電子氣體流量計(jì)
金屬管浮子流量計(jì)是工業(yè)自動(dòng)化過程控制中常用的一種變面積流量?jī)x表，它具有體積小，檢測(cè)范圍大，使用方便等特點(diǎn)，金屬管浮子流量計(jì)可用來測(cè)量液體、氣體以及蒸汽的流量，特別適合用于低流速小流量介質(zhì)的流量測(cè)量，金屬管浮子流量計(jì)分就地指示型和智能遠(yuǎn)傳型，具有指針顯示瞬時(shí)流量，液晶顯示瞬時(shí)、累計(jì)流量，標(biāo)準(zhǔn)4～20mA電流輸出，上、下限報(bào)警，HART協(xié)議輸出等多種功能。
工作原理：
金屬管浮子流量計(jì)由測(cè)量管、浮子和指示器組成，浮子在測(cè)量管中自由的上下移動(dòng)，改變管道中的流通面積，隨著流量大小的變化，浮子在測(cè)量管中的垂直位置也發(fā)生相應(yīng)的變化，通過磁性的傳遞系統(tǒng)將浮子位置準(zhǔn)確傳遞到指示器的刻度盤上，指示流量值的變化。
主要特點(diǎn)：
·工作可靠，維護(hù)量少，使用壽命長(zhǎng)
·1：10的較寬的量程比
·全金屬結(jié)構(gòu)，堅(jiān)固穩(wěn)定，適合高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)
·防爆設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)適合易燃、易爆危險(xiǎn)場(chǎng)合
·新型磁耦合傳感器保證信號(hào)傳輸穩(wěn)定可靠
·適合低流速小流量的介質(zhì)流量的測(cè)量
·可加裝磁過濾器
·智能型可選現(xiàn)場(chǎng)瞬時(shí)和累積流量顯示
·可選二線制、電池供電方式
·可帶保溫、夾套設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
測(cè)量范圍 | 水：2.5～100000L/h |
空氣：0.07～3000m3/h | |
量程比 | 10:1（特殊型 20:1） |
精度等級(jí) | 標(biāo)準(zhǔn)型1.5級(jí)，特殊訂貨可達(dá)1.0級(jí) |
工作壓力 | DN15、DN25、DN40、DN50～4.0MPa |
DN80、DN100、DN150、DN200～1.6MPa | |
介質(zhì)溫度 | 普通型：-40℃～100℃ |
高溫型：-80℃～250℃ | |
內(nèi)襯F46氟塑料：-40℃～+80℃，內(nèi)襯PFTE-40℃～+120℃ | |
環(huán)境溫度 | 指針式：-40℃～+65℃ |
智能型：-25℃～+65℃ | |
連接方式 | 法蘭連接 |
電氣接口 | M20×1.5（特殊要求可做） |
防護(hù)等級(jí) | IP65 |
防爆等級(jí) | 本安：ExibIICT4； 隔爆：ExdIIBT4 |
介質(zhì)粘度 | DN15≤5Mpa.s DN25～200≤5Mpa.s |
工作電源 | +24VDC，紋波≤5% |
測(cè)量管材質(zhì) | 304不銹鋼 316不銹鋼，304或316L不銹鋼內(nèi)襯FTFE或F46 |
浮子材質(zhì) | 304或316（不銹鋼）；FTFE或F46 |
產(chǎn)品分類：
儀表規(guī)格 | 現(xiàn)場(chǎng)顯示型（指針指示） | 遠(yuǎn)傳顯示型（液晶數(shù)顯） |
信號(hào)輸出 | 無 | 4～20mA |
供電電源 | 無 | +24VDC |
精度等級(jí) | 1.5級(jí) | |
顯示 | 指針或液晶 | |
通訊接口 | 可選配HART通訊 | |
測(cè)量管材質(zhì) | 不銹鋼，可選內(nèi)襯PTFE（防腐蝕） | |
防爆等級(jí) | 可選本安：ExibIICT4； 隔爆：ExdIIBT4 | |
防護(hù)等級(jí) | IP65 | |
儀表通徑 | DN15～DN200 | |
安裝方式 | 法蘭安裝 | |
介質(zhì) | < 250℃ | |
環(huán)境溫度 | -30℃～65℃ | |
流量范圍：
口徑 | 水(L/h)20℃ 0.101325MPa | 空氣(m3/h)20℃ 0.101325MPa | |||
壓力等級(jí) | 通徑 | 浮子（CrNi Hc) | 浮子（PTFE Ti) | 浮子（CrNi Hc) | 浮子（PTFE Ti) |
4.0MPa | 15 | 1.6-16 | 0.05-0.5 | ||
2.5-25 | 2.5-25 | 0.075-0.75 | 0.075-0.75 | ||
