轉子流量計測量

又稱浮子流量計測量，轉子流量計是由浮子流量感測器部分、位移—角度轉換機構部分以及信息轉換處理部分三個單元組成，是一種傳統的可變面積式流量測量裝置，當流量發生改變時浮子在垂直錐形管內上下移動時，錐管和浮子之間形成的環行流通面積發生改變，它是以此原理實現對流量測量的體積式流量儀表。

基本介紹

• 中文名：轉子流量計測量
• 外文名：spinner survey
• 又稱：浮子流量計測量
• 組成：浮子流量感測器、信息轉換處理等
• 實質：傳統的可變面積式流量測量裝置
• 套用學科：儀器科學、石油天然氣、化學工程

簡介

轉子流量計測量又稱浮子流量計測量，經典的轉子流量計是由浮子流量感測器部分、位移—角度轉換機構部分以及信息轉換處理部分三個單元組成。轉子流量計(又稱浮子流量計)是一種傳統的可變面積式流量測量裝置，當流量發生改變時浮子在垂直錐形管內上下移動時，錐管和浮子之間形成的環行流通面積發生改變，它是以此原理實現對流量測量的體積式流量儀表。

工作原理

由於轉子流量計具有機械結構簡單，加工方便，工作穩定、可靠性高及壓力損小等優點，尤其是可以測量低雷諾書小流量介質的特點，所以在氣體、液體的流量測量和自動控制系統中被廣泛套用。

金屬錐管浮子流量計在浮子流量計中具有使用溫度和壓力範圍寬的優勢，得到越來越多的重視。因此研究如何提高浮子流量計的測量精度和提高浮子流量計對環境的適應性對於金屬管浮子流量計的廣泛使用具有重要的意義。錐管浮子流量計由以個錐形管和一個可以在錐管中上下浮動的浮子構成，結構如圖所示。底部通常和垂直管段的法蘭連線，流體白下而上地流過流量計，使浮子上下運動。流體的流向一般是自下而上，當流經浮子和錐管時，流體被浮子截流，浮子上、下游之間受到的壓力不同，浮子上下截面將產生壓力差，這時浮子受到以下三種力：流體對浮子的壓力、浮子在流體中的浮力和重力。當流體對浮子的動壓力與浮子在流體中所受的浮力之和等於浮子的重力時，浮子就平穩地浮在某一位置上。通過確定浮子的懸浮位置就可以得到此時的流量，所以浮子懸浮的高度h與通過流量計的流量之間成單值函式關係。

浮子流量計結構原理圖

測量方法

編輯

將銜接上透明的水管，用水柱高坐壓力，用高靈敏度數字萬用表測量電壓，感測器接上12v電壓。記錄數據。如成線性關係，則表示性能穩定，可以使用。差壓式壓力感測器通過氣管被連在兩取壓管上。當有液體流過導液管時，輸入管與輸出管之間會產生的壓力差，輸入管壓力大於輸出管的壓力。由差壓式感測器檢測這個壓力差，並轉換成電壓信號。

轉子流量計的調試期故障調試期待故障一般出現在儀表安裝調試階段，一經排除，在以後相同條件下一般不會再出現。常見的調試期故障一般由安裝不妥、環境干擾以及流體特性影響等原因引起。輸出信號亦會有一定程度波動。兩種或兩種以上液體作管道混合工藝時，若兩種液體電導率（或各自與電極間電位）有差異，在混合未均勻前即進入流量感測器進行流量測量，輸出信號亦會產生波動。感測器可以水平和垂直安裝，但是應該確保避免沉積物和氣泡對測量電極的影響，電極軸向保持水平為好。垂直安裝時，流體應自下而上流動。感測器不能安裝在管道的最高位置，這個位置容易積聚氣泡。

測量誤差分析

用轉子流量計測定某種氣體的流量，只有在使用狀態與校準狀態完全相同時，根據轉子的上升位置從校準曲線上查出來的流量才是使用狀態的真實流量.否則，它就不是真實流量.鑒於空氣的狀態時時刻刻都在變化，所以在進行空氣監測時不能，也沒有必要在任何狀態下都把轉子流量計校準一遍，因為對同一種氣體(指化學組成相同)而言，只要在一個狀態下校準了流量，其他狀態下的流量就可以換算出來。

若用一個轉子流量計去測定某種氣體的流量，該流量計曾在狀態1(壓力P₁，溫度T₁，此時氣體密度ρ₁)下校準，而在狀態2(壓力P₂，溫度T₂，此時氣體密度為ρ₂)下使用.當轉子穩定在某一高度時，兩種狀態下的流量Q₁和Q₂有如下關係：

