管)间的流通环隙面积保持一定。环隙面积与浮子的上升高度成正比,即浮子在测量管中上升的位置代表流量的大小,变化浮子的位置由内部磁铁传输到外部的指示器,使指示器正确地指示此时的流量值。这就使得指示器壳体不和测量管直接接触,因此,即使安装限位开关或变送器,仪表可用于高温,高压工作条件下。   

3特点

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LZ金属管浮子流量计是工业自动化过程控制中常用的一种变面积流量测量仪表。它具有体积小,检测范围大,使用方便等特点。它可用来测量液体、气体以及蒸汽的流量,特别适宜低流速小流量的介质流量测量。

  测量部分特点:

  1、坚固的全金属结构设计型浮子流量计

  2、采用独立概念设计的测量管指示器

  3、可选择不锈钢、哈氏合金、钛材、PTFE材料测量系统

  4、低压力损失设计

  5、短行程、小型结构设计、仪表总高度250

  6、磁性耦合结构确保数据传输、信号更加稳定

  7、保温或伴热夹套

  8、垂直、水平、各种安装方式更适合不同使用场合

  9、适用于小口径和低流速介质流量测量

  10、工作可靠,维护量小,寿命长

  11、对于直管段要求不高

  12、较宽的流量比10:1

  13、双行大液晶显示,可选现场瞬时/累计流量显示,可带背光

  14、单轴灵敏指示

  15、非接触磁耦合传动

  16、全金属结构,适于高温、高压和强腐蚀性介质

  17、可用于易燃、易爆危险场合

  18、选二线制、电池、交流供电方式

  19、多参数标定功能

  20、带有数据恢复,数据备份及掉电保护功能

4流量参数

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通经(mm)

[4]流量范围

   

压力损失kPa

 
  水L/h*   空气M3/h* 空气
  常规型 防腐型 常规型,防腐型    
15 2,5~25 --- 0,07~0,7 6.5 7.1
  4,0~40 2,5~25 0,11~1,1 6.5 7.2
  6,3~63 4,0~40 0,18~1,8 6.6 7.3
  10~100 6,3~63 0,28~2,8 6.6 7.5
  16~160 10~100 0,40~4,0 6.8 8.0
  25~250 16~160 0,7~7,0 7.2 10.8
  40~400 25~250 1,0~10 8.6 10.0
  63~630 40~400 1,6~16,0 11.1 14.0
25 100~1000 63~630 3~30 7.0 7.7
  160~1600 100~1000 4,5~45 8.0 8.8
  250~2500 160~1600 7~70 10.8 12.0
  400~4000 250~2500 11~110 15.8 19.0
40 500~5000 --- 12~120 10.8 9.8
  600~6000 ---- 16~160 12.6 16.5
50 630~6300 400~4000 18~180 8.1 8.6
  1000~10000 630~6300 25~250 11.0 10.4
  1600~16000 1000~10000 40~400 17.0 15.5
80 2500~25000 1600~16000 60~600 8.1 12.9
  4000~40000 2500~25000 80~800 9.5 18.5
100 6300~63000 4000~40000 100~1000 15.0 19.2
150 20000~100000 --- 600~3000 19.2 20.3

5结构原理

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LZ金属浮子流量计的流量检测元件是由一根自下向上扩大的垂直锥形管和一个沿着锥管轴上下移动的浮子组所组成。工作原理如图1所示,被测流体从下向上经过锥管1和浮子2形成的环隙3时,浮子上下端产生差压形成浮子上升的力,当浮子所受上升力大于浸在流体中浮子重量时,浮子便上升,环隙面积随之增大,环隙处流体流速立即下降,浮子上下端差压降低,作用于浮子的上升力亦随着减少,直到上升力等于浸在流体中浮子重量时,浮子便稳定在某一高度。浮子在锥管中高度和通过的流量有对应关系。

[5] 

体积流量Q的基本方程式为 (1)当浮子为非实芯中空结构(放负重调整量)时,则 (2)式中 α——仪表的流量系数,因浮子形状而异; ε——被测流体为气体时气体膨胀系数,通常由于此系数校正量很小而被忽略,且通过校验已将它包括在流量系数内,如为液体则ε=1; △F——流通环形面积,m2; g——当地重力加速度,m/s2; Vf——浮子体积,如有延伸体亦应包括,m3; ρf——浮子材料密度,kg/m3; ρ——被测流体密度,如为气体是在浮子上游横截面上的密度,kg/m3; Ff——浮子工作直径(最大直径)处的横截面积,m2; Gf——浮子质量,kg。 

