0引言
   轉(zhuǎn)子流量計 是(shi)常用的節流(liu)式流量計之(zhī)一，具有結構(gou)簡單、制造💔容(rong)易🛀、測量範圍(wei)寬(量程比可(kě)達 10:1)、測量精度(du)較高(誤差±5％左(zuǒ)右)、示值直觀(guān)、維護方便🌈、壓(yā)損小等優點(dian)，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(shù)水平日益發(fa)展、測量精度(dù)需求不斷提(tí)🔞高的今天，計(ji)量工作者隻(zhī)有全面了解(jie)轉子流量計(ji)的結構原理(lǐ)、流㊙️量計算、量(liàng)值影響因素(su)與修正方法(fǎ)、以及流量計(jì)的選型、安裝(zhuang)要求，才能選(xuan)出符合需求(qiu)的計量儀表(biao)，實現測😄量效(xiao)果。希望本文(wen)給計量工作(zuo)者帶來些許(xu)🚶幫助。
1轉子流(liú)量計結構原(yuán)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(shì)從下向上逐(zhú)漸擴🏃張的錐(zhuī)形管，二是置(zhi)于錐形管中(zhōng)，可沿管中心(xīn)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(shǔ)材質制成。 玻(bo)璃或塑料材(cái)質的‼️錐形管(guǎn)上刻有流量(liang)刻度，透過錐(zhuī)管可看到🛀🏻透(tou)明🛀🏻流體中轉(zhuǎn)子的位置及(ji)所對應的刻(ke)度值； 金屬材(cái)質錐形管中(zhōng)轉子位置通(tōng)過磁性耦合(hé)等方式傳🤟遞(dì)管外，在面闆(pan)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(jī)轉子，對它産(chǎn)生一個作用(yong)力，力的大小(xiǎo)随流量大小(xiao)而變化；當流(liú)量足夠大時(shi)，所産生作用(yòng)力将轉子托(tuo)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(duì)轉子的作用(yòng)力等于轉❓子(zi)重量時，轉子(zi)因受力平衡(heng)而停留在某(mǒu)一位置；這個(ge)位置與流量(liang)有相互對應(ying)的✏️關系，據此(cǐ)位置，即可㊙️求(qiú)得流量值。
1.3 流(liú)量計算
   流量(liàng)計轉子在錐(zhui)形管中受三(sān)個力：重力、動(dòng)壓力和浮力(li)，三力平衡時(shi)，轉子重力=動(dòng)壓力+浮力。 當(dāng)流速變大或(huo)變小時，轉子(zi)将👌向上或向(xiàng)下移動，流體(ti)流動的截面(miàn)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(shi)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(zi)最大截面積(jī)。

結合(hé)公式（1），并參照(zhào)孔闆流量計(jì)流量與節流(liu)壓差間的關(guān)系方程式：

得(de)轉子流量計(ji)流量公式：

   其(qí)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(tǐ)物理性質等(děng)因素有關， 隻(zhī)能由實驗來(lái)确定）；A0-環 隙面(miàn)積 ，對應于轉(zhuan)子高度 h；近似(si)有：A0=ch；系 數 c 與轉(zhuan)子和錐形管(guan)的幾何形狀(zhuang)及尺寸有關(guān)；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(shi)可寫成：

   由公(gong)式（4）可知，轉子(zǐ)的停浮高度(du) h 與流量 qv成對(dui)應關系；根據(ju)🛀🏻高度☁️的不同(tong)來标刻流量(liàng)值，即可在實(shí)際應用中即(ji)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(gāo)度之間的對(dui)用關系也不(bu)同。 因受标定(ding)設備的限⭕制(zhi)，生産廠商不(bu)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(liang)值進行修正(zheng)，以保證精度(dù)。
   對于液體，其(qí)密度爲常數(shu)，隻需修正被(bei)測液體和标(biao)定☂️液體🌂不同(tóng)造成的影響(xiǎng)即可；而氣體(tǐ)因具有可壓(ya)縮性，還應👉考(kao)慮标定狀态(tài)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(wei)：溫度 T=293.16K，絕對壓(yā)力 p=101325Pa。根據流量(liang)計算公式，進(jìn)💋行如下分析(xī)：
一方面，設定(ding)在标定狀态(tai)下，測量标定(dìng)流體的流量(liang)公式爲：

式中(zhong)：Qv0-标定狀态下(xià)标定流體的(de)流量示值 ；a0-标(biao)定狀态标定(dìng)流體🏃‍♂️的❤️流量(liàng)系數；ρ0-流體在(zai)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(liàng)被測流🙇🏻體的(de)流㊙️量👅公式爲(wèi)：

