浮子流量計，也被稱為轉子流量計，是流量測量領域中一種應用極為廣泛的儀表。其核心原理基于浮子在垂直的錐形管內，會隨著流體流量的變化而產生升降運動，進而改變浮子與錐形管之間的流通面積，以此來實現對體積流量的精準測量。在美國與日本，它常被叫做變面積流量計或面積流量計。浮子流量計的發展歷史源遠流長，早在 20 世紀初便已問世。在過去的一百多年里，伴隨著材料科學、制造工藝以及電子技術的持續進步，浮子流量計經歷了多次技術革新與優化。從最初較為粗糙的結構，到如今高精度、智能化的產品，它逐漸成為了工業生產、科學研究等眾多領域的流量測量工具。

在全球范圍內，浮子流量計的應用數量占比相當可觀。1985 年，英國對 72 家企業的 17000 臺流量儀表展開抽樣調查，結果顯示浮子流量計的占比達到了 19.2%。而在我國，1996 年浮子流量計的產量預估處于 15 萬至 17 萬臺之間，其中玻璃管浮子流量計約占 95%。近年來，隨著國內工業自動化程度的不斷提升，對浮子流量計的需求也在持續增長，產品種類日益豐富，技術水平逐漸向標準靠攏。

浮子流量計的流量檢測元件主要由一根自下往上逐漸擴大的垂直錐形管，以及一個能夠沿著錐管軸上下移動的浮子構成。當被測流體從下往上流經錐管和浮子所形成的環隙時，浮子的上下端會產生壓力差，這個壓力差會形成一個推動浮子上升的力。以常見的水在管道中流動為例，當水流通過浮子與錐形管的間隙時，浮子下方的水壓明顯大于上方，這種壓力差就會驅使浮子向上運動。當這個上升力大于浸在流體中浮子自身的重量時，浮子便開始上升，此時環隙面積會隨之增大，環隙處的流體流速會立刻下降，浮子上下端的差壓也會隨之降低，作用于浮子的上升力同樣減小，直至上升力與浸在流體中浮子的重量達到平衡，浮子就會穩定在某一高度。浮子在錐管中的高度與通過的流量之間存在著明確的對應關系，通過預先標定好的刻度，操作人員便能夠直觀地讀取流量數值。并且，隨著現代傳感器技術的發展，一些高精度的浮子流量計還能夠將浮子的位置信息轉化為電信號，實現遠程數據傳輸與監控。

口徑在 15 - 40mm 的透明錐形管浮子流量計，其典型結構中，透明錐形管通常是硼硅玻璃制成，也就是我們通常所說的玻璃管浮子流量計。這類流量計的流量分度方式多樣，有的直接將刻度刻在錐管外壁，方便現場工作人員直接讀數；也有的在錐管旁另外安裝分度標尺，使得讀數更加清晰、準確。錐管內腔主要有圓錐體平滑面和帶導向棱筋（或平面）這兩種類型。浮子在錐管內既可以自由移動，也可以在錐管棱筋的導向下移動。對于較大口徑平滑面內壁的儀表，有的還采用導桿導向，以此確保浮子在測量過程中能夠穩定運行，有效避免因流體波動等因素導致浮子晃動，進而影響測量精度。玻璃管浮子流量計憑借其結構簡單、成本較低、讀數直觀等優點，在一些對精度要求不是特別高、測量環境較為安全的場合，如實驗室小型液體流量測量、普通工業用水流量監測等，得到了廣泛應用。

典型結構通常適用于口徑 15 - 40mm 以上的儀表。錐管和浮子共同構成了流量檢測元件。套管內有導桿的延伸部分，通過磁鋼耦合等先進方式，將浮子的位移傳遞給套管外的轉換部分。轉換部分主要有就地指示和遠傳信號輸出這兩大類型。除了常見的直角安裝方式的結構，還有進出口中線與錐管同心的直通型結構，通常用于口徑小于 10 - 15mm 的儀表 。金屬管浮子流量計由于采用金屬材質，使其具備更強的抗壓、耐高溫能力，能夠適用于一些對環境要求極為苛刻的工業場景，如石油化工行業中的高溫高壓液體流量測量、熱電廠中的高溫蒸汽流量監測等。而且，金屬管浮子流量計在防護等級、抗震性能等方面也具有明顯優勢，能夠在復雜的工業環境中穩定運行。

可分為透明錐形管和金屬錐形管。透明錐形管材料大多采用玻璃，也有部分使用透明工程塑料，如聚苯乙烯、聚碳酸酯、有機玻璃等制成。玻璃管具有良好的透明度，便于操作人員清晰觀察浮子位置和流量變化情況，但無導向結構的玻璃管儀表在測量氣體時，若操作不當容易發生擊碎現象；而工程塑料材質則具有不易擊碎的優點，同時重量較輕，成本相對較低，在一些對安全性要求較高、測量精度要求適中的場合，如食品飲料行業的液體流量測量，具有一定的應用優勢。金屬管錐形管浮子流量計與透明錐形管浮子流量計相比，能夠用于更高的介質溫度和壓力環境，并且不存在玻璃管被擊碎的風險，特別適用于高溫、高壓、強腐蝕性等惡劣工況，如化工原料生產、污水處理等行業。

分為就地指示型和遠傳信號輸出型。就地指示型中，有些透明管浮子流量計以就地指示為主，同時裝有接近開關，能夠作為流量上下限報警信號輸出。當流量超過或低于設定的閾值時，會及時發出警報，提醒操作人員及時進行調整，確保生產過程的穩定運行。有些就地指示型金屬管浮子流量計外形與遠傳信號輸出型相同，只是將浮子位移通過磁耦合傳出，經過連桿凸輪等線性化機構處理后進行就地指示。遠傳信號輸出型儀表的轉換部分會將浮子位移量轉換成電流或氣壓模擬量信號輸出，分別成為電遠傳浮子流量計和氣遠傳浮子流量計。這兩種遠傳型流量計便于實現遠程監控和自動化控制，在大型工業生產線上，如汽車制造、鋼鐵冶煉等行業，能夠通過遠程監控中心實時掌握流量數據，及時調整生產參數，提高生產效率和產品質量。

分為液體用、氣體用和蒸汽用 3 種。實際上，多數浮子流量計同一儀表對于液體和氣體都能進行測量，結構具有通用性。不過，我國浮子流量計行業標準對流量上限有著明確要求，為液體設計的儀表用于氣體時往往不符合要求，因此需要為氣體另行設計浮子和錐管，從而分成了液體和氣體兩種系列。測量蒸汽時，只能使用專門設計的金屬管浮子流量計，或者在標準型儀表上加裝附加構件，以適應蒸汽的高溫、高壓特性，確保測量的準確性和可靠性。例如，在熱電廠的蒸汽流量測量中，就需要使用經過特殊設計的金屬管浮子流量計，以滿足高溫、高壓蒸汽的測量需求。

分為全流型和分流型。全流型是指被測流體全部流過浮子流量計；分流型則只有部分被測流體流過浮子等流量檢測部分，它由裝載在主管道上的標準孔板（或均速管）和較小口徑浮子流量計組合而成，適用于管徑大于 200mm 的較大口徑流量且只需就地指示的場所，價格較為低廉 。分流型浮子流量計結構上又分為分離型和一體型兩種。分離型便于安裝和維護，可根據實際需求靈活組合，在一些需要經常對流量計進行檢修、更換部件的場合具有優勢；一體型則結構緊湊，占用空間小，安裝更為簡便，適合在空間有限的工業現場使用，如小型工廠的管道流量測量。

適用于小管徑和低流速的情況。常用儀表口徑在 40 - 50mm 以下，最小口徑能做到 1.5 - 4mm ，可測量低流速小流量。以液體為例，口徑 10mm 以下玻璃管浮子流量計滿度流量時，流速僅在 0.2 - 0.6m/s 之間，甚至低于 0.1m/s；金屬管浮子流量計和口徑大于 15mm 的玻璃管浮子流量計流速稍高，在 0.5 - 1.5m/s 之間。在一些實驗室微小流量測量、小型管道流體監測等場景中，浮子流量計能夠充分發揮其優勢，提供準確的流量數據。比如在生物制藥實驗室中，對各種試劑的微量流量測量有所要求，浮子流量計能夠滿足這種高精度、小流量的測量需求。

可用于較低雷諾數，選用對粘度不敏感形狀的浮子，流通環隙處雷諾數只要大于 40 或 500 ，雷諾數變化時流量系數就能保持常數，即流體粘度變化不影響流量系數，這數值遠低于標準孔板等節流差壓式儀表雷諾數的要求。在測量一些高粘度流體時，浮子流量計依然能夠穩定工作，保證測量精度，而其他類型的流量計可能會受到粘度影響而產生較大誤差。例如在油漆生產過程中，需要對高粘度的油漆原料進行流量測量，浮子流量計就能夠準確測量，確保生產配方的準確性。

大部分浮子流量計對上游直管段沒有要求，或者要求不高。相比其他一些需要較長上游直管段來穩定流場的流量計，浮子流量計在安裝上更加靈活方便，可節省管道安裝空間和成本，尤其適用于一些空間有限的工業現場。在一些老舊工廠的管道改造項目中，由于空間受限，浮子流量計的這一優勢就能夠得到充分體現，降低了改造難度和成本。