4.0-40 | 4.0-40 | 0.12-1.2 | 0.12-1.2 | ||
6.0-60 | 6.0-60 | 0.18-1.8 | 0.18-1.8 | ||
10-100 | 10-100 | 0.30-3.0 | 0.30-3.0 | ||
16-160 | 16-160 | 0.45-4.5 | 0.45-4.5 | ||
25-250 | 25-250 | 0.75-7.5 | 0.75-7.5 | ||
40-400 | 40-400 | 1.2-12 | 1.2-12 | ||
60-600 | 60-600 | 1.8-18 | 1.8-18 | ||
20 | 40-400 | 25-250 | 0.75-7.5 | 0.75-7.5 | |
60-600 | 40-400 | 1.2-12 | 1.2-12 | ||
100-1000 | 60-600 | 1.8-18 | 1.8-18 | ||
25 | 100-1000 | 100-1000 | 3.0-30 | 3.0-30 | |
160-1600 | 120-1200 | 5.0-50 | 5.0-50 | ||
250-2500 | 160-1600 | 7.5-75 | 7.5-75 | ||
400-4000 | 250-2500 | 12-120 | |||
32 | 160-1600 | 120-1200 | 3.0-30 | 3.0-30 | |
250-2500 | 160-1600 | 5.0-50 | 5.0-50 | ||
400-4000 | 250-2500 | 7.5-75 | 7.5-75 | ||
600-6000 | 18-180 | ||||
40 | 400-4000 | 100-1000 | 3.0-30 | 3.0-30 | |
600-6000 | 160-1600 | 5.0-50 | 5.0-50 | ||
1000-10000 | 250-2500 | 7.5-75 | 7.5-75 | ||
50 | 600-6000 | 400-4000 | 12-120 | 12-120 | |
1000-10000 | 600-6000 | 18-180 | 18-180 | ||
1600-16000 | 1000-10000 | 30-300 | 30-300 | ||
2000-20000 | 1200-12000 | 37-370 | |||
1.6MPa | 65 | 1200-12000 | 600-6000 | 18-180 | 18-180 |
1600-16000 | 1000-10000 | 30-300 | 30-300 | ||
2500-25000 | 1200-12000 | 37-370 | 37-370 | ||
80 | 2500-25000 | 1600-16000 | 37-370 | 50-500 | |
4000-40000 | 2500-25000 | 75-750 | 75-750 | ||
100 | 4000-40000 | 2500-25000 | 120-1200 | 120-1200 | |
6000-60000 | 4000-40000 | 180-1800 | |||
125 | 8000-80000 | 4000-40000 | 120-1200 | 120-1200 | |
10000-100000 | 6000-60000 | 180-1800 | |||
150 | 12000-120000 | 6000-60000 | 200-2000 | 180-1800 | |
-150000 | 8000-80000 | ||||
浮子流量計(jì)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用：
浮子流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、流量示值直觀、易于維護(hù)和壓力損失小的優(yōu)點(diǎn), 在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)得到廣泛的應(yīng)用。中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院早期起草了《玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)檢定規(guī)程》和《金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)檢定規(guī)程》, 后期又合并為《轉(zhuǎn)子流量計(jì)》, 而新的檢定規(guī)程是《JJG257-2007浮子流量計(jì)》。