金屬管浮子流量計(jì)
一、儀表概述：
金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)又稱金屬浮子流量計(jì)、金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)。適用于小口徑和低流速介質(zhì)流量測(cè)量；工作可靠，維護(hù)量小，壽命長；流量計(jì)對(duì)于直管段要求不高；較寬的流量比10：1；雙行大液晶顯示，可選現(xiàn)場(chǎng)瞬時(shí)/累計(jì)流量顯示，可帶背光單軸靈敏指示；非接觸磁耦合傳動(dòng)；流量計(jì)全金屬結(jié)構(gòu)，適于高溫、高壓和強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)；可用于易燃、易爆危險(xiǎn)場(chǎng)合；可選二線制、電池、交流供電方式；多參數(shù)標(biāo)定功能；流量計(jì)帶有數(shù)據(jù)恢復(fù)，數(shù)據(jù)備份及掉電保護(hù)功能。
二、測(cè)量原理：
金屬轉(zhuǎn)子子流量計(jì)檢測(cè)部分是由一個(gè)自下向上擴(kuò)張的垂直錐形管和一個(gè)沿著錐形管軸可以上下自由移動(dòng)的浮子組成。工作原理如圖1所示，被測(cè)流體從下向上經(jīng)過錐管和浮子形成的環(huán)隙時(shí)，浮子上、下端產(chǎn)生差壓形成浮子上升的力，當(dāng)浮子所受上升力大于浸在流體中浮子重量時(shí)，浮子便上升，環(huán)隙面積隨之增大，環(huán)隙處流體流速立即下降，浮子上下端差壓降低，作用于浮子的上升力亦隨著減少，直到上升力等于浸在流體中浮子重量時(shí)，浮子便穩(wěn)定在某一高度。浮子在錐管中高度和通過的流量有著對(duì)應(yīng)關(guān)系。
體積流量Q的基本方程式為：
式中α 儀表的流量系數(shù)，因浮子形狀而異；
ε 被測(cè)流體為氣體時(shí)氣體膨脹系數(shù)，通常由于此系數(shù)校正量很小而被忽略，且通過校驗(yàn)已將它包括在流量系數(shù)內(nèi)，如為液體則ε= 1
△F 流通環(huán)形面積，m2 ；
g 當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，m/s2；
Vf 浮子體積，如有延伸體亦應(yīng)包括，m3；
ρf 浮子材料密度，kg/m3；
ρ 被測(cè)流體密度，如為氣體是在浮子上游橫截面上的密度，kg/m3；
Ff 浮子工作直徑（zui大直徑）處的橫截面，m2；
Gf 浮子重量，kg。
流通環(huán)形面積與浮子高度之間的關(guān)系如式（3）所示，當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已定，則d、β為常量。
式中有h的二次項(xiàng)，一般不能忽略此非線性關(guān)系，只有在圓錐角很小時(shí)，才可視為近似線性。
式中d 浮子zui大直徑（即工作直徑），m;
h 浮子從錐管內(nèi)徑等于從浮子zui大直徑處上升高度，m;
β 錐管的圓錐角；
a、b 為常數(shù)
從（1），（2），（3）公式可知，在一定的條件下，浮子在錐管內(nèi)的高度與體積流量有一定的比例對(duì)應(yīng)關(guān)系。讀出浮子的高度，就可以知道相對(duì)應(yīng)的體積流量，再通過轉(zhuǎn)換器，將浮子的高度轉(zhuǎn)換成所對(duì)應(yīng)的體積流量所對(duì)應(yīng)的刻度，這就是金屬管流量計(jì)的檢測(cè)原理。
三、流量計(jì)類型：
金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)根據(jù)流體入口和出口的方向?qū)a(chǎn)品分成5種類型：垂直型、水平型（又分水平T型、水平彈簧型）、底進(jìn)側(cè)出型、側(cè)進(jìn)側(cè)出型、側(cè)進(jìn)上出型，而每種類型又有標(biāo)準(zhǔn)型、高溫型、夾套型等。
水平安裝型流量計(jì)當(dāng)口徑小于DN50（含）時(shí)，選用T型結(jié)構(gòu)的，當(dāng)大于DN50時(shí)，選用彈簧結(jié)構(gòu)的。
流量計(jì)連接規(guī)格：TF系列金屬管浮子流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)型采用GB/T9119-2000法蘭標(biāo)準(zhǔn)，法蘭標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)顧客需求制作；還可選用螺紋連接方式、卡箍連接方式。
磁過濾器：
如果介質(zhì)中含有鐵磁性顆粒，應(yīng)在流量計(jì)入口前安裝磁過濾器。
四、適用場(chǎng)合：
