0引言
   轉(zhuǎn)子流量計 是(shi)常用的節流(liu)式流量計之(zhi)一，具有結構(gou)簡單、制造容(róng)易、測量範圍(wéi)寬(量程比可(ke)達 10:1)、測量精度(du)較高(誤差±5％左(zuo)右)、示值👈直觀(guān)、維護方便、壓(yā)損小等優點(diǎn)，是現代生活(huó)和工業生産(chǎn)中應用🍓廣泛(fàn)的計量器具(ju)。
   在計量技術(shu)水平日益發(fa)展、測量精度(du)需求不斷提(tí)📱高♉的今天，計(jì)量工作者隻(zhi)有全面了解(jie)轉子流量計(jì)的結💋構原理(li)、流量計算、量(liang)㊙️值影響因素(su)與修正方法(fa)、以及流量計(jì)的選型、安裝(zhuāng)要求，才能選(xuǎn)出符合需求(qiu)的計量儀🚶表(biǎo)，實現測量效(xiào)果。希望本文(wen)給計量工作(zuò)者帶來些許(xu)☀️幫助。
1轉子流(liú)量計結構原(yuan)理簡析
1.1 結構(gòu)分析
   轉子流(liú)量計由兩部(bù)件組成， 一是(shi)從下向上逐(zhu)漸擴張🔅的錐(zhuī)⛱️形管💞，二是置(zhi)于錐形管中(zhong)，可沿管中心(xin)線上下移💋動(dòng)、密🐕度比流體(tǐ)👄稍大的轉子(zi)（圖1 轉子流量(liàng)計原✉️理圖）。
   錐(zhui)形管由玻璃(lí)、塑料或金屬(shu)材質制成。 玻(bō)璃或塑料材(cái)質✌️的☀️錐形管(guǎn)上刻有流量(liang)刻度，透過錐(zhui)管可看到透(tòu)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(dì)管外，在面闆(pǎn)上顯示量值(zhí)。
1.2 工作原理
   當(dang)測量流體的(de)流量時，流體(ti)從錐形管下(xià)端流入沖擊(ji)轉🌍子，對🤟它産(chan)生一個作用(yòng)力，力的大小(xiao)随流量大小(xiao)而變化；當流(liú)量足🛀夠大時(shi)，所産生作用(yong)力将轉子托(tuō)起，使之升高(gāo)；流體經轉子(zi)與錐形管壁(bi)間的環形斷(duàn)面從上端流(liú)出。 當流體對(dui)轉子的作用(yong)力等于轉子(zǐ)重量時，轉子(zi)因受力平衡(héng)而停留在📱某(mǒu)一位置；這個(gè)位置與流量(liàng)有相互對應(ying)的關系，據此(ci)位置，即可求(qiú)得流量值。
1.3 流(liú)量計算
   流量(liang)計轉子在錐(zhui)形管中受三(sān)個力：重力、動(dong)壓力和浮力(li)🏃‍♀️，三力☀️平衡時(shí)，轉子重力=動(dong)壓力+浮力。 當(dang)流速變🔱大或(huò)變小時，轉子(zi)将向上或向(xiang)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(yīng)的流速，轉子(zi)在新的位置(zhì)上穩定。
因此(ci)，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(liu) 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(zǐ)最大截面積(jī)。

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

得(dé)轉子流量計(ji)流量公式：

   其(qi)中：Qv-流量值；a0-流(liu)量系數（與轉(zhuan)子形狀、流體(ti)狀态、流量💘計(ji)結💋構和流體(ti)物理性質等(deng)因素有關， 隻(zhi)能由實驗來(lai)确定）；A0-環 隙面(miàn)積 ，對應于轉(zhuan)子高度 h；近似(sì)有：A0=ch；系 數 c 與⛱️轉(zhuǎn)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(gōng)式（4）可知，轉子(zi)的停浮高度(du) h 與流量 qv成對(duì)應關系；根🈲據(jù)高✨度的不同(tóng)來标刻流量(liàng)值，即可在實(shí)際應用中即(jí)時讀💃取流量(liang)值。
2測量值的(de)流體相關性(xing)修正
2.1 測量值(zhí)修正分析
   從(cóng)式（4）可知，被測(ce)流體的密度(dù)不同，流量大(dà)小與轉子高(gao)度🛀🏻之🔆間⛹🏻‍♀️的對(dui)用關系也不(bu)同。 因受标定(dìng)設備的限制(zhì)，生産廠✍️商不(bú)可能對所有(yǒu)流量計都做(zuò)實液标定，故(gù)測量⁉️非标定(dìng)介質時🛀🏻，應對(dui)讀出的測量(liàng)值進行修正(zheng)，以保證精度(dù)。
   對于液體，其(qí)密度爲常數(shù)，隻需修正被(bèi)測液體和标(biao)定液💜體不同(tong)✨造成的影響(xiǎng)即可；而氣體(ti)因具有可壓(ya)💋縮性，還應考(kao)慮标定狀态(tai)和實際狀态(tài)不同時溫度(dù)㊙️和壓力的影(yǐng)響。
通常，标定(dìng)狀态默認爲(wèi)：溫度 T=293.16K，絕對壓(ya)力 p=101325Pa。根據流量(liang)計算公式，進(jìn)行如下分析(xi)：
一方面，設定(ding)在标定狀态(tài)下，測量标定(dìng)流體的流量(liang)公式❤️爲：

式中(zhōng)：Qv0-标定狀态下(xià)标定流體的(de)流量示值 ；a0-标(biāo)定狀态标定(ding)流體的流量(liang)系數；ρ0-流體在(zài)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(liang)被測流體的(de)流📐量公💃🏻式爲(wei)：

式中：Qv-工作狀(zhuàng)态下被測流(liú)體的流量示(shì)值；a-工作狀态(tai)被測⭕流體🈲的(de)流量系數；ρ-流(liú)體在工作狀(zhuàng)态下的密度(du)。
由式（5）和式（6）可(ke)以看出，在實(shi)際工作狀态(tai)下，被測流體(ti)的實際流量(liàng)爲 qv，但轉子在(zài)高度 h 處，轉子(zi)流量計的顯(xian)示仍然是 qv0。 比(bǐ)較🔅式（5）和式（6），可(kě)以得出 Qv和 Qv0之(zhī)間的關系，即(ji)流量修正公(gong)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(zai)流量系數 a 爲(wèi)常數的流量(liàng)範圍内，可不(bu)考慮 a 的影響(xiang)，即可以認爲(wèi) a＝a0，所🔴以（7）式可以(yi)簡化爲：

若被(bei)測流體的黏(nian)度相對标定(ding)流體的黏度(du)相差較大，則(zé)應考慮黏度(du)差異對實際(ji)流量系數 a 與(yu)标定流量系(xi)數 a0間♍的差異(yì)，參照式（8）進行(hang)修正或進行(háng)實際标定，不(bú)能簡單地認(ren)爲 a＝a0。
2.2 流體密度(dù)修正
2.2.1 液體流(liú)量的測量值(zhí)修正
   流量計(jì)對液态類流(liú)體的測量示(shì)數通常采用(yong)水爲參🌐照流(liú)體😍，在标定狀(zhuàng)态下進行标(biao)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(tǐ)（水）之❗間密度(du)💃🏻差異而造成(cheng)的影響，即可(ke)按（8）式進行修(xiu)正換算。此時(shi)，ρ0爲标定流體(ti)的密度，ρ 爲被(bei)測流體的密(mì)度。
2.2.2 氣體流量(liang)的測量值修(xiu)正
   流量計對(duì)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(jìn)行标定。由于(yu)氣體的密度(dù)受⭐溫度、壓力(li)變化的影響(xiǎng)較大，故不僅(jin)應随着被測(cè)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(zhuàng)态時溫度☔和(he)壓力與标定(dìng)狀态✌️的不同(tóng)進❤️行修正換(huan)算。爲簡化氣(qi)體流量值的(de)修正，一般可(ke)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(liang)非标定狀态(tài)下的空氣流(liu)量時，可直接(jiē)使用式（9）計🧑🏽‍🤝‍🧑🏻算(suàn)。但 ρ 爲被🍉測氣(qì)體在工作狀(zhuang)态下的密度(dù)，實際使🌈用起(qi)來較爲不便(biàn)。爲此，可以将(jiang)流體密度和(hé)所處狀态分(fen)開修正，即🐅先(xiān)在标❌定狀态(tai)下對被測流(liu)體的密度進(jìn)行修正，然後(hou)再進行狀态(tài)修正。 最後的(de)修正公式爲(wei)：

   其中：p0-标定狀(zhuàng)态下的絕對(duì)壓力；p-工作狀(zhuang)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(dui)溫度；ρ′-被測氣(qi)體在标定狀(zhuàng)态下的密度(dù)。2.3 流量系數修(xiu)🏃正
2.3.1 流量系數(shù)與轉子形狀(zhuang)的相關性
   由(yóu)式(4)可以看出(chu)，流量系數也(ye)是影響測定(ding)結果的一個(gè)重要參🍉數。它(tā)因轉子的形(xing)狀不同而有(you)所不同。雖然(rán)轉🙇‍♀️子形狀是(shi)👣制造廠按儀(yi)表結構和流(liú)量測量範圍(wéi)選擇合适形(xing)狀而設計的(de)， 不屬于使用(yòng)者考慮的範(fan)疇，但使用者(zhě)應了😘解轉子(zi)形狀與測量(liang)值準确程度(du)的關系。
   一般(ban)情況而言，測(cè)量同種流體(ti)時，哪種形狀(zhuàng)的轉子在🐪錐(zhui)形管中的高(gao)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(liang)精度就越高(gao)。 可根據這一(yī)特點，選擇更(geng)爲适合自身(shēn)需求的🏒轉子(zi)流量計。
2.3.2 流量(liàng)系數與雷諾(nuo)數的相關性(xìng)
   當流量計的(de)轉子和結構(gòu)一定時，流量(liang)系數主要受(shou)雷諾數 Re 影響(xiang)。當雷諾數 Re 較(jiào)小時，流量系(xi)數随雷諾數(shu)👣 Re 變化而變化(huà)，此時需♉要對(duì)進行關于流(liú)量系數的修(xiu)正（見式 7）；當雷(lei)諾數達到🍓一(yī)定值 Remin（臨界雷(léi)諾數）後，流量(liang)系數基本保(bǎo)持平穩，可視(shi)爲常數，不需(xū)做🏃關于流量(liàng)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(gong)式來描述流(liú)量系數和雷(léi)諾數的關系(xì)👅。
   由于流體的(de)多樣性和環(huán)境的複雜性(xìng)， 流量系數修(xiu)♊正存🐅在諸多(duo)困難。 如果需(xū)要進行準确(que)的計量，使用(yòng)者可讓制造(zao)商用實際流(liu)💃體對流量計(jì)刻度進行校(xiao)準，如此📞可直(zhi)接🙇‍♀️得到工作(zuò)環境下的真(zhen)實量值，不必(bi)再進行各種(zhǒng)修正。
3選型與(yǔ)安裝技術分(fèn)析
3.1 轉子流量(liàng)計的種類
   按(an)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(jié)構簡單，成本(běn)低，易制成防(fang)腐蝕性儀表(biao)，還具有透明(ming)度高、讀數直(zhí)觀、不易破裂(lie)、重量輕、壽命(mìng)長、安裝連接(jie)方便等優點(diǎn)。 塑料管轉子(zi)流量計 則具(jù)有體積小、重(zhòng)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(liang)液體、氣體流(liú)量，特别适宜(yi)低流速小流(liú)量的介質🙇‍♀️測(cè)量，可提供瞬(shun)時流量、累積(ji)流量顯示，或(huo)通過輸出标(biao)準信号，實現(xiàn)流量指示、積(jī)算、記錄、控制(zhì)和報警等功(gong)能。
3.2 選型分析(xī)
爲保證測量(liang)數據的精度(du)，使用者應根(gen)據安裝環境(jing)、流🔞體物理和(hé)化學特性等(děng)因素，選擇流(liú)量儀表。
（1）若流(liu)體爲中小流(liu)量 ，壓 力小于(yú) 1MPa，溫 度低于 100℃，透(tou) 明無毒，無燃(ran)燒👣爆炸危險(xian)，對玻璃無腐(fu)蝕無粘附，一(yi)般可采用玻(bō)璃管🔴轉子流(liu)量計。
（2）在空間(jian)相對較小 ，撐(chēng)重力弱的管(guan)路環境 ，流體(ti)爲中小流量(liàng)🥰 、壓力較小、溫(wēn)度較低，可選(xuan)用塑料管轉(zhuǎn)子流量計。
（3）若(ruò)流體爲中小(xiǎo)流量 、易汽化(hua) （或易凝結 ）、有(you)毒易燃易📞爆(bào)🔞 ，不🌏含磁性物(wù)質、纖維和磨(mo)損物質，對不(bú)鏽鋼無腐蝕(shi)性,可選普通(tōng)型金屬管轉(zhuǎn)子流量計；若(ruò)流體有腐💁蝕(shi)性，應采用防(fáng)腐型金屬管(guan)轉子流量計(ji)；若流體易💞結(jie)晶或汽化或(huo)高粘度，應選(xuǎn)用💜帶夾套并(bìng)帶伴熱或冷(lěng)卻接口的 金(jin)屬管轉子流(liú)量計 。在高溫(wen)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(liú)體壓力不穩(wěn)定，尤其用于(yu)氣體測量時(shi)，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(zheng)确安裝是流(liú)量計正常工(gong)作、準确測量(liang)的必要條件(jiàn)。 一般應遵🌍循(xun)如下要求：
（1）轉(zhuǎn)子流量計須(xū)垂直安裝，流(liú)體自下而上(shang)流過流量計(ji),垂直度🌍優于(yu) 2°。
（2）進口應有 5 倍(bèi)管道直徑以(yǐ)上的直管段(duàn)，出口應有 250mm 直(zhí)管段。
（3）安裝位(wei)置适當加裝(zhuāng)管道支撐。
（4）流(liú)量計旁應加(jia)裝旁路管道(dao)和旁路閥，在(zài)下遊安裝單(dan)♍向♍閥。
（5）測量流(liú)體若爲髒污(wu) 介質或含有(yǒu)固體雜質,須(xu)在進口處加(jiā)裝過濾器和(hé)定期清洗裝(zhuang)置。
（6）測量流體(ti)中若含有鐵(tie)磁性物質，應(ying)安裝磁過濾(lü)器♊。
（7）帶液晶或(huo)锂電池供電(dian)的流量計盡(jìn)量避免陽光(guāng)直射和高溫(wen)環👉境 （≥65℃）。
（8）測量氣(qi)體的工作壓(yā)力應不小于(yu)流量計壓損(sǔn)的 5 倍。
4總結
  轉(zhuan)子流量計結(jié)構簡單，原理(lǐ)亦不複雜，但(dan)是，由于流量(liang)計量特性與(yu)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(liang)計量技術應(ying)用變得非常(chang)複雜。 不僅流(liu)體存在黏度(dù)的差異，而且(qie)氣體類流🙇🏻體(tǐ)的可壓🙇‍♀️縮性(xìng)及熱膨脹性(xìng)，更加大了流(liu)體測量的難(nán)度。因此，本文(wén)隻是作者一(yi)些經驗認識(shí)和技術分析(xi)的歸納整理(li)，有關更加深(shen)入♈的研究，期(qi)待衆多的流(liu)體計量科研(yán)人員提供更(geng)有價值的真(zhēn)知灼見。

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