流量计系列产品
 
 

金属管浮子流量计的选型及安装

发布时间:2017-11-16
 

摘要:本文介绍了金属管浮子流量计的选型及安装。
金属管浮子流量计是目前工业和实验室中广泛应用的一种小流量测量仪表,可以连续测量封闭管道内液体、气体和蒸汽的体积流量,安装形式多样化,适应性强,全金属结构,小型化,适宜各种介质的流量测量, 适宜各种恶劣环境,功能齐全,现场指示,输出4~20mA、报警信号,隔爆型,本安型防爆,测量构件采用经典锥管、浮子型,广泛应用于国防、化工、石油、医药等工业部门的流量检测及工业过程控制中。但由于对浮子流量计的流量修正概念不清,不甚理解,安装方式不符合要求,用户在选表和用表时往往出现差错而影响流量计的正常选择和使用。
一、选型
制造厂家在进行流量设计和标定时只能用水和空气来代表一般的液体和气体,《选型样本》所供选择的流量均是用水和空气表示的。浮子流量计用于不同的介质和不同的状态(比如气体的压力和温度等)。根据其测量原理在上述情况下尽管浮子在测量中停留在同一高度,但其所代表的流量值不同,要想选择流量计的规格、现场使用好仪表,就要知道它们的关系即进行流量换算。(即使是实流刻度也需要在选表和标定时进行流量换算)
换算的依据主要有两个:浮子流量计的理论计算公式和理想气体的状态方程。
金属管浮子流量计的理论计算公式:

式中:Q—体积流量
a—流量系数
F1—浮子最大直径与其同高度锥管横截面之间的环隙面积
g—重力加速度
Vf—浮子的体积
Pf—浮子的密度
ρ—被测流体的密度
A—浮子的最大截面积(式中的单位为cm、g、s制)
理想气体的状态方程

式中:P0、P1—两种状态下的绝对压力
T0、T1—两种状态下的绝对温度(开尔文温度)
V0、V1—两种状态下的体积
(在这里忽略压缩系数的影响——压力不高、精度要求不高的情况下。否则在等式两边的分母分别乘以压缩系数Z0、Z1)
从理想气体的状态方程又可以演绎以下两种关系:

式中:M—介质的质量
ρ—介质的密度
Q—介质的流量
流量换算公式:
浮子流量计的理论计算公式(1)是流量换算的基本公式,当流量计制造好以后,公式中的诸多项(都将是常数),如果测量不同的介质浮子停留在相同的位置(即相同),那么它们流量之间的关系将如下式:

因此它们的流量换算仅仅与它们在测量状态下的密度有关,实质是密度换算液体的测量和换算流量计用于液体流量测量时制造厂是用常温下清洁的水作为校验液来校准的,若被测介质的密度与水的密度不同时,选表时应根据前述对被测介质的流量进行换算。公式如下:

式中:Q1—被测介质的实际流量(工作状况下的流量)
Q0—换算成水的流量
Kp—体积流量的密度修正系数
Pf—浮子部件的密度:7900Kg/m3
ρ0—20℃时水的密度:998.2kg/m3
ρ1—被测介质的密度:kg/m3
气体的测量和换算
流量计用于气体流量测量时制造厂是用空气校准的(20℃、101.325kPa)若被测气体的参数和工作状态与制造厂规定的不同时,流量计示值读数进行修正。
从公式(1)中可以看出由于各种气体的密度与浮子密度相比可以忽略不计,公式(6)变为:

这里所表示的是工作状态下的流量和密度,为方便应将单位统一到标准状态,用公式()和()将其转化成和(标准状态)。因此选表时应根据前述对被测介质的流量用下列公式进行换算:(公式中和前面的含义不一样)

式中:Q1—被测气体工作状况下的流量换算到标准状态下的流量(Nm3/h)
Q0—换算成标准状态下空气的流量(Nm3/h)
ρ1—标准状态下被测气体的密度(Kg/m3)
ρ0—标准状态下空气的密度:(1.205Kg/m3)
P1—被测气体工作状况下的绝对压力(表压+大气压)MPa
P0—标准状态时的压力(0.101325MPa)
T1—被测气体工作状况下的开尔文温度
T0—标准状态时的开尔文温度(293.15K)
Kρ—气体的密度修正系数
Kp—气体的压力修正系数
Kf—气体的温度修正系数应用实例
根据换算公式在选用仪表时实质的问题就是求Q0,求出Q0再将其靠在相应产品的标准流量规格上, 选出合适的仪表型号。
例题1已知用户现场待测介质密度为ρ1=800kg/m3,其流量为Q1=500h/h,计算应选取何种规格的仪表?
解:根据上式将数值代入有

由此可选用标准刻度(AM系列)500L/h。
通过换算,我们对应相关厂家的选型样本就可看出用DN15口径的浮子流量计进行测量比较合适。
例题2若用户的被测气体为乙炔(密度为1.091kg/Nm3)压力为3kgf/cm2,温度为25℃,流量为10m3/h时,其换算为空气的流量是多少?

通过换算,我们对应相关厂家的选型样本就可看出用DN15口径的浮子流量计进行测量比较合适。
二、为了提高流量计的测量精度,流量计在使用前必须正确安装
1、安装使用流量计之前一定要将管道内的焊渣、杂物吹扫清洗干净!
2、流量计竖直安装,倾斜度不大于2°,以免影响测量的准确度,进口前应有五倍公称口径以上长度的直管段。
3、若流量计的自重在一般安装情况下能引起过大的应力或震动时,应增加固定流量计的支撑。
4、流体在锥管内的流动方向由下而上不得倒流,如有可能,特别是有水锤作用时,应在流量计下游安装单向逆止阀。为便于观察和维修,一般最好装有旁通管路。
5、若被测流体为大的脉动流,应在流量计的上游安装适当尺寸的缓冲器或定值器以消除或减弱脉动,同时流量计最好采用阻尼型。
6、用于测量气体是,为使流量计稳定工作,被测气体压力一般应大于0.1Mpa,流量计上游侧阀门全开,用下游阀门调节流量,而且下游阀门应安装在流量计出口直径5倍长度的直管段内,不得远离。
7、若被测流体较脏或含有导磁颗粒时,应在流量计的上游安装过滤器或磁过滤器。
8、流量计的指示器和指示转换器严禁大于1000高斯的强磁场接触,本型号流量计集中使用时他们的间距不得小于0.3米!
三、结束语
金属管浮子流量计作为过程控制仪表,可以适应高温、高压、强腐蚀、剧毒
等多种苛刻环境,较少的可动部件、便于维护,解决了生产中的许多难题。金属管浮子流量计以其卓越的性能被越来越多的用户所青睐。而熟练掌握浮子流量计的流量换算对正确选表和用表至关重要。因此只有掌握了浮子流量计的仪表选型和正确安装,才能正确选择性能和价格比较高的类型。