浮子流量計(jì)一般工作壓力不大于0.6 MPa, 分為:玻璃浮子流量計(jì), 金屬管浮子流量計(jì)和特種浮子流量計(jì) (如科研氧量調(diào)量) 。hualu/華陸浮子流量計(jì)可作為瞬時(shí)流量計(jì), 水、氣、油均可以設(shè)計(jì)選用, 可用作標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)、用作流量試驗(yàn)裝置指示流量、過程控制、泄露量監(jiān)控、流體能力指示, 用作可視閥門。
1 結(jié)構(gòu)和原理
1.1 流量計(jì)算
浮子流量計(jì)的測(cè)量本體由一根自下向上擴(kuò)大的垂直錐管和一只可以沿著錐管軸向自由移動(dòng)的浮子組成, 當(dāng)被測(cè)流體自錐管下端流入流量計(jì)時(shí), 由于流體的作用, 浮子上下端面產(chǎn)生一差壓, 該差壓即為浮子的上升力。當(dāng)差壓值大于浸在流體中浮子的重量時(shí), 浮子開始上升。隨著浮子的上升, 浮子外徑與錐管之間的環(huán)形面積逐漸增大, 流體的流速則相應(yīng)下降, 作用在浮子上的上升力逐漸減小, 直至上升力等于浸在流體中的浮子的重量時(shí), 浮子便穩(wěn)定在某一高度上。這時(shí)浮子在錐管中的高度h與所通過的流量qv有對(duì)應(yīng)的關(guān)系。
1.2 出廠標(biāo)定
對(duì)于不同的流體, 介質(zhì)密度不同, 瞬時(shí)流量與浮子高度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系也不盡相同, 原來的流量刻度就不再適用, 所以浮子流量計(jì)應(yīng)該用實(shí)際的流體介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定。但是, 對(duì)于生產(chǎn)廠家而言, 由于出廠標(biāo)定設(shè)備的局限性, 不可能有各種實(shí)際流體機(jī)制的標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)浮子流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定, 在一般情況下, 大部分生產(chǎn)廠家只能用水或者空氣進(jìn)行標(biāo)定。因此, 如果浮子流量計(jì)用來測(cè)量非標(biāo)定介質(zhì)時(shí), 應(yīng)該對(duì)浮子流量計(jì)的讀數(shù)進(jìn)行修正, 即刻度換算。
1.3 量程換算
當(dāng)浮子流量計(jì)的浮子幾何形狀一致時(shí), 改變浮子的材料, 就可以改變浮子的密度, 即改變浮子流量計(jì)的量程。浮子材料的密度增加, 浮子流量計(jì)的量程擴(kuò)大;密度減小, 則量程縮小。如果浮子流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和出廠標(biāo)定的浮子材料不同時(shí), 則還需要引入浮子密度的流量修正值, 當(dāng)然這種情況比較少見, 一般出廠時(shí), 流量計(jì)浮子與錐管都已經(jīng)確定。
2 應(yīng)用特點(diǎn)
簡(jiǎn)單的hualu/華陸浮子流量計(jì)由浮子和錐管兩個(gè)部件組成, 數(shù)十元的制造成本, 有些使用場(chǎng)合甚至可以免維護(hù), 可用于低雷諾數(shù)的測(cè)量場(chǎng)合, 適用于小管徑和低流速。壓力損失小, 對(duì)上游直管段要求比較低, 有較寬的流量范圍, 量程比一般為10∶1, 雙浮子結(jié)構(gòu)的量程比甚至可以達(dá)到50∶1。玻璃管浮子流量計(jì)顯示的流量值多是直接刻印在透明玻璃外表面上, 目測(cè)浮子停留位置即可, 而金屬管浮子流量計(jì)往往測(cè)量高溫、高壓、危險(xiǎn)性流體, 不能用人眼來觀察浮子位置, 采用了磁感應(yīng)顯示機(jī)構(gòu)。
3 刻度換算
3.1 液體刻度換算
3.2 氣體刻度換算
4 計(jì)算實(shí)例
命題1:刻度為空氣的一臺(tái)氣體浮子流量計(jì)測(cè)量氧氣, 假設(shè)工況溫度和壓力與刻度狀態(tài)相同, 求浮子流量計(jì)示值穩(wěn)定在30 m3/h刻度時(shí), 氧氣的工況瞬時(shí)流量為多少?
