转子流量计流量测量简介

转子流量计是可以测量液体和气体流量的设备。通常，转子流量计是由塑料、玻璃或金属制成的管子与浮子相结合，它对该管子中的流体流量做出线性响应。转子流量计的优点包括测量范围长、压降低、安装和维护简单、测量的线性刻度。

选择转子流量计时要考虑的因素：

操作条件：最小和最大流速以及过程温度和压力；

安装管道尺寸；

提供直接读数或需要查找表的转子流量计均可用；

所需精度；

流量调节阀可选（并且可能有用）；

会不会有背压。

转子流量计的工作原理

由于上述优点，转子流量计是应用最广泛的变面积流量计。它由一个锥形管组成；当流体通过该管时，它会升高浮子。更大的体积流量对浮子施加更大的压力，将其提升得更高。在液体中，流动液体的速度与浮力相结合以提升浮子；对于气体，浮力可以忽略不计，浮子高度主要由气体的速度和随之而来的压力决定。

一般管子垂直安装；没有流动，浮子停留在底部，但是一旦流体从管底部向上通过，浮子将开始上升。理想情况下，浮子移动通过的高度与流体流速和浮子与管壁之间的环形面积成正比。随着浮子上升，环形开口的尺寸增加，从而降低了浮子上的压差。

系统达到平衡，浮子达到固定位置，当流体流动施加的向上力平衡浮子的重量时——浮子被流体流动悬浮。然后，您可以读取特定流体密度和粘度的流速。当然，转子流量计的大小及其组成将取决于应用程序；如果一切都经过校准和尺寸正确，则可以根据浮子的位置直接从刻度上读取流量。一些转子流量计允许您使用阀门手动调节流量。早期的设计有自由浮子，可以随着气体和流体压力的变化而旋转；由于它们旋转，这些设备被称为转子流量计。

转子流量计通常提供校准数据和常用流体（空气和水）的直接读数刻度。确定与其他流体一起使用的转子流量计的大小需要转换为其中一种标准格式；对于液体，以 gpm 为单位的水当量；对于气体，相当于标准立方英尺每分钟 (scfm) 的空气流量。这些标准流量值校准表，结合计算尺、列线图或用于确定转子流量计尺寸的计算机软件，通常由制造商提供。

玻璃管转子流量计

基本转子流量计是玻璃管指示型。管子由硼硅酸盐玻璃制成，浮子可以由金属（通常为不锈钢以防腐蚀）、玻璃或塑料制成。浮标通常具有尖锐的或计量的边缘，这些边缘将指向秤上的特定读数。根据使用情况，转子流量计配有端部配件或连接。类似的玻璃管和不锈钢浮子组合通常可用，无论外壳或端接头的类型如何；由于管-浮子组合实际执行测量，这是标准化的最重要部分。

可以设置刻度以提供空气或水的直接读数 - 或者它们可以指示校准的刻度，或以空气/水为单位的流量，以便使用查找表转换为相关流体的流量。

相关转子流量计刻度可以与氮气、氧气、氢气、氦气、氩气和二氧化碳等气体的相关表进行比较。这将证明更准确，尽管从秤直接读取不太方便；该标度仅适用于在非常特定的温度和压力下的一种流体，例如空气或水。转换完成后，相关流量计可以为您提供各种流体在各种条件下的流量值。可以使用多个浮子同时测量不同的流量。通常，在视线水平安装玻璃管转子流量计可以更轻松地读取读数。

在工业上，安全保护气体转子流量计是在普通条件下测量水或空气流量的标准；他们可以测量高达约 60 GPM 的流量。根据测量流体的化学特性，可以使用塑料或金属端盖。

有一些流体不能使用玻璃管的例子。温度超过 90°C (194°F) 的水，其高 pH 值会软化玻璃；湿蒸汽，具有相同的效果。烧碱溶解玻璃；和氢氟酸蚀刻玻璃：对于这些应用，必须寻找不同的管材。

玻璃计量管具有压力和温度限制，这往往是玻璃管转子流量计极端性能的限制因素。小的 6 mm (1/4") 管可在高达 500 psig 的压力下工作。较大的 51 mm (2") 管只能在高达 100 psig 的压力下工作。玻璃转子流量计在 204 °C (400 °F) 左右不再实用，但由于温度和压力通常相互成比例，这意味着转子流量计在实践中可能无法在较低温度下使用；高温会降低玻璃管的最大工作压力。

在同时计量多个气体或液体流或在歧管中混合在一起的情况下，可以使用玻璃管转子流量计；它们还适用于单一流体通过多个不同通道流出的情况，其中多管流量计可以让您在单个框架设备中安装六个转子流量计。

金属管流量计

金属管——通常由铝、黄铜或不锈钢制成——可用于更高的温度和压力。由于它们不是透明的，因此使用管外部的机械或磁性跟随器来确定浮动位置；在这里，弹簧和活塞的组合决定了流量。根据应用选择端接头和其他材料，以避免腐蚀或损坏。通常，它们可用于腐蚀玻璃管的腐蚀性液体，在由于突然开始或停止的流动引起的水锤很重要的情况下，或者在更高的温度或压力下，例如与蒸汽相关的温度或压力下，这可能会破坏玻璃转子流量计。

金属管转子流量计理想的流体示例包括热强碱、氟、氢氟酸、热水、蒸汽、泥浆、酸性气体、添加剂和熔融金属。它们可以在高达 750 psig 的压力、高达 540 °C (1,000 °F) 的温度下运行，并且可以测量高达 4,000 gpm 的水或 1,300 scfm 的空气流量。

金属管转子流量计可用作流量变送器，具有模拟或数字控制；他们可以通过磁耦合检测浮子位置。然后，这会在磁性螺旋中移动指针，以给出浮动位置的外部指示。变送器通常使用微处理器来提供警报和脉冲输出，以测量和传输流体流量。

重型/工业压力传感器

重载/工业压力传感器采用弹性涂层封装，可在重工业条件下运行。经常使用可扩展的 4-20 mA 变送器：它可以更好地抗电噪声，这在重工业场所可能是个问题。

设计变化

如前所述，在选择浮子、填料、O 型圈和端接头的材料和设计时有多种可能性。玻璃管是最常见的，但金属管可以在玻璃破裂的条件下使用。

除了玻璃、塑料、金属或不锈钢外，浮子还可以由碳合金、蓝宝石和钽等材料制成。浮标在应在管装秤上观察读数的点处具有锋利的边缘。

转子流量计可在真空中使用。放置在仪表出口处的阀门可以允许这种情况发生。如果预计流量范围很广，可以使用双球转子流量计；通常有一个测量小流量的黑球和一个测量大得多的流量的大白球。读取黑球直到超出刻度，然后使用白球读数。示例测量范围包括 235-2,350 毫升/分钟的黑球和高达 5,000 毫升/分钟的白球。

热水、蒸汽和腐蚀性液体的低成本替代方案是使用塑料管转子。它们可以由 PFA、聚砜或聚酰胺制成。为避免腐蚀而受潮的部件可由不锈钢、PVDF 或 PFA、PTFE、PCTFE 制成，并带有 FKM 或 Kalrez® O 形圈。

转子流量计的精度

可以在 4:1 的范围内将实验室转子流量计校准到 0.50% AR 的精度。工业转子流量计的精度稍差；通常在 10:1 范围内为 1-2% FS。对于吹扫和旁路应用，错误率约为 5%。

可手动设定流量，调节阀门开度，同时观察刻度校准工艺流量；然后，当在相同操作条件下针对特定过程进行校准时，转子流量计可以提供实际流量的 0.25% 以内的可重复测量值。

尽管粘度变化很小，但转子流量计的变化往往不会太大，但这取决于设计：使用球测量的非常小的转子流量计是最敏感的，而较大的转子流量计则不太敏感。如果转子流量计超过其粘度限制，则需要更正粘度读数；通常，粘度限制由材料和浮子形状决定，并且限制将由转子流量计制造商提供。

转子流量计确实取决于流体的密度。如果这很容易改变，可以使用两个浮点数，一个取决于体积，一个用于校正密度。通常，如果浮子密度与流体密度相匹配，则由于浮力引起的密度变化会更重要，浮子位置会发生更多变化；质量流量转子流量计最适用于低粘度流体，例如原糖汁、汽油、喷气燃料和轻烃。

上游管道配置不应影响流量精度；也不应在管道弯头后安装流量计。另一个优点是——由于流体不断流过转子流量计——它应该保持清洁且没有碎屑；然而，为此应使用干净的流体，没有颗粒物质或可能覆盖管壁，这将导致转子流量计变得不准确并最终无法使用。