0引言
   轉(zhuan)子流量計 是(shi)常用的節流(liú)式流量計之(zhī)一，具有結構(gòu)簡單、制造容(rong)易、測量範圍(wéi)寬(量程比可(kě)達 10:1)、測量精度(dù)較高(誤差±5％左(zuo)右)、示值直觀(guan)、維護方便、壓(yā)損小等優點(diǎn)，是現代生活(huó)和工業生産(chan)中應用廣泛(fàn)的計量器具(jù)。
   在計量技術(shù)水平日益發(fa)展、測量精度(dù)需求不斷提(tí)高的今天，計(jì)量工作者隻(zhī)有全面了解(jiě)轉子流量計(jì)的結構原理(lǐ)、流量計算、量(liang)值影響因素(sù)與修正方法(fa)、以及流量計(jì)的選型、安裝(zhuang)要求，才能選(xuan)出符合需求(qiu)的計量儀表(biao)，實現測量效(xiao)果。希💁望本文(wén)給計量工作(zuò)者帶來些許(xǔ)幫助。
1轉子流(liu)量計結構原(yuán)理簡析
1.1 結構(gòu)分析
   轉子流(liú)量計由兩部(bu)件組成， 一是(shì)從下向上逐(zhu)漸擴🏃🏻張的錐(zhuī)形👄管，二是置(zhi)于錐形管中(zhong)，可沿管中心(xin)線上下移動(dong)、密度比😘流體(tǐ)⛱️稍大的轉子(zi)（圖1 轉子流量(liàng)計原🧡理圖）。
   錐(zhui)形管由玻璃(lí)、塑料或金屬(shu)材質制成。 玻(bo)璃或塑料材(cái)質⛹🏻‍♀️的🚶‍♀️錐形管(guǎn)上刻有流量(liàng)刻度，透過錐(zhui)管可看到透(tòu)明流體✉️中轉(zhuǎn)子的位置及(jí)所對應的刻(ke)度值； 金屬材(cái)質錐形管中(zhōng)轉子位置通(tong)過磁性耦😍合(he)等方式傳遞(di)管外，在面闆(pǎn)上顯示量值(zhí)。
1.2 工作原理
   當(dāng)測量流體的(de)流量時，流體(tǐ)從錐形管下(xià)端流入沖擊(jī)🌏轉㊙️子，對它産(chan)生一個作用(yòng)力，力的大小(xiǎo)随流量大小(xiao)而變化；當流(liu)量足夠大時(shi)，所産生作用(yòng)力将轉子托(tuō)起，使之升高(gāo)；流體經轉子(zǐ)與錐形管壁(bì)間的環形斷(duàn)面從上端流(liu)出。 當流體對(dui)轉子的作用(yòng)力等于轉子(zǐ)重量時，轉子(zǐ)因受力平衡(heng)而停留在某(mou)一位置；這個(ge)位置與流量(liang)有相互對應(ying)的關系，據此(ci)位置，即可求(qiú)得流量值。
1.3 流(liú)量計算
   流量(liàng)計轉子在錐(zhuī)形管中受三(sān)個力：重力、動(dòng)壓力和🌂浮力(li)，三力平衡時(shí)，轉子重力=動(dong)壓力+浮力。 當(dāng)流速變大或(huo)變小時，轉子(zǐ)将向上🔴或向(xiàng)下移動，流體(ti)流動的截面(mian)積也發生變(biàn)化，直至達到(dào)平衡時對應(yīng)的流速，轉子(zǐ)在新的位置(zhì)上穩定。
因此(ci)，轉子穩定時(shi)受力關系公(gong)式如下:

其中(zhōng)：ρt-轉 子密度 ；ρf- 流(liu) 體密度 ；g- 重 力(lì)加速度 ；V- 轉 子(zǐ)體積 ；△p-轉子🔞前(qian)後壓差；A-轉子(zǐ)最大截面積(ji)。

結合(hé)公式（1），并參照(zhao)孔闆流量計(ji)流量與節流(liu)壓差間的關(guān)系方程式：

得(de)轉子流量計(jì)流量公式：

   其(qí)中：Qv-流量值；a0-流(liú)量系數（與轉(zhuǎn)子形狀、流體(ti)狀态、流量計(jì)結構和流體(tǐ)物理性質等(děng)因素有關， 隻(zhī)能由實驗來(lái)确定）；A0-環 隙面(mian)積 ，對應于轉(zhuan)子高度 h；近似(si)有：A0=ch；系 數 c 與轉(zhuan)子和錐形管(guan)的幾何形狀(zhuàng)及尺寸有關(guan)；ρt-轉子密度；ρf—流(liú)體密度；At-轉子(zǐ)最大📐截面積(ji)。
流量方程式(shi)可寫成：