分析可得, 命題是氣體1的標(biāo)況體積流量求氣體2的工況體積流量值, 因此應(yīng)用如下公式:
q2現(xiàn)=q1標(biāo)×ρ1標(biāo)ρ2標(biāo)×P標(biāo)×T2現(xiàn)T標(biāo)×P2現(xiàn)??????????√q2現(xiàn)=q1標(biāo)×ρ1標(biāo)ρ2標(biāo)×Ρ標(biāo)×Τ2現(xiàn)Τ標(biāo)×Ρ2現(xiàn)
ρ1標(biāo)空氣標(biāo)況密度為1.205 m3/h, ρ2標(biāo)氧氣標(biāo)況密度為1.331 m3/h, 工況溫度和壓力相同可以消去, 因此氧氣的瞬時(shí)體積流量為:
q氧氣=q空氣×1.2051.331????√=28.50m3/hq氧氣=q空氣×1.2051.331=28.50m3/h
命題2:氣體浮子流量計(jì)測(cè)量壓縮空氣的流量, 壓力表0.25 MPa, 溫度28 ℃, 浮子流量計(jì)示值穩(wěn)定在2 m3/h刻度時(shí), 工況瞬時(shí)流量為多少?
分析可得, 命題是氣體1的標(biāo)況體積流量求氣體2的工況體積流量值, 因此應(yīng)用如下公式:
q2現(xiàn)=q1標(biāo)×ρ1標(biāo)ρ2標(biāo)×P標(biāo)×T2現(xiàn)T標(biāo)×P2現(xiàn)??????????√q2現(xiàn)=q1標(biāo)×ρ1標(biāo)ρ2標(biāo)×Ρ標(biāo)×Τ2現(xiàn)Τ標(biāo)×Ρ2現(xiàn)
ρ1標(biāo)和ρ2標(biāo)由于是同一種介質(zhì)空氣, 可以消去。
q壓縮空氣=q空氣×0.101325×(28.0+273.15)(0.101325+0.25)×(20.0+273.15)???????????????????√=1.089m3/hq壓縮空氣=q空氣×0.101325×(28.0+273.15)(0.101325+0.25)×(20.0+273.15)=1.089m3/h
命題3:一臺(tái)用水標(biāo)定的液體浮子流量計(jì), 不考慮粘度對(duì)液體流量的影響, 計(jì)算浮子流量計(jì)浮子穩(wěn)定在2 000 L/h時(shí)的體積流量為多少?已知浮子材料為不銹鋼, 密度7 920 m3/h, 檢定介質(zhì)水密度998.2 m3/h, 被測(cè)介質(zhì)密度1512 m3/h
qv現(xiàn)=qv標(biāo)×(ρf?ρ現(xiàn))(ρf?ρ標(biāo))×ρ標(biāo)ρ現(xiàn)???????????√qv現(xiàn)=2000×(7920?1512)(7920?998.2)?????????√×998.21512=1563.6L/hqv現(xiàn)=qv標(biāo)×(ρf-ρ現(xiàn))(ρf-ρ標(biāo))×ρ標(biāo)ρ現(xiàn)qv現(xiàn)=2000×(7920-1512)(7920-998.2)×998.21512=1563.6L/h
3 結(jié)論
從hualu/華陸浮子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理、應(yīng)用特點(diǎn)、刻度轉(zhuǎn)換三個(gè)方面介紹了浮子流量計(jì)的設(shè)計(jì)過程和應(yīng)用。詳細(xì)闡述了如何進(jìn)行液體和氣體介質(zhì)的換算計(jì)算, 將浮子流量計(jì)的應(yīng)用系統(tǒng)化, 公式化。