流通环形面积与浮子高度之间的关系如式(3)所示,当结构设计已定,则d、 β为常量。式中有h的二次项,一般不能忽略此非线性关系,只有在圆锥角很小时,才可视为近似线性。 m2 (3)式中 d——浮子最大直径(即工作直径),m; h——浮子从锥管内径等于浮子最大直径处上升高度,m; β——锥管的圆锥角; a、b——常数。 口径15-40mm透明锥形管浮子流量计典型结构如图2所示。

透明锥形管4用得最普遍是由硼硅玻璃制成,习惯简称玻璃管浮子流量计。流量分度直接刻在锥管4外壁上,也有在锥管旁另装分度标尺。锥管内腔有圆锥体平滑面和带导向棱筋(或平面)两种。浮子在锥管内自由移动,或在锥管棱筋导向下移动,较大口平滑面内壁仪表还有采用导杆导向。 

图3是直角型安装方式金属管浮子流量计典型结构,通常适用于口径15-40mm以上仪表。锥管5和浮子4组成流量检测元件。套管(图3未表示)内有导杆3的延伸部分,通过磁钢耦合等方式,将浮子的位移传给套管外的转换部分。转换部分有就地指示和远传信号输出两大类型。除直角安装方式结构外还有进出口中线与锥管同心的直通型结构,通常用于口径小于10-15mm的仪表。

6流量换算

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制造厂家是用水或空气来进行的标定的,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。

另外金属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。

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

  (1)

    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 

  (2)

    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  (3)

B密度关系  (4)

式中:M——介质的质量

    ρ——介质的密度

    Q——介质的流量[6]

7下进右出测量部分特点

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  1、坚固的全金属结构设计型浮子流量计

  2、采用独立概念设计的测量管指示器

  3、可选择不锈钢、哈氏合金、钛材、PTFE材料测量系统

  4、低压力损失设计

  5、短行程、小型结构设计、仪表总高度250

  6、磁性耦合结构确保数据传输、信号更加稳定

  7、保温或伴热夹套

  8、垂直、水平、各种安装方式更适合不同使用场合

9、适用于小口径和低流速介质流量测量

  、工作可靠,维护量小,寿命长

  11、对于直管段要求不高

  12、较宽的流量比10:1

  13、双行大液晶显示,可选现场瞬时/累计流量显示,可带背光

  14、单轴灵敏指示

  15、非接触磁耦合传动

  16、全金属结构,适于高温、高压和强腐蚀性介质

  17、可用于易燃、易爆危险场合

  18、选二线制、电池、交流供电方式

  19、多参数标定功能

  20、带有数据恢复,数据备份及掉电保护功能

8下进右出主要参数

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  ◇测量范围:水(20℃)1-200000 l/h

  空气(20℃,0.1013MPa)0.03-4000m3/h;参见流量表,特殊流量可订制

  ◇量 程 比:标准型10:1

  ◇精 度:标准型1.0级;特殊型0.5级

  ◇压力等级:标准型:DN15-DN50 4.0MPa DN80-DN200 1.6MPa

  特殊型:DN15-DN50 25MPa DN80-DN200 16MPa

  夹套的压力等级为1。6MPa;特殊型在选型和订货前应与工厂协商

  ◇压力损失:7kPa-70kPa

  ◇介质温度:标准型:-80℃-+200℃:PTFE:0℃-85℃

  高温型:最高可达400℃

  ◇介质粘度:DN15:η<5mPa。s(F15。1-F15。3)

  η<30mPa.s(F15.4-F15.8)

  DN25:η<250mPFa.s

  DN50-DN150:η<300mPa.s

  ◇环境温度:液晶型-30℃-+85℃

  指针型-40℃-+120℃

  ◇连接形式:标准型:DIN2501标准法兰

  特殊型:由用户指定的任意标准法兰或螺纹

  ◇电缆接口:M20*1.5

  ◇供电电源:标准型:24VDC二线制4-

 


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