式中：Qv-工作狀(zhuang)态下被測流(liú)體的流量示(shi)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(zhuang)态下的密度(du)🔆。
由式（5）和式（6）可(kě)以看出，在實(shí)際工作狀态(tài)下，被測流體(ti)🈲的💞實👌際流㊙️量(liang)🐅爲 qv，但轉子在(zài)高度 h 處，轉子(zǐ)流量計的顯(xiǎn)💘示仍🚶‍♀️然是 qv0。 比(bǐ)較式（5）和式（6），可(ke)以得出 Qv和 Qv0之(zhi)間的關系，即(ji)流量修正公(gong)式💯爲:

實驗表(biao)明，流量系數(shù) 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(dù)與标定流體(ti)的黏度相差(chà)不大時，或在(zai)流量系💜數 a 爲(wei)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(bèi)測流體的黏(nian)度相對标定(ding)流體的黏度(du)相差較⭐大，則(ze)應考慮黏度(dù)差異對實際(ji)流量系數 a 與(yu)标定流量系(xì)數 a0間的差異(yi)，參照式（8）進行(háng)修正或進行(hang)實際标定，不(bu)能簡單地👣認(ren)爲 a＝a0。
2.2 流體密度(du)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(liu)體的測量示(shi)數通常采用(yong)水爲💁參照流(liu)體，在标定狀(zhuàng)态下進行标(biao)定。 實際測量(liàng)非水液體流(liu)量時，隻需修(xiu)正被測液體(ti)和标定液體(tǐ)（水）之間密度(dù)📐差異而造成(chéng)的影響，即可(kě)按（8）式進行修(xiū)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(xiū)正
   流量計對(duì)氣态類流體(ti)的測量示數(shù)采用空氣爲(wèi)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(xiang)較♊大，故不僅(jǐn)應随着被測(cè)氣體與标定(dìng)氣體之間的(de)密度不同進(jìn)行換算，而且(qie)要随工作狀(zhuang)💛态時溫度和(he)壓力與💔标定(dìng)狀态的不同(tóng)進行修正換(huàn)算。爲簡化氣(qì)體流量值的(de)修正，一般可(kě)以忽略黏度(dù)對流量系數(shù)的影響，而且(qie)，對于氣體來(lai)說，由于 ρt＞＞ρ0，ρt＞＞ρ，則由(you)（8）式可得:

   測量(liàng)非标定狀态(tai)下的空氣流(liú)量時，可直接(jiē)使用式（9）計算(suàn)。但 ρ 爲被測氣(qi)體在工作狀(zhuang)态下的密度(dù)，實際使用起(qi)來較爲不🐪便(bian)。爲此，可以将(jiāng)流體密度和(he)所處狀态分(fèn)開修正，即先(xiān)在标定狀态(tài)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(wèi)：

