1概述
轉子流量計(也稱為面積流量計)利用了可變節流孔和差壓的原理。該原理最早刊登在1886年美國的專利刊物上。大約在1930年開始其實用研究,1937年生產出了工業用玻璃管轉子流量計。從50年代的后半期,在加工工業開始大量使用電氣式及空氣式的傳輸式轉子流量計。幾進人80年代,隨著微型處理器的普及,由于氟化工烯樹脂、鋁、陶瓷等新材料的利用技術及流量計使用技術的提高,相繼誕生了小型、輕便、多功能、耐久性可靠性好的產品。今天在化工、石化、冶金、電力、供水排水、食品、半導體、原子能及環保等領域,流量計得到了廣泛使用。
如圖1所示,轉子流量計與差壓流量計、電磁流量計、容積式流量計并列,占領了主要工業用流量計的位置。
2轉子流量計的特點
(1)可以測量液體、氣體、蒸汽等幾乎所有流體的流量;
(2)與節流流量計比較,結構簡單,適合于流量的現場指示。作為現場指示型流量計,由于不需要電源,所以即使是易燃易爆環境其本質也是安全的;
(3)結構上可以測量微小流量及低雷諾數的流量;
(4)有效測量范圍廣,最小刻度值一般是最大刻度值的1/10,即范圍度為10:1;
(5)刻度為基本均等的直線刻度;
(6)因結構簡單,容易制造耐腐蝕的流量計,適用于測量含腐蝕性的氣體、液體的流量;
(7)壓力損失較小;
(8)對直管段部分一般不需要;
(9)不受液體中所含的各種雜音(電氣的、化學的及流體的等)的影響;
(10)低價格,容易安裝。
轉子流量計的缺點主要有:
(l)有可動部件,存在一些壓力損失等;
(2)精度受流體物理參數變化的影響。
3測量原理
如圖2所示,它利用流動的能量來檢測,流量不需要外部動力。其結構是流量計主體垂直安裝,待測流體自下而上流過垂直的錐形管,浮子在其中運動。可以由流量檢測部件浮子所在的穩定平衡位置來指示待測流體之流量值。
浮子的最大外徑同錐形管的內徑之間構成了環形截面,流體自下流人浮子最大外徑周圍并很快產生收縮,產生向上運動的浮力F,若這兩個向上力的合力同浮子的質量(W)相等時,即DP十F=W浮子就穩定在這個位置上。浮子隨著流量大小而上下運動,浮子周圍的環形面積也隨之變化。
式中：
Q0,為介質流量;
C為流量系數(儀表系數);
A為穿流截面積
g為重力加速度;
Vf為浮子體積;
Af為浮子最大直徑的截面積;
pf為浮子密度;
p0為介質密度。
4轉子流量計的功能、適應性與選型
由于轉子流量計應用了重力的原理,在現場使用時無需電源供電,因此可在地球的每一角落使用,它可以同各種遙控器儀表配套,應用范圍廣泛。
(1)玻璃轉子流量計
要求介質透明不粘附表面。主要特點為成本低,易于安裝和維護,純機械操作,不需要電源,直接監視流體,可測量液體、氣體,但不可測量蒸汽。
(2)塑料轉子流量計
塑料管轉子流量計要求介質透明不粘附表面。主要特點為性價比高,易于安裝和維護,全塑料材質,可用于超純水的測量,還可附加報警接點輸出,只適用于測量液體。
(3)金屬管轉子流量計
金屬管轉子流量計適用于透明和不透明及于凈和比較干凈的介質,甚至可以選用測量泥漿轉子流量計對不干凈的液體完成測量控制,但介質不宜含磁性的物質(必要時,另裝磁過濾器)。它適合中、小、微流量的測量與控制,可測量液體、氣體和蒸汽。根據工藝條件與要求,除具有現場指示、接點輸出、氣壓變送、電信號變送、現場積算等功能外,還可再附加液體阻尼器、氣體阻尼器、散熱器(片)、蒸汽加熱夾套(又分成半夾套和全夾套)。
1)裝液體阻尼器
如圖3所示,在測量蒸汽和氣體流量時,安裝阻尼器是為了防止因蒸汽和氣體所引起浮子的振動。阻尼器筒體位于管部的低端并充滿阻尼液(加硅油等)。阻尼液與阻尼器之間的磨擦,可使浮子移動趨于平滑,使指示讀數穩定,可延長活動部件的使用壽命。
2)安裝氣體阻尼器
如圖4所示,在測量氣體流量時,可采用不需使用阻尼液的氣體阻尼器(只適用于金屬材料的流量計)。這種機械式的阻尼器是在原有浮子導向裝置上,增加了汽缸和活塞。省去了安裝流量計底端的液體阻尼器。它可以提高配管設計的靈活性,又可免于填充阻尼液,減輕了維護工作量。氣體阻尼器只適用于氣體流量的測量,不適用于液體和蒸汽。請注意,氯氣(易于形成化合物)和含銹的氣體、雜質、油類等物質都會妨礙活塞零件的功能。
3)安裝散熱片
如圖5所示,對檢測溫度大于150℃的流體,需在測量管和指示器殼體之間安裝散熱片進行散熱。
4)安裝蒸汽加熱夾套
如圖6所示,在測量高粘度和粘性流體時,通常要采用加熱夾套,加熱夾套有半夾套和全夾套兩種,半夾套只覆蓋測量管部,全夾套除覆蓋測量管部外還覆蓋了法蘭盤。
5儀表安裝、使用注意事項
(l)除去浮子固定件
為防止運送過程中振動引起的破損,發貨時,在管體中插入了塑料管對浮子進行固定。安裝儀表之前,請先拆除此件。
(2)垂直安裝
轉子流量計要求管體部分必須垂直放置。傾斜放置會影響精度并導致動作不良(容許誤差在2°以內)。
(3)安裝旁路和閥門
為便于維修、保養、鼓勵安裝旁路配管和閥門。最好在儀表流人端安裝截止閥,在流出端安裝調節閥。測量氣體時,如果開放儀表出口端,會引起壓力下降導致無法正確測量。所以使用已進行過規格壓力校正的儀表時,請在出口端安裝調節閥。
(4)上下流直管段長度
不必特地設定直管端,但請盡量避免在上流附近處設置容易引起紊流的閥門、彎頭等附件。因為紊流會導致可動部件組壽命縮短。
(5)清洗和除去雜質
流體中如有固體雜質或纖維等混人時,會引起動作不良,需在人口處安裝過濾器等除去雜質。特別是含有鐵粉等固體雜質混人儀表中時,因浮子中裝有磁鐵,雜質會吸附在浮子表面而導致動作不良。
轉子流量計正常工作之后,配管中的雜質會導致動作不良。因此,在配管中安裝儀表之前,先清洗整個配管。當浮子被卡住時,不要用金屬_L具敲打流量計的錐形管,可以用橡膠材質錘子或木塊輕輕振動錐形管。
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