有較寬的流量范圍度，一般為 10:1，可以做到 5:1，最高 25:1 ，流量檢測元件的輸出接近線性，壓力損失較低。在實際應用中，能夠滿足不同流量范圍的測量需求，并且線性輸出特性便于數據處理和分析，較低的壓力損失也減少了能源消耗，提高了系統的運行效率。例如在城市供水系統中，不同時段的用水量差異較大，浮子流量計能夠在寬流量范圍內準確測量，為供水調度提供可靠的數據支持。

玻璃管浮子流量計結構簡單、價格低廉，現場指示流量使用方便，但有玻璃管易碎的風險，尤其是無導向結構浮子用于氣體時；金屬管浮子流量計沒有錐管破裂的風險，使用溫度和壓力范圍比玻璃管浮子流量計更寬。在一些對成本敏感且使用環境較為安全的場合，玻璃管浮子流量計是不錯的選擇；而在高溫、高壓、高振動等惡劣環境下，金屬管浮子流量計則更具優勢。比如在普通居民小區的自來水流量監測中，玻璃管浮子流量計成本低、安裝方便；而在石油開采的井下作業中，金屬管浮子流量計能夠適應高溫、高壓、高振動的惡劣環境。

大部分結構的浮子流量計只能用于自下向上垂直流的管道安裝，且應用局限于中小管徑，普通全流型浮子流量計不能用于大管徑，玻璃管浮子流量計最大口徑 100mm，金屬管浮子流量計為 150mm，更大管徑只能用分流型儀表。在管道設計和安裝時，需要充分考慮浮子流量計的這一特性，合理選擇安裝位置和流量計類型。在大型市政工程的大管徑供水管道中，就需要使用分流型浮子流量計來滿足流量測量需求。

當使用流體和出廠標定流體不同時，要對流量示值進行修正。液體用浮子流量計通常以水標定，氣體用空氣標定，若實際使用流體密度、粘度與之不同，流量就會偏離原分度值，需要換算修正。在實際應用中，需要根據實際測量流體的特性，查閱相關的修正系數表或使用專業的計算軟件進行修正，以確保測量結果的準確性。例如在化工生產中，使用不同密度和粘度的化工原料時，就需要對浮子流量計的示值進行準確修正，保證生產過程的精準控制。

主要測量對象是單相液體或氣體，液體中含有微粒固體或氣體中含有液滴通常不適用，因為浮子在液流中附著微?；蛭⑿馀輹绊憸y量值。例如在測量含有雜質的污水時，浮子可能會被雜質卡住或表面附著雜質，導致測量不準確；在測量含有水霧的氣體時，水霧會在浮子表面凝結，影響浮子的正常運動和測量精度。在污水處理廠的污水流量測量中，如果污水中雜質較多，就不適合使用浮子流量計，而應選擇其他更合適的流量計。

如果只需要現場指示，首先考慮價格便宜的玻璃管浮子流量計，要是溫度、壓力條件不滿足，就選用就地指示金屬管浮子流量計。玻璃管浮子流量計應選擇帶有透明防護罩的，用于氣體時要選用導桿或帶棱筋導向的儀表，以提高其安全性和穩定性。如果需要遠傳輸出信號作總量積算或流量控制，一般選用電信號輸出的金屬管浮子流量計。要是環境氣氛有防爆要求，且現場有控制儀表用氣源，優先考慮氣遠傳金屬浮子流量計，若選用電遠傳儀表則必須是防爆型。在化工生產車間等易燃易爆環境中，氣遠傳金屬浮子流量計能夠確保在安全的前提下實現流量的遠程監測和控制。在煉油廠的生產區域，就需要使用符合防爆要求的氣遠傳金屬浮子流量計來測量各種易燃易爆氣體的流量。

測量不透明液體時，選擇金屬管浮子流量計較為常見，也可選擇帶棱筋錐形管的玻璃管浮子流量計。測量溫度高于環境溫度的高粘度液體和降溫易析出結晶或易凝固的液體，應選用帶夾套的金屬管浮子流量計，通過夾套中的加熱介質或冷卻介質，保持被測液體的流動性和穩定性，確保測量的準確性。在石油開采和輸送過程中，經常會遇到高粘度原油，帶夾套的金屬管浮子流量計能夠有效應對這種情況。在油田的原油輸送管道中，帶夾套的金屬管浮子流量計可以通過加熱介質保持原油的流動性，準確測量原油流量。