因狀態不同引起的流量測量的相對誤差RE為

在考查轉子流量計的測量誤差時，必須綜合考慮壓力和溫度的共同作用.比如嚴冬季節，在我國高緯度地區，因有取暖設施，室內外溫差較大.如果校準轉子流量計那天的大氣壓力為98kPa，室溫為15℃(即T1=288k)，而採集空氣樣品那天的氣壓為103kPa，戶外的氣溫為-25℃(即T2=248K)，當系統阻力均為8kPa時，P1=90kPa，P2=95kPa.由式知，由溫度變化產生的誤差為6.9%，由壓力變化產生的誤差為2.8%，樣流量的總相對誤差為9.7%。忽略這樣大的誤差是不適宜的，更不用說比這更不利的情況了.因此，在轉子流量計的使用狀態與校準狀態不一致時，原則上應按式修正流量，至少也應依不同的準確度要求對測量誤差有一個限制，即在某個限度內可以不加修正，超過了這個限度則必須加以修正。

測量氣體流量

用轉子流量計測量空氣流量，必需判明進入流量計的氣流是均勻的穩定氣流，還是有振動的脈動氣流。在氣路中，氣流是否有脈動主要決定於抽氣裝置(抽氣泵)。例如，不採取穩流措施的隔膜泵，給出的抽吸氣流就是脈動氣流。對於脈動氣田流，原則上不能用轉子流量計測量，否則將會造成嚴重誤差。圖示出了無穩流措施的隔膜泵抽氣時的脈動式進氣過程，圖中示出一了脈動氣流的峰值、有效值及用轉子流量計測定流量時的可能指示值。如圖所示，流量指示值偏高於實際有效值，因而轉子流量計的指示流量不能代表真實的進氣流量。這種偏高指示的偏離程度視氣流的脈動頻率、脈動流峰值與最低值之差等多種因素而定。

無穩流措施的隔膜泵抽氣時的脈動式進氣過程

圖是用隔膜泵作抽氣裝置並用轉子流量計測量流量時，檢測進入採樣裝置的有效流量是否與轉子流量計的指示流量一致的氣路連線圖。在採樣裝置的入口端連線一隻皂膜式流量計，以檢測進入採樣裝置的實際有效流量。檢測中發現，如果隔膜泵裝有穩流裝置.其抽吸氣流是無脈動的穩定氣流，轉子流量計的指示流量與皂膜流量計測得的實際流量是一致的；反之，轉子流量計總是指示偏高。用轉子流量計測定脈動氣流流量時，其偏高指示誤差幾乎可達40%。因此，用可能引起氣流脈動的抽氣泵作抽氣裝置時，應對抽吸氣流採取穩流措施(例如在泵體或氣路中配置緩衝室)，使抽吸的氣流變為穩定氣流以後，才能用轉子流量計測量，這首先是抽氣泵的設計者應注意的問題。另一方面，轉子流量計的使用者也要注意判別，不要以為不管什麼氣流，只要接上轉子流量計就一定能測得真實的流量。

氣路連線圖

流量測量的意義

在科學研究、工業生產流程、能源精確測量及日常生活等領域中，流量計量與溫度、液位、重量、壓力、物位等一樣，都是需要精確測量和控制的。流量計量，與國民經濟、民生安全、科學探索都有緊密的聯繫。而提高流量計量精度，對於提高產品質量、確保生活安全、提高勞動效率、改進工藝流程、促進社會發展等都方面有重大意義，起到至關重要的作用。尤其是在節能降耗、工業加工自動化程度日益提高的今天，流量計量在國民經濟中的地位與用途將更加明顯。

流動體特徵、流動狀態、流場條件以及測量機理的複雜性，導致了當今流量測量儀表的複雜性、多樣化、專用性和價格懸殊的差異性。流量計的信息處理單元，電子信息處理單元已經在很大程度上取代了傳統的機械錶頭，能夠實現就地顯示、採集，系統控制和信號遠傳。隨著現場控制的需要和晶片半導體技術的迅猛發展，已經實現了數位化、智慧型化、多功能化、網路化，很多公司都有自己的專利技術與計算轉換軟體，例如德國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性和測量精度。流量感測器的精度、穩定性、可靠性及適應工作環境的能力、智慧型化水平和性價比高低等指標都在很大程度上影響了社會各行各業的進步。

日前工業領域套用的流量計有很多種，按照結構和其工作原理大體可以分為體積式流量計、質量式流量計，電磁式流量計和差壓式流量計等。針對不同的被測介質、不同的流體流場和不同的測量環境，可以選擇不同類型的流量計，各種特定的流量計有不同的特點，在流體雷諾數不同的情況下，例如在流速較高情況下孔板、渦街、渦輪等利用壓差原理測量的流量計能夠達到準確測量的目的，而浮子流量計適合在低流速流體流量測量特別是低雷諾數情況下的微小流量測量的工況。