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金属管浮子流量计结构及工作原理

金属管浮子流量计结构
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。
1、高温型结构(G型)
高温结构型(G型)是用于介质温度过高或过低而需要对测量管采取保温隔热措施的介质的流量测量。高温型结构是加大了测量管与指示器之间的距离来增加散热、增加隔热材料厚度,保证指示器工作在允许的环境温度范围内。选型为"G"型。
G型金属管浮子流量计可以测量温度达-80℃-+300℃的介质的流量。
2、带阻尼器装置的结构(Z型)
阻尼器结构型用于流量计入口流量(压力)不稳定时的介质流量测量,特别是对于气体的测量。它的结构如图所示.
3、夹套型结构(T型)
夹套型结构用于对需要伴热或冷却(如高粘度和易结晶)的介质的流量测量。在夹套中通过加热或冷却介质,使低沸点、低凝固点流体不汽化和不结晶。
伴热介质的导入和导出连接,标准型要用HG20594-97 DN15 PN1.6法兰,其它的法兰规格连接可与生产厂标明,夹套的压力等级为1.6MPa.
夹套型流量计结构见FA标准型流量计法兰、外形尺寸图。
4、高压型结构(Y型)
高压型结构用于被测介质压力大于标准的压力等级的流量测量。高压型结构如下图所示。目前FFM64系列的最高压力可以达到32MPa。另外高压型流量计可提供内置磁过滤器型,安装高度均为350mm。FA、FB和FC型最大压力为10MPa。

金属管浮子流量计原理
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。
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。
体积流量Q的基本方程式如下:
(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。
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