金屬轉(zhuǎn)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測(cè)量?jī)x表。它具有體積小，檢測(cè)范圍大，使用方便等特點(diǎn)。它可用來測(cè)量液體、氣體以及蒸汽的流量，特別適宜低流速小流量的介質(zhì)流量測(cè)量。廣泛應(yīng)用于，石油、化工、發(fā)電、制藥、食品、水處理等復(fù)雜，惡劣環(huán)境條件，及各種介質(zhì)條件的流量測(cè)量過程中。
五、性能特點(diǎn)：
1、全金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，堅(jiān)固、簡(jiǎn)潔、耐高壓、耐高溫、防腐、使用壽命長；
2、短行程，總高250mm，安裝方便 ；
3、機(jī)械指針現(xiàn)場(chǎng)指示瞬時(shí)流量，LCD液晶顯示瞬時(shí)流量、累積流量 ；
4、智能型指示器，采用國外信號(hào)采集處理芯片，模塊化設(shè)計(jì)，無磁滯后；
5、具有數(shù)據(jù)恢復(fù)、數(shù)據(jù)備份、掉電保護(hù)及錯(cuò)誤自診斷功能 ；
6、HART型指示器，二線制24VDC供電，4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出疊加HART協(xié)議；
7、通過HART通訊手操器可進(jìn)行參數(shù)組態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整 ；
8、與PC機(jī)串口連接，通過Windows程序，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)儀表進(jìn)行標(biāo)定 ；
9、可用于易燃、易爆危險(xiǎn)場(chǎng)合；
10、垂直、水平、上進(jìn)下出、底進(jìn)側(cè)出、側(cè)進(jìn)側(cè)出等多種安裝形式，法蘭或螺紋連接。
六、技術(shù)指標(biāo)：
1、測(cè)量范圍：水2.5～100000l/h（20℃）
2、量程比：10:1
3、精度等級(jí)：1.0、1.5、2.5
4、工作壓力：DN15、DN25、DN50為PN4.0MPazui大為10.0MPa、DN80、DN100為PN1.6MPazui大為6.4MPa
5、介質(zhì)溫度：-40℃～300℃
6、介質(zhì)粘度：DN15：η<5mPa·s（F15.1～F15.3）
η<30mPa·s（F15.4～F15.8）
DN25：η<250mPa·s
DN50～DN150：η<300mPa·s
7、環(huán)境溫度：液晶型：-40℃～85℃
指針型：-40℃～120℃
8、連接形式：法蘭（執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)DIN2501或按用戶提供法蘭標(biāo)準(zhǔn)制造）
9、儀表高度：250mm
10、電纜接口：M20*1.5
11、供電電源：24VDC二線制4～20mA或85～265VAC 50/60Hz（遠(yuǎn)傳型）
12、報(bào)警輸出：上限或下限瞬時(shí)流量報(bào)警 繼電器輸出（觸點(diǎn)容量zui大5A-250VAC）或集電極開路輸出（zui大100mA-30VDC內(nèi)部阻抗100Ω）。
13、脈沖輸出：累積脈沖輸出，zui小間隔每10秒一個(gè)脈沖（交流型）或每50毫秒一個(gè)脈沖。
14、液晶顯示：雙排液晶顯示，顯示瞬時(shí)流量及累積流量。
15、本安防爆：Exia II CT4。
16、測(cè)量管材質(zhì)：316不銹鋼（普通型）或內(nèi)襯聚四氟乙烯（防腐型）。
七、流量計(jì)的結(jié)構(gòu)：
1、高溫型結(jié)構(gòu)(G型)
高溫結(jié)構(gòu)型（G型）是用于介質(zhì)溫度過高或過低而需要對(duì)測(cè)量管采取保溫隔熱措施的介質(zhì)的流量測(cè)量。高溫型結(jié)構(gòu)是加大了測(cè)量管與指示器之間的距離來增加散熱、增加隔熱材料厚度，保證指示器工作在允許的環(huán)境溫度范圍內(nèi)。選型為"G"型。
G型金屬管流量計(jì)可以測(cè)量溫度達(dá)-80℃-+300℃的介質(zhì)的流量。
2、帶阻尼器裝置的結(jié)構(gòu)（Z型）
阻尼器結(jié)構(gòu)型用于流量計(jì)入口流量(壓力)不穩(wěn)定時(shí)的介質(zhì)流量測(cè)量，特別是對(duì)于氣體的測(cè)量。
3、夾套型結(jié)構(gòu)(T型)
夾套型結(jié)構(gòu)用于對(duì)需要伴熱或冷卻（如高粘度和易結(jié)晶）的介質(zhì)的流量測(cè)量。在夾套中通過加熱或冷卻介質(zhì)，流體不汽化和不結(jié)晶。
伴熱介質(zhì)的導(dǎo)入和導(dǎo)出連接,標(biāo)準(zhǔn)型要用HG20594-97 DN15 PN1.6法蘭,其它的法蘭規(guī)格連接可與生產(chǎn)廠標(biāo)明,夾套的壓力等級(jí)為1.6MPa.