   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(dui)壓力 ；T0-标🚶‍♀️定狀(zhuàng)态下的絕對(dui)溫度；T-工作狀(zhuang)态下的絕對(dui)溫度；ρ′-被測氣(qi)體在标定狀(zhuàng)态下的密度(du)。2.3 流量系數修(xiū)正
2.3.1 流量系數(shu)與轉子形狀(zhuàng)的相關性
   由(yóu)式(4)可以看出(chū)，流量系數也(ye)是影響測定(dìng)結果的一個(ge)重要參㊙️數。它(tā)因轉子的形(xíng)狀不同而有(yǒu)所不同。雖然(rán)轉子形狀是(shi)🤞制造廠按儀(yí)表結構和流(liú)量測量範圍(wei)選擇合适形(xíng)狀而設計的(de)， 不屬于使📐用(yòng)者考慮的範(fan)疇，但使用者(zhe)應了解轉子(zǐ)形狀與測量(liàng)值準确程度(du)的關系。
   一般(ban)情況而言，測(cè)量同種流體(tǐ)時，哪種形狀(zhuàng)的轉子🈲在錐(zhuī)形管中的高(gao)度越高，則使(shǐ)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(yi)特點，選擇更(gèng)爲适合自身(shen)需求的轉子(zǐ)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(liàng)系數主要受(shòu)雷🔴諾數♌ Re 影響(xiǎng)。當雷諾數 Re 較(jiao)小時，流量系(xi)數随雷諾數(shù) Re 變化🛀🏻而變❤️化(hua)，此時需🏃🏻‍♂️要對(dui)進行關于流(liu)量系數的修(xiū)正（見式 7）；當雷(léi)諾數達到一(yī)定值 Remin（臨界雷(lei)諾數）後，流量(liàng)♻️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(nán)♌找到一個通(tōng)用的理論公(gong)式來描述流(liu)量系數和雷(lei)諾數的關系(xi)。
   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(duō)困難。 如果需(xū)要進行準确(què)的計量，使用(yong)🌈者可讓制造(zào)商用實♊際流(liu)體對流量計(ji)刻度進行校(xiào)🛀準，如此可直(zhí)接😘得到工🤩作(zuò)環境下的真(zhēn)實量值，不必(bì)再進行各種(zhong)修正。
3選型與(yu)安裝技術分(fen)析
3.1 轉子流量(liang)計的種類
   按(an)錐形管材質(zhì)的不同，大體(ti)可分三類。其(qí)中： 玻璃管轉(zhuǎn)子流量計 結(jié)構簡單，成本(ben)低，易制成防(fang)腐蝕性儀表(biao)，還具有透♉明(ming)度💋高、讀數直(zhi)觀、不易破裂(liè)、重量輕、壽命(ming)長、安裝連🈲接(jie)方便等優點(dian)。 塑料管轉子(zǐ)流量計 則具(ju)有體積小、重(zhong)量輕、錐管不(bú)易破碎、耐腐(fu)蝕等特點。
   金(jin)屬管浮子流(liú)量計 可測量(liàng)液體、氣體流(liú)量，特别适宜(yi)低流速小流(liu)量的🧡介💋質測(cè)量，可提供瞬(shùn)時流量、累積(ji)流量顯示，或(huo)通過輸出标(biāo)準信号，實現(xian)流量💃🏻指示、積(ji)算、記錄、控制(zhi)和報警等功(gōng)能。
3.2 選型分析(xī)
爲保證測量(liàng)數據的精度(dù)，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(liú)體爲中小流(liú)量 ，壓 力小于(yu) 1MPa，溫 度低于 100℃，透(tou) 明無毒，無燃(ran)燒爆炸危險(xiǎn)，對玻璃無腐(fǔ)蝕無粘附，一(yi)般可采用玻(bo)👌璃管轉子流(liú)量計。
（2）在空間(jiān)相對較小 ，撐(cheng)重力弱的管(guan)路環境 ，流體(tǐ)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(xiao)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(mó)損物質，對不(bú)鏽鋼無腐蝕(shi)性,可選普通(tong)型金屬管轉(zhuǎn)子流量計；若(ruo)流體有腐蝕(shí)性，應采用防(fang)腐型金屬管(guan)轉🧡子流量計(ji)；若流體易結(jie)晶或汽化或(huò)高粘度，應選(xuǎn)用帶夾套并(bìng)📐帶伴熱或冷(leng)卻接口的 金(jin)屬管轉子流(liu)量計 。在高溫(wēn)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(zǐ)流量計。
（4）若流(liu)體壓力不穩(wěn)定，尤其用于(yú)氣體測量時(shí)，應選具阻尼(ní)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(liu)量計正常工(gong)作、準确測量(liang)的必要條件(jian)。 一般應😄遵循(xun)如下要求：
（1）轉(zhuǎn)子流量計須(xū)垂直安裝，流(liu)體自下而上(shang)流過流量計(jì)🏃🏻,垂直🎯度優于(yu) 2°。
（2）進口應有 5 倍(bei)管道直徑以(yi)上的直管段(duàn)，出口應有 250mm 直(zhi)管🧡段。
（3）安裝位(wei)置适當加裝(zhuang)管道支撐。
（4）流(liu)量計旁應加(jiā)裝旁路管道(dào)和旁路閥，在(zai)下遊安裝單(dan)向閥♌。
（5）測量流(liu)體若爲髒污(wū) 介質或含有(yǒu)固體雜質,須(xū)在進口處😘加(jiā)裝過濾器和(hé)定期清洗裝(zhuāng)置。
（6）測量流體(tǐ)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(jin)量避免陽光(guang)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(jie)構簡單，原理(lǐ)亦不複雜，但(dàn)是，由于流量(liang)❌計量特性與(yǔ)流體屬性的(de)相關性、以及(jí)流體物理性(xìng)質的千🧑🏾‍🤝‍🧑🏼差萬(wàn)别，使得流量(liang)計量技術應(ying)用變得非🛀常(cháng)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(liú)體測量的難(nán)度。因此，本☂️文(wen)隻是作者一(yