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金屬管浮子流量計結(jié)構(gòu)原理以及公式說明

金屬浮子流量計的流量檢測元件是由一根自下向上擴大的垂直錐形管和一個沿著錐管軸上下移動的浮子組所組成。工作原理如圖1所示:

被測流體從下向上經(jīng)過錐管1和浮子2形成的環(huán)隙3時，浮子上下端產(chǎn)生差壓形成浮子上升的力，當(dāng)浮子所受上升力大于浸在流體中浮子重量時，浮子便上升，環(huán)隙面積隨之增大，環(huán)隙處流體流速立即下降，浮子上下端差壓降低，作用于浮子的上升力亦隨著減少，直到上升力等于浸在流體中浮子重量時，浮子便穩(wěn)定在某一高度。浮子在錐管中高度和通過的流量有對應(yīng)關(guān)系。

體積流量Q的基本方程式如下:

(1)當(dāng)浮子為非實芯中空結(jié)構(gòu)(放負(fù)重調(diào)整量)時，則 (2)式中 α--儀表的流量系數(shù)，因浮子形狀而異; ε--被測流體為氣體時氣體膨脹系數(shù)，通常由于此系數(shù)校正量很小而被忽略，且通過校驗已將它包括在流量系數(shù)內(nèi)，如為液體則 ε=1;

△F--流通環(huán)形面積，m2;

g--當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，m/s2;

Vf--浮子體積，如有延伸體亦應(yīng)包括，m3;

ρf--浮子材料密度，kg/m3;

ρ--被測流體密度，如為氣體是在浮子上游橫截面上的密度，kg/m3;

Ff--浮子工作直徑(最大直徑)處的橫截面積，m2;

Gf--浮子質(zhì)量，kg。

流通環(huán)形面積與浮子高度之間的關(guān)系如式(3)所示:

當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計已定，則d、 β為常量。式中有h的二次項，一般不能忽略此非線性關(guān)系，只有在圓錐角很小時，才可視為近似線性。

m2 (3)式中 d--浮子最大直徑(即工作直徑)，m;

h--浮子從錐管內(nèi)徑等于浮子最大直徑處上升高度，m;

β--錐管的圓錐角; a、b--常數(shù)。

口徑15-40mm透明錐形管浮子流量計典型結(jié)構(gòu)如圖2所示。透明錐形管4用得普遍是由硼硅玻璃制成，習(xí)慣簡稱玻璃管浮子流量計。流量分度直接刻在錐管4外壁上，也有在錐管旁另裝分度標(biāo)尺。錐管內(nèi)腔有圓錐體平滑面和帶導(dǎo)向棱筋(或平面)兩種。浮子在錐管內(nèi)自由移動，或在錐管棱筋導(dǎo)向下移動，較大口平滑面內(nèi)壁儀表還有采用導(dǎo)桿導(dǎo)向。

圖3是直角型安裝方式金屬管浮子流量計典型結(jié)構(gòu)，通常適用于口徑15-40mm以上儀表。錐管5和浮子4組成流量檢測元件。套管(圖3未表示)內(nèi)有導(dǎo)桿3的延伸部分，通過磁鋼耦合等方式，將浮子的位移傳給套管外的轉(zhuǎn)換部分。轉(zhuǎn)換部分有就地指示和遠(yuǎn)傳信號輸出兩大類型。除直角安裝方式結(jié)構(gòu)外還有進出口中線與錐管同心的直通型結(jié)構(gòu)，通常用于口徑小于10-15mm的儀表。

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