夾套型流量計(jì)結(jié)構(gòu)見FA標(biāo)準(zhǔn)型流量計(jì)法蘭、外形尺寸圖。
4、高壓型結(jié)構(gòu)(Y型)
高壓型結(jié)構(gòu)用于被測(cè)介質(zhì)壓力大于標(biāo)準(zhǔn)的壓力等級(jí)的流量測(cè)量。目前FFM64系列的zui高壓力可以達(dá)到32MPa。另外高壓型流量計(jì)可提供內(nèi)置磁過濾器型，安裝高度均為350mm。FA、FB和FC型zui大壓力為10MPa。
八、轉(zhuǎn)換指示器：
轉(zhuǎn)換器實(shí)際上是將錐管內(nèi)浮子的高度轉(zhuǎn)換成所對(duì)應(yīng)的體積流量的刻度。從輸出信號(hào)來分：有就地顯示型和遠(yuǎn)傳信號(hào)輸出型：
1、就地顯示型：由就地指示器中的隨動(dòng)磁鋼與浮子內(nèi)磁鋼耦合，而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電動(dòng)指針通過刻度盤指示出此時(shí)流量
2、智能遠(yuǎn)傳型，由智能型指示器中的隨動(dòng)磁鋼與浮子內(nèi)磁鋼耦合，而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)傳感磁鋼及指針，通過一個(gè)磁傳感器將磁場(chǎng)變化轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)字濾波，微處理器處理，D/A輸出，LCD液晶顯示，來顯示出瞬時(shí)流量及累積流量大小。（如下圖所示）
九、在安裝時(shí)應(yīng)遵循以下步驟：
1、在安裝到工藝管道之前，應(yīng)拆卸所有安裝并檢查有沒有運(yùn)輸損壞；
2、為防止在運(yùn)輸途中,指示器中裝有固定指針的橡皮筋,接線前應(yīng)打開指示器左蓋把它輕輕取走，不要指針位置變化；
3、打開指示器右蓋，電纜線穿過電纜引入裝置后，按旋轉(zhuǎn)角變送器的接線圖接線后，旋緊壓螺母，使電纜固定，然后旋緊左右蓋的緊固螺釘，使指示器防水防塵；
4、儀表的上下游管道應(yīng)與儀表的口徑相同,連接法蘭或螺紋應(yīng)與儀表的法蘭和螺紋匹配，儀表上游直管段長度應(yīng)保證是儀表公稱口徑的5倍，下游直管段長度h2不少于250mm；
5、由于儀表的測(cè)量機(jī)構(gòu)采用的是磁傳遞，所以為了保證浮子流量計(jì)的性能，傳感器的安裝周圍至少100mm處，不允許有鐵磁性物質(zhì)存在；
6、儀表安裝前,工藝管道應(yīng)進(jìn)行吹掃，防止管道中滯留的鐵磁性物質(zhì)附著在儀表里，影響儀表的性能，甚至?xí)p壞儀表.如果不可避免，應(yīng)在儀表的入口安裝磁過濾器；
7、測(cè)量氣體的儀表,是在特殊壓力下的校準(zhǔn),如果氣體在儀表的出口直接排放到大氣，將會(huì)在浮子處產(chǎn)生壓降,并引起數(shù)據(jù)失真。如果是這樣的工況條件，應(yīng)在儀表的出口安裝一個(gè)閥門，以便能對(duì)所需流量值進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)浮子上維持標(biāo)校壓力時(shí)，氣體將在閥門處膨脹；
8、儀表的安裝形式分為垂直安裝和水平安裝，如果是垂直安裝形式，應(yīng)保證儀表的直度優(yōu)于1%；如果是水平安裝形式應(yīng)保證儀表的水平度優(yōu)于1%；
9、安裝在管道中的儀表不應(yīng)受到應(yīng)力的作用，儀表的出口和入口應(yīng)有合適的管道支撐,可以使儀表處于zui小應(yīng)力狀態(tài)；
10、產(chǎn)品與計(jì)算機(jī)等相關(guān)聯(lián)進(jìn)行標(biāo)校等操作時(shí)，必須在安全場(chǎng)所進(jìn)行。
十、安裝注意事項(xiàng)：
1．安裝前，管道應(yīng)進(jìn)行吹掃，防止雜質(zhì)損壞儀表。為保證儀表的正常使用，*在儀表的入口安裝磁過濾器；
2．測(cè)量容易結(jié)晶的介質(zhì)，應(yīng)使用帶夾套保溫型的類型；
3．水平安裝和垂直安裝時(shí)傾斜角度不能超過2°；
4．測(cè)量管道內(nèi)不允許有磁性物質(zhì)存在；
5．上下游管道應(yīng)該與流量計(jì)口徑相同，盡量保證前面5倍的管徑長度，后面2倍的管徑長度；
6．防腐型內(nèi)襯四氟的流量計(jì)，安裝時(shí)不能用力過猛，以免損壞四氟襯里；
7．安裝時(shí)避免流量計(jì)受到應(yīng)力的作用，注意排除外力干擾；
8．帶液晶顯示的流量計(jì)避免陽光的直接照射，以免影響流量計(jì)使用壽命；
9．對(duì)安裝在管道末端的，應(yīng)在流量計(jì)的后面安裝閥門，以增加背壓，避免流量計(jì)讀數(shù)偏低現(xiàn)象的出現(xiàn)。
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