浮子流量計的工（gōng）作原理（lǐ）

浮子（zǐ）流量汁(又稱轉子流量計)是一種傳統的可變麵積式（shì）流量測量裝置，當流量發生改變時浮子在垂直（zhí）錐形管內上下移（yí）動時，錐管和浮子之間形成的環（huán）行流通麵積發生改變，它是以此原理實現（xiàn）對流（liú）量測量的體積（jī）式（shì）流量儀表。由於它具（jù）有機械結構簡（jiǎn）單，加工方便，工作（zuò）穩定、可靠性高及壓力損小等優（yōu）點（diǎn），尤其是可以測量低雷諾書小流量介質的特點，所（suǒ）以在氣體、液體的流（liú）量測量和自動（dòng）控製係統中被廣泛應用（yòng）。

 

金屬（shǔ）錐管浮子流量計在浮子流量計中具有使用溫度和壓力範圍寬的優勢，得到越（yuè）來越多（duō）的（de）重視（shì）。因此研（yán）究如何提高浮子流（liú）量計的測量精度（dù）和提高浮子流量計對環境的適應性對於金（jīn）屬管浮子流量計的廣（guǎng）泛使用具有重要的意義。錐管（guǎn）浮子流量計由～個錐形管和一個可以在錐管中上下浮動的浮子構成，結構如圖1所示。底部通常和垂（chuí）直管段（duàn）的法蘭連接，流體白下而上地流過（guò）流（liú）量計，使浮子（zǐ）上下運（yùn）動。流體的流向（xiàng）一般是自下而（ér）上，當流經浮子和錐管時（shí），流體被浮子截流，浮子上、下（xià）遊之間受到的（de）壓力不同，浮子（zǐ）上下截麵將產生（shēng）壓力（lì）差，這時浮子受到以下三（sān）種力（lì）：流體對浮子的壓力、浮（fú）子（zǐ）在流體中的（de）浮力（lì）和重力。當（dāng）流體對浮子的動壓力與浮子在流體中所受的浮力之和等於浮（fú）子的重力時，浮子就平穩地浮在某一位置上。通過確定（dìng）浮子的懸浮（fú）位置就（jiù）可以得到此時的流（liú）量，所以浮子j懸浮的高度h與通過流量計的流量之間成單值函數關（guān）係。

 

從浮子流量計的工作原理可以看出，介質應自（zì）下而上流動，不能水平安裝（zhuāng）。但有許多工業現場受空問限製，必須水平安裝。通過單獨設計水平式（shì）浮子流量計，由於在很短的距離內實（shí）現流速（sù）方向的改變，必然造成流場的畸變，嚴重影響測量精度，如何提高其測量精度成為當前的難題，所以本文將對如何矯正流場，提高浮子受力平衡度，提高測量不（bú）確定度方麵進行（háng）研究。

所以，可以通過浮子的位置直（zhí）接讀出流量（liàng）計的流量值，或通過遠傳信號將其傳送給二次儀表（biǎo）顯示和記錄，作為工業控製（zhì）的流量變送器，實現流量監測的異（yì）地監控。

 

浮子流量變送器（qì）作為流程控製中的流量測控傳感器部分，在整個監測控製係統（tǒng）tp至觀重要的作用，它的測量精度（dù）決定了數據的采集和處理的是否準確和有效，圖1-2給出包含浮子流量計作的測控係（xì）統示意圖。

 

經典的（de）浮子流量計是由浮子流量傳感器部分、位移一角度轉換機構部分以及信息轉換處（chù）理（lǐ）部分三個單元組（zǔ）成， 圖1-3給出了其機構示意圖。在（zài）流體測量中，被測介質流經傳感器的向上擴張（zhāng）的錐管時，浮子上下截麵受到壓差阻力增大而向（xiàng）上移動，當受到的（de）浮力、重力和壓差阻力達到平衡時（shí）懸浮在（zài）一定的高度，浮子的高度通（tōng）常通過非接觸式的位移一角度轉換部分測量得到，通（tōng）過信息處理單元對角度和位移進行轉換計量，這樣就可以根據（jù）浮子（zǐ）高度和流量之間函數關係通（tōng）過計算得到被測介（jiè）質的（de）流量。所以準確的角度一位移計算是決定整個浮予流量計測量精度和穩定性的核心。浮（fú）子流量傳感器在結構（gòu）形式上有錐管一浮子和孔板（bǎn）一（yī）直管浮子（zǐ）兩種形式，可見，流量傳感器的（de）結構是否合理，位移測量的精度決定著流量（liàng）計的（de）測量精度。

 

從（cóng）以上原（yuán）理分析可知，浮子的高度檢測是通（tōng）過機電轉（zhuǎn）換單元精確測量懸浮在錐形管中的位（wèi）置，通常通過磁鋼耦（ǒu）合，帶動機械擺杆轉動，使角位移傳感（gǎn）器角度發（fā）生（shēng）變化，輸出（chū）電（diàn）信號，通過（guò）對信號進行處理，進而換算處（chù）實際流量。浮子位置隨流量（liàng）變化頻繁運動，可見該機電轉換單元必須（xū）非接觸式的，機械磨損小，工作可靠穩（wěn）定，溫度特性好，線性度較高的才能（néng）保證輸出的精度。所以傳感器（qì）性能的提（tí）高意味（wèi）著金屬管浮子流量計（jì）精（jīng）度的提高。工況條件放寬，使浮（fú）子流量計能（néng）在更廣泛的工作環境中得（dé）到應用。所以本文將對如何提高（gāo）角度位移測量精（jīng）度和環境（jìng）適應性進（jìn）行研究（jiū），如何提高測量的（de）精度?

 

在實際的工業應用過程中，被測（cè）量和控製（zhì）對象在流體特性和安裝（zhuāng）工（gōng）況條件差異性，所以有必要對影（yǐng）響浮子流量傳感器測量精度的因素和影響（xiǎng）規律進行深入研究，通（tōng）過研究進而對浮子流量計在提高測（cè）量精度的本（běn）身結構優（yōu）化、安裝條件改進、智（zhì）能信息處理係統優化等方麵研究（jiū）。例（lì）如：研究浮子前端流場（chǎng）分布對浮（fú）子流量傳感器測量的影響，並通過矯正流（liú）場分（fèn）布減少流場擾動（dòng）對測（cè）量的影響；改進測量數學模型，提（tí）高信息處理單元的環境適應能力；這些研究對於提高浮（fú）子流量儀表的測量（liàng）精確（què）度和擴大適用範圍（wéi），有著十分重要（yào）的意義。