   由公(gong)式（4）可知，轉子(zǐ)的停浮高度(du) h 與流量 qv成對(duì)應關系；根據(ju)高度的不同(tóng)來标刻流量(liàng)值，即可在實(shí)際應用中即(jí)時讀❌取流量(liang)值。
2測量值的(de)流體相關性(xìng)修正
2.1 測量值(zhí)修正分析
   從(cóng)式（4）可知，被測(cè)流體的密度(du)不同，流量大(dà)小與轉子高(gao)度之間的🍉對(dui)用關系也不(bu)同。 因受标定(ding)設備的限制(zhi)，生産廠商不(bú)可能對所🛀有(you)流量計都做(zuò)實液标定，故(gu)測量非标定(dìng)介質時，應對(dui)讀出的測量(liang)值進行修正(zheng)，以保證精度(dù)。
   對于液體，其(qi)密度爲常數(shu)，隻需修正被(bei)測液體和标(biao)定🔞液體不同(tóng)造成的影響(xiǎng)即可；而氣體(ti)因具有可壓(ya)縮性，還應❤️考(kao)慮❗标定狀态(tài)和實際狀态(tai)不同時溫度(dù)和壓力的影(ying)響。
通常，标定(dìng)狀态默認爲(wei)：溫度 T=293.16K，絕對壓(yā)力 p=101325Pa。根據流量(liang)計✉️算公式📧，進(jìn)行如下分析(xī)：
一方面，設定(dìng)在标定狀态(tai)下，測量标定(ding)流體的流量(liang)✌️公式爲：

式中(zhōng)：Qv0-标定狀态下(xià)标定流體的(de)流量示值 ；a0-标(biāo)定狀态标定(dìng)流體⛱️的流量(liang)系數；ρ0-流體在(zài)标定狀态下(xià)的密度⁉️。
另一(yī)方面，設定流(liu)量計在工作(zuò)狀态下，測量(liàng)被測流👉體的(de)🏃‍♂️流量公式爲(wei)：

式中：Qv-工作狀(zhuang)态下被測流(liú)體的流量示(shi)值；a-工作狀态(tài)被⁉️測流體的(de)流量系數；ρ-流(liú)體在工作狀(zhuang)态下的密度(dù)。
由式（5）和式（6）可(ke)以看出，在實(shi)際工作狀态(tài)下，被測流體(ti)的實際流量(liàng)爲 qv，但轉子在(zài)高度 h 處，轉子(zi)流量計的顯(xiǎn)示仍✂️然是 qv0。 比(bǐ)較式（5）和式（6），可(kě)以得出 Qv和 Qv0之(zhi)間的關系，即(jí)流量修正公(gong)式爲:

實驗表(biao)明，流量系數(shu) a 與雷諾數 Re 和(he)流量計結構(gòu)有關🈚，當被♊測(ce)流✔️體的黏度(du)與标定流體(tǐ)的黏度相差(chà)不大時，或在(zai)流量系數 a 爲(wèi)常數的流量(liàng)範圍内，可不(bú)考慮📧 a 的影響(xiang)，即可以認爲(wèi) a＝a0，所以（7）式可以(yǐ)簡化爲：

若被(bei)測流體的黏(nián)度相對标定(dìng)流體的黏度(dù)相差較大，則(ze)應考⁉️慮黏度(du)差異對實際(jì)流量系數 a 與(yu)标定流量系(xi)數 a0間的差異(yì)，參照式（8）進行(háng)修正或進行(háng)實際标💘定，不(bu)能簡單地認(ren)爲 a＝a0。
2.2 流體密度(du)修正
2.2.1 液體流(liu)量的測量值(zhí)修正
   流量計(jì)對液态類流(liú)體的測量示(shi)數通常采用(yòng)水爲參照流(liu)體，在标定狀(zhuàng)态下進行标(biāo)定。 實際測量(liang)非水液體流(liú)量時，隻需修(xiu)🔞正被測液體(ti)和标定液體(ti)（水）之✔️間密度(du)差異而造成(cheng)的影響，即可(kě)按（8）式進行修(xiu)正換算。此時(shí)，ρ0爲标定流體(ti)🍓的密度，ρ 爲被(bei)測流體♌的密(mi)度。
2.2.2 氣體流量(liang)的測量值修(xiu)正
   流量計對(duì)氣态類流體(ti)的測量示數(shu)采用空氣爲(wei)參🌈照物，在㊙️标(biao)定狀态下進(jìn)行标定。由于(yú)氣體的密度(dù)受溫度、壓力(lì)變化的影響(xiang)較✉️大，故不僅(jǐn)應随着被測(ce)氣🔱體與标定(dìng)氣體之間的(de)密度不🔴同進(jìn)行換算，而且(qiě)要随工作狀(zhuang)态時溫度和(he)壓力與标定(ding)狀态的不同(tóng)進行修正換(huàn)算。爲簡化氣(qi)體流量值的(de)修正，一般可(kě)以忽略黏度(du)對🈲流💯量系數(shù)的影響，而且(qiě)，對于氣體💃🏻來(lai)說，由于 ρt＞＞ρ0，ρt＞＞ρ，則由(you)（8）式可得:

   測量(liàng)非标定狀态(tai)下的空氣流(liú)量時，可直接(jie)使用式（9）計算(suan)。但 ρ 爲被測氣(qi)體在工作狀(zhuang)态下的密度(du)，實際使✂️用起(qǐ)來較爲不便(biàn)。爲此，可以将(jiang)流體密度和(hé)所處狀态分(fen)開修正，即先(xian)在标定狀态(tài)下對被測流(liú)體的密度進(jin)行修正，然後(hòu)再⁉️進行狀态(tài)修正。 最後的(de)修正公式爲(wèi)：

   其中：p0-标定狀(zhuang)态下的絕對(duì)壓力；p-工作狀(zhuàng)态下的絕對(dui)壓力 ；T0-标定狀(zhuang)态下的絕對(duì)溫度；T-工作狀(zhuàng)态下的絕對(duì)溫度；ρ′-被測氣(qì)體在标定狀(zhuàng)态下的密度(du)。2.3 流量系數修(xiū)正
2.3.1 流量系數(shu)與轉子形狀(zhuang)的相關性
   由(yóu)式(4)可以看出(chu)，流量系數也(yě)是影響測定(ding)結果的一個(gè)重要參數。它(ta)因轉子的形(xing)狀不同而有(yǒu)所不同。雖然(ran)轉子形狀是(shi)🈲制造廠按📐儀(yi)表結構和流(liú)量測量範圍(wei)選擇合适形(xing)狀而設☔計的(de)， 不🙇🏻屬于使用(yong)者考慮的範(fan)疇，但使用者(zhe)應了解轉子(zi)形狀與測量(liang)值準确程度(dù)的關系。
   一般(ban)情況而言，測(cè)量同種流體(ti)時，哪種形狀(zhuang)的轉子在錐(zhuī)形管中的高(gāo)度越高，則使(shǐ)用這種轉子(zǐ)的流量計的(de)🔞流量系數就(jiù)越小，其測量(liàng)精度就越高(gāo)。 可根據這一(yi)特🈲點，選擇更(geng)爲适合自身(shen)需求的轉子(zǐ)流量計。
2.3.2 流量(liang)系數與雷諾(nuo)數的相關性(xing)
   當流量計的(de)轉子和結構(gòu)一定時，流量(liàng)系數主要受(shou)雷諾數 Re 影響(xiǎng)。當雷諾數 Re 較(jiào)小時，流量系(xi)數随雷諾數(shu) Re 變化而變化(huà)，此時需要對(dui)進行關于流(liú)量系數的修(xiu)正（見式 7）；當雷(lei)諾數達到一(yī)定值 Remin（臨界雷(lei)諾數）後，流量(liang)系數基本保(bǎo)持平穩，可視(shi)爲常數，不需(xū)做關于流量(liàng)系數的修正(zhèng)計算。不同的(de)流量計很難(nan)找到一個通(tong)用的理論公(gong)式來描述流(liu)量系數和雷(lei)諾數的關系(xì)。
   由于流體的(de)多樣性和環(huán)境的複雜性(xìng)， 流量系數修(xiu)正存在🌐諸多(duō)困難。 如果需(xū)要進行準确(que)的計量，使用(yòng)者可讓制造(zào)商用實際流(liú)體對流量計(jì)刻度進行校(xiào)準，如此可直(zhi)接💰得到工作(zuo)環境❌下的真(zhēn)實量值，不必(bi)再進行各♊種(zhong)修正。
3選型與(yǔ)安裝技術分(fen)析
3.1 轉子流量(liang)計的種類
   按(àn)錐形管材質(zhi)的不同，大體(ti)可分三類。其(qí)中： 玻璃管轉(zhuǎn)子流量計 結(jié)構簡單，成本(běn)低，易制成防(fáng)腐蝕性儀表(biao)，還具有透明(míng)度🤩高🧑🏽‍🤝‍🧑🏻、讀🔆數直(zhí)觀、不易破裂(liè)、重量輕、壽命(ming)長、安裝連接(jie)方🔞便等✨優點(dian)。 塑料管轉子(zǐ)流量計 則具(ju)有體積小、重(zhòng)量輕、錐管不(bu)易破碎、耐腐(fǔ)蝕等特點。
   金(jīn)屬管浮子流(liu)量計 可測量(liàng)液體、氣體流(liu)量，特别适宜(yí)低流速小流(liú)量的㊙️介㊙️質🤟測(cè)量，可🐪提供瞬(shun)時流量、累積(ji)流量顯示，或(huo)通過輸出标(biao)準信号，實現(xian)流量指示、積(ji)算、記錄、控制(zhì)和報🌏警等功(gōng)🔱能。
3.2 選型分析(xī)
爲保證測量(liang)數據的精度(du)，使用者應根(gen)據安裝環境(jing)、流體物理和(hé)化學特性等(děng)因素，選擇流(liu)量儀表。
（1）若流(liu)體爲中小流(liú)量 ，壓 力小于(yu) 1MPa，溫 度低于 100℃，透(tou) 明無毒，無㊙️燃(rán)燒🈲爆炸🐆危險(xiǎn)，對玻璃無腐(fu)蝕無粘附，一(yī)般可采💞用玻(bō)璃管轉子流(liu)量計。
（2）在空間(jiān)相對較小 ，撐(chēng)重力弱的管(guǎn)路環境 ，流體(tǐ)爲中小流量(liàng) 、壓✌️力較小、溫(wen)度較低，可選(xuan)用塑料管轉(zhuan)子流量計🈚。
（3）若(ruo)流體爲中小(xiao)流量 、易汽化(huà) （或易凝結 ）、有(you)毒易燃易爆(bào) ，不⛹🏻‍♀️含磁性㊙️物(wù)質、纖維和磨(mo)損物質，對不(bú)鏽鋼無腐蝕(shi)性,可選普通(tōng)型金屬管轉(zhuǎn)子流量計；若(ruò)流體有腐蝕(shí)性，應采用防(fáng)💚腐型金🌈屬管(guǎn)轉子流量計(jì)；若流體易結(jié)晶或汽化或(huo)高粘⚽度，應選(xuan)用帶夾套并(bìng)帶伴熱或冷(lěng)卻接口的 金(jin)屬管轉子流(liu)量計 。在高溫(wēn)或高寒、高壓(yā)、有毒環境，應(ying)選用具遠傳(chuán)信息㊙️功能的(de)金屬🧑🏾‍🤝‍🧑🏼管轉子(zǐ)流量計。
（4）若流(liu)體壓力不穩(wěn)定，尤其用于(yú)氣體測量時(shi)，應選具阻尼(ni)結構的轉子(zǐ)流量計。
3.3 安裝(zhuang)技術要求
正(zhèng)确安裝是流(liú)量計正常工(gōng)作、準确測量(liàng)的必要條🍉件(jiàn)。 一般應🤟遵循(xun)如下要求：
（1）轉(zhuan)子流量計須(xu)垂直安裝，流(liu)體自下而上(shàng)流過流量計(jì),垂直度❓優于(yu) 2°。
（2）進口應有 5 倍(bèi)管道直徑以(yi)上的直管段(duàn)，出口應有 250mm 直(zhí)管段。
（3）安裝位(wei)置适當加裝(zhuāng)管道支撐。
（4）流(liu)量計旁應加(jia)裝旁路管道(dao)和旁路閥，在(zài)下遊安裝單(dān)向✂️閥。
（5）測量流(liú)體若爲髒污(wū) 介質或含有(you)固體雜質,須(xu)在進口🌈處加(jia)裝過🤩濾器和(hé)定期清洗裝(zhuang)置。
（6）測量流體(ti)中若含有鐵(tiě)磁性物質，應(ying)安裝磁過濾(lü)器。
（7）帶液晶或(huò)锂電池供電(dian)的流量計盡(jin)量避免陽光(guang)直射和高溫(wen)環境 （≥65℃）。
（8）測量氣(qi)體的工作壓(ya)力應不小于(yú)流量計壓損(sun)的 5 倍🧡。
4總結
  轉(zhuan)子流量計結(jié)構簡單，原理(lǐ)亦不複雜，但(dàn)是，由于流量(liàng)計量特性與(yu)流體屬性的(de)相關性、以及(jí)流體物理性(xing)質🌍的千♻️差萬(wàn)别，使得流量(liang)計量技術應(yīng)用變得非常(cháng)複雜。 不僅流(liu)體存在黏度(du)的差異，而且(qie)氣體類流體(tǐ)的可壓縮性(xing)及熱膨脹性(xìng)，更加大了流(liú)體測量的難(nan)度。因此，本文(wen)隻是作者一(yi)些經驗認識(shí)和技術分🔞析(xī)的歸納整理(lǐ)，有關更加深(shen)入的研究，期(qi)待衆多的流(liu)體計量💛科研(yan)人員提供更(geng)有價值的真(zhēn)知灼見。

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