0引言
   轉(zhuan)子流量計 是(shì)常用的節流(liú)式流量計之(zhi)一，具有結構(gou)簡單、制造❌容(rong)易、測量👉範圍(wei)寬(量程比可(kě)達 10:1)、測量精度(du)較高(誤差±5％左(zuo)右)、示值直觀(guan)、維護方便、壓(yā)損小等優點(diǎn)，是現代生活(huó)和工業生産(chan)❄️中應用廣泛(fan)的計量器具(ju)。
   在計量技術(shù)水平日益發(fa)展、測量精度(dù)需求不斷提(tí)高的今天🙇🏻，計(ji)♻️量工作者隻(zhi)有全面了解(jiě)轉子流量計(ji)的結構原理(lǐ)、流🙇‍♀️量計算、量(liang)❄️值影響因素(sù)與修正方法(fǎ)、以及流量計(ji)的選型、安裝(zhuang)要求㊙️，才能選(xuǎn)㊙️出符合需求(qiu)的計量儀表(biao)，實現測量效(xiao)果。希望本文(wén)給計量工作(zuò)❤️者帶來些許(xu)幫助。
1轉子流(liu)量計結構原(yuán)理簡析
1.1 結構(gòu)分析
   轉子流(liu)量計由兩部(bù)件組成， 一是(shì)從下向上逐(zhú)漸擴🚶‍♀️張的👌錐(zhuī)形管，二是置(zhi)于錐形管中(zhong)，可沿管中心(xīn)線上下移動(dong)、密度比流體(ti)稍大的轉子(zi)（圖1 轉子流量(liang)計原理圖）。
   錐(zhuī)形管由玻璃(li)、塑料或金屬(shu)材質制成。 玻(bō)璃或塑料🌈材(cai)質的錐形🔴管(guan)上刻有流量(liàng)刻度，透過錐(zhui)管可看到透(tou)明流體中轉(zhuǎn)🙇🏻子的🈲位置及(jí)所對應的刻(kè)度值； 金屬材(cái)質錐形管中(zhong)轉子位置通(tōng)過磁性耦💰合(he)等方式傳🌂遞(di)管外，在面闆(pǎn)上顯示量值(zhi)。
1.2 工作原理
   當(dāng)測量流體的(de)流量時，流體(ti)從錐形管下(xia)端流入沖擊(jī)轉子，對它産(chǎn)生一個作用(yong)力，力的大小(xiǎo)随流量大🔆小(xiao)而變化🌈；當流(liú)量足夠大時(shi)，所産生作用(yòng)力将轉子托(tuō)起，使之升高(gao)；流體經轉子(zǐ)與錐形管壁(bi)間的環形斷(duan)面從上端流(liú)出。 當流體對(dui)轉子的作用(yong)力等于轉子(zi)重量時，轉子(zǐ)因受力平衡(heng)而停留在某(mou)一位置；這個(gè)位置與流量(liang)有相互對應(yīng)的關系，據此(cǐ)位置，即可求(qiu)得流量值。
1.3 流(liu)量計算
   流量(liàng)計轉子在錐(zhuī)形管中受三(sān)個力：重力、動(dòng)壓力和♋浮力(li)，三🈚力💁平衡時(shi)，轉子重力=動(dòng)壓力+浮力。 當(dang)流速變大或(huo)變小時，轉子(zi)将向上或向(xiàng)下移動，流體(ti)流動的截面(mian)積也發生變(biàn)化，直🔴至達到(dao)平衡時對應(ying)的流速，轉子(zi)在新的位置(zhì)上穩定。
因此(cǐ)，轉子穩定時(shí)受力關系公(gong)式如下:

其中(zhōng)：ρt-轉 子密度 ；ρf- 流(liú) 體密度 ；g- 重 力(li)加速度 ；V- 轉 子(zi)體積 ；△p-轉子前(qián)後壓🈲差🥵；A-轉子(zi)最大截面積(ji)。

結合(he)公式（1），并參照(zhào)孔闆流量計(ji)流量與節流(liu)壓差間的關(guān)系方程式：

得(dé)轉子流量計(jì)流量公式：

   其(qí)中：Qv-流量值；a0-流(liú)量系數（與轉(zhuǎn)子形狀、流體(tǐ)狀态、流量計(jì)結構✨和流體(ti)物理性質等(děng)因素有關， 隻(zhī)能由實驗來(lái)确定）；A0-環 隙面(miàn)積 ，對應于轉(zhuan)子高度 h；近似(si)有：A0=ch；系 數 c 與🈲轉(zhuan)子和🤞錐形管(guǎn)的幾何👨‍❤️‍👨形狀(zhuang)及尺寸有關(guan)；ρt-轉子密度；ρf—流(liu)體密度📧；At-轉子(zi)最大截面積(jī)。
流量方程式(shì)可寫成：

   由公(gong)式（4）可知，轉子(zi)的停浮高度(du) h 與流量 qv成對(dui)應關系；根據(ju)高度的不同(tong)來标刻流量(liang)值，即可在實(shí)際應用中即(jí)時讀取流量(liàng)值。
2測量值的(de)流體相關性(xing)修正
2.1 測量值(zhi)修正分析
   從(cóng)式（4）可知，被測(cè)流體的密度(du)不同，流量大(da)小與轉子🥰高(gāo)度之間🙇‍♀️的對(duì)用關系也不(bu)同。 因受标定(dìng)設備的限⛹🏻‍♀️制(zhi)，生🤞産廠商不(bú)可能對所有(yǒu)流量計都做(zuo)實液标定，故(gu)測量非标定(dìng)介質時，應對(duì)讀出的測量(liàng)值進行修正(zhèng)，以保證精度(dù)。
   對于液體，其(qí)密度爲常數(shu)，隻需修正被(bèi)測液體和标(biao)定液體不同(tóng)造成的影響(xiǎng)即可；而氣體(ti)因具有可壓(ya)🔆縮性，還應考(kǎo)慮标定狀态(tài)和實際狀态(tài)不同時溫度(du)和壓力👈的影(ying)響。
通常，标定(ding)狀态默認爲(wei)：溫度 T=293.16K，絕對壓(yā)力 p=101325Pa。根據流量(liang)計算公式，進(jìn)行如下分析(xī)：
一方面，設定(dìng)在标定狀态(tài)下，測量标定(dìng)流體的流量(liàng)公✍️式⛹🏻‍♀️爲：

式中(zhōng)：Qv0-标定狀态下(xia)标定流體的(de)流量示值 ；a0-标(biāo)定狀态标定(dìng)流㊙️體的流量(liang)系數；ρ0-流體在(zai)标定狀态下(xia)的密度。
另一(yī)方面，設定流(liú)量計在工作(zuò)狀态下，測量(liàng)被測流體的(de)流㊙️量公式爲(wèi)：

式中：Qv-工作狀(zhuang)态下被測流(liu)體的流量示(shi)值；a-工作狀态(tài)🤞被測🚶流體🏒的(de)流量系數；ρ-流(liu)體在工作狀(zhuang)态下的密度(du)。
由式（5）和式（6）可(kě)以看出，在實(shí)際工作狀态(tai)下，被測流體(ti)的實際流量(liang)爲 qv，但轉子在(zài)高度 h 處，轉子(zǐ)流量計的顯(xiǎn)示仍然是💃🏻 qv0。 比(bǐ)較式（5）和式（6），可(kě)以得出 Qv和 Qv0之(zhi)間的關系，即(jí)流量修正公(gōng)式爲:

實驗表(biao)明，流量系數(shu) a 與雷諾數 Re 和(he)流量計結構(gòu)有關，當被測(cè)流體的黏度(du)與标定流體(tǐ)的黏度相差(chà)不大時，或在(zài)流💞量系💔數 a 爲(wei)‼️常數的流量(liàng)範圍内，可不(bú)考慮 a 的影響(xiǎng)🧡，即可以認爲(wei) a＝a0，所以（7）式可以(yǐ)簡化🐉爲：

若被(bei)測流體的黏(nián)度相對标定(dìng)流體的黏度(du)相差較大，則(zé)應🐉考慮👄黏度(du)差異對實際(jì)流量系數 a 與(yǔ)标定流量系(xì)⛹🏻‍♀️數 a0間的差異(yi)，參💰照式（8）進行(háng)修正或進行(háng)實際标定，不(bu)能簡單地♋認(rèn)爲 a＝a0。
2.2 流體密度(du)修正
2.2.1 液體流(liu)量的測量值(zhi)修正
   流量計(jì)對液态類流(liu)體的測量示(shi)數通常采用(yòng)水爲參照流(liú)體，在标定狀(zhuàng)态下進行标(biāo)定。 實際測量(liang)非水液體流(liu)量時，隻需修(xiu)正被測液體(tǐ)和标定液體(ti)（水）之間密度(dù)差異而造成(cheng)的影響，即可(ke)按（8）式進行修(xiu)正換算。此時(shí)，ρ0爲标定流體(tǐ)的密度，ρ 爲被(bèi)測流體的密(mi)度。
2.2.2 氣體流量(liang)的測量值修(xiū)正
   流量計對(dui)氣态類流體(tǐ)的測量示數(shu)采用空氣爲(wei)參照物，在标(biao)定狀态下進(jin)行标定。由于(yu)氣體的密度(du)受🎯溫度☔、壓力(li)變化的影響(xiang)較大，故不僅(jǐn)應随着被測(ce)氣體與标定(ding)氣體之間的(de)密度不同進(jin)行換算，而且(qie)要随工作狀(zhuang)态時溫度和(hé)壓力與🔞标定(dìng)狀态❄️的不同(tong)進行修正換(huan)算。爲簡化氣(qì)體流量值的(de)修👨‍❤️‍👨正，一般可(kě)以忽略黏度(dù)對流量系數(shu)的影響，而且(qiě)，對于氣體來(lai)說，由于 ρt＞＞ρ0，ρt＞＞ρ，則由(yóu)（8）式可得:

   測量(liàng)非标定狀态(tai)下的空氣流(liu)量時，可直接(jie)使用式（9）計⁉️算(suàn)。但㊙️ ρ 爲😘被測氣(qi)體在工作狀(zhuang)态下的密度(du)，實際使用起(qǐ)來較爲不便(bian)。爲此，可以将(jiang)流體密度和(he)所處狀态分(fèn)開修正，即先(xian)在标定狀态(tai)📱下對被測流(liú)體的密度進(jìn)行修💘正，然後(hou)再進行狀态(tai)修正。 最後的(de)修正公式爲(wèi)：

   其中：p0-标定狀(zhuang)态下的絕對(dui)壓力；p-工作狀(zhuàng)态下的絕對(duì)壓力💔 ；T0-标定狀(zhuàng)态下的絕對(dui)溫度；T-工作狀(zhuàng)态下的絕對(duì)溫度；ρ′-被測氣(qì)體🙇🏻在标定狀(zhuang)🈲态下的密度(du)。2.3 流量系數修(xiū)正
2.3.1 流量系數(shù)與轉子形狀(zhuàng)的相關性
   由(yóu)式(4)可以看出(chū)，流量系數也(ye)是影響測定(dìng)結果的一個(gè)重💞要參數❤️。它(tā)因轉子的形(xíng)狀不同而有(you)所不同。雖然(ran)轉子形狀是(shi)🥵制造廠按儀(yí)表結構和流(liú)量測量範圍(wei)選擇㊙️合适形(xíng)狀而設計的(de)， 不🍉屬于使🐆用(yòng)者考慮的範(fan)疇，但使用者(zhe)應了解轉子(zi)形狀與測量(liàng)🈲值準确程度(dù)的關系。
   一般(bān)情況而言，測(cè)量同種流體(tǐ)時，哪種形狀(zhuang)的轉子在🔞錐(zhuī)形管中的高(gāo)度越高，則使(shi)用這種轉子(zǐ)的流量計的(de)流量☎️系數就(jiu)越💘小，其♍測量(liàng)精度就越高(gao)。 可根據這一(yī)特點，選擇更(geng)爲适🥵合自身(shen)需求的轉子(zǐ)流量計。
2.3.2 流量(liang)系數與雷諾(nuò)數的相關性(xing)
   當流量計的(de)轉子和結構(gòu)一定時，流量(liang)系數主要受(shòu)雷諾數 Re 影響(xiang)。當雷諾數 Re 較(jiao)小時，流量系(xi)數随雷諾數(shu)🆚 Re 變化而變化(huà)，此時需要對(dui)進行關于流(liú)量系數的修(xiū)🐉正（見式 7）；當雷(léi)諾數達到一(yī)定值 Remin（臨界雷(léi)諾數）後，流量(liàng)系數基本保(bao)持平穩，可視(shì)爲常✨數，不需(xū)做關于流量(liang)系數的修正(zhèng)計算。不同的(de)🚩流量計很難(nan)找到一個通(tong)用的理論公(gōng)式來描述流(liu)量系數和雷(léi)諾數的關系(xi)。
   由于流體的(de)多樣性和環(huan)境的複雜性(xing)， 流量系數修(xiu)正存在⛷️諸多(duo)困難。 如果需(xu)要進行準确(què)的計量，使用(yong)者可讓制造(zao)商用實際流(liú)🌂體對流量計(ji)刻度進行校(xiào)準，如此可直(zhí)接得到工作(zuò)環境下的真(zhēn)實量值，不必(bì)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼再進行各種(zhong)修正。
3選型與(yǔ)安裝技術分(fèn)析
3.1 轉子流量(liang)計的種類
   按(àn)錐形管材質(zhì)的不同，大體(tǐ)可分三類。其(qí)中： 玻璃管轉(zhuǎn)子流量計 結(jie)構簡單，成本(ben)低，易制成防(fáng)腐蝕性儀表(biao)，還具有透明(míng)⛹🏻‍♀️度高🈲、讀⛱️數直(zhi)觀、不易破裂(liè)、重量輕、壽命(mìng)長、安裝連接(jie)方便等👅優點(dian)。 塑料管轉子(zi)流量計 則具(ju)有體積小、重(zhong)量輕、錐管不(bú)易破碎、耐腐(fǔ)蝕等特點。
   金(jin)屬管浮子流(liú)量計 可測量(liàng)液體、氣體流(liu)量，特别适宜(yí)低流速小流(liú)量的🌈介質測(ce)量，可提供瞬(shun)時流量、累積(ji)流量顯示，或(huò)通過輸出标(biāo)準信号，實現(xiàn)流量指示、積(ji)算、記錄、控制(zhi)和報警等功(gong)能。
3.2 選型分析(xi)
爲保證測量(liàng)數據的精度(dù)，使用者應根(gen)據安裝環境(jìng)、流體物理和(he)化學特性等(deng)因素，選擇流(liu)量儀表。
（1）若流(liú)體爲中小流(liu)量 ，壓 力小于(yu) 1MPa，溫 度低于 100℃，透(tòu) 明無毒，無燃(ran)燒爆炸♋危險(xiǎn)，對玻璃無腐(fu)蝕無粘附，一(yi)般可采用玻(bo)璃管轉子流(liú)量計。
（2）在空間(jiān)相對較小 ，撐(cheng)重力弱的管(guǎn)路環境 ，流體(tǐ)爲中🌈小流💋量(liàng) 、壓力🏃‍♂️較小、溫(wen)度較低，可選(xuan)用塑料管轉(zhuan)子流㊙️量計。
（3）若(ruò)流體爲中小(xiǎo)流量 、易汽化(huà) （或易凝結 ）、有(yǒu)毒易燃易爆(bao) ，不☎️含磁性物(wù)質、纖維和磨(mó)損物質，對不(bu)鏽鋼無腐蝕(shí)性,可選普通(tong)型金屬管轉(zhuǎn)子流量計；若(ruo)流體有腐蝕(shí)性，應采用防(fang)腐型金屬管(guan)轉子流量計(ji)；若流體易結(jié)晶或汽化或(huo)高粘🧑🏾‍🤝‍🧑🏼度，應選(xuan)用帶夾套并(bing)🔞帶伴熱或冷(leng)卻接口的 金(jin)屬管轉子流(liu)量計 。在高溫(wēn)或高寒、高壓(yā)、有毒環境，應(ying)選用具遠傳(chuán)信息✉️功💯能的(de)金屬管轉子(zi)流量計。
（4）若流(liu)體壓力不穩(wěn)定，尤其用于(yu)氣體測量時(shí)，應選具♊阻尼(ni)結構的🔞轉子(zǐ)流量計。
3.3 安裝(zhuang)技術要求
正(zhèng)确安裝是流(liú)量計正常工(gōng)作、準确測量(liang)的必要條件(jiàn)。 一般應遵循(xún)如下要求：
（1）轉(zhuǎn)子流量計須(xū)垂直安裝，流(liu)體自下而上(shang)流過流量計(jì),垂直度🌈優于(yu) 2°。
（2）進口應有 5 倍(bei)管道直徑以(yi)上的直管段(duan)，出口應有 250mm 直(zhi)管段。
（3）安裝位(wèi)置适當加裝(zhuang)管道支撐。
（4）流(liú)量計旁應加(jia)裝旁路管道(dào)和旁路閥，在(zài)下遊安裝單(dān)🐆向閥。
（5）測量流(liu)體若爲髒污(wu) 介質或含有(you)固體雜質,須(xu)在進口處加(jia)裝🧑🏾‍🤝‍🧑🏼過🔴濾器和(he)定期清洗裝(zhuāng)置。
（6）測量流體(tǐ)中若含有鐵(tiě)磁性物質，應(yīng)安裝磁過濾(lǜ)器。
（7）帶液晶或(huo)锂電池供電(diàn)的流量計盡(jin)量避免陽光(guang)直射和🏃🏻‍♂️高溫(wēn)環‼️境 （≥65℃）。
（8）測量氣(qi)體的工作壓(ya)力應不小于(yu)流量計壓損(sun)的 5 倍。
4總結
  轉(zhuǎn)子流量計結(jie)構簡單，原理(li)亦不複雜，但(dàn)是，由于流量(liang)計量🌈特性與(yǔ)流體屬性的(de)相關性、以及(ji)流體物理性(xing)質的千差萬(wàn)别，使得流💞量(liàng)計量技術應(ying)用變得非常(chang)複雜。 不僅流(liú)體存在黏度(du)的差異，而且(qie)氣體類流體(tǐ)的可壓縮性(xing)及熱🐇膨脹性(xìng)，更加大了流(liú)♋體測量的難(nan)度。因此，本🔞文(wen)隻是作者一(yī)些經驗認識(shí)和技術分析(xi)的歸納整理(li)👈，有關更加深(shēn)入🔴的研究，期(qī)待衆多的流(liu)體計量科研(yan)人員提供更(geng)有價值的真(zhēn)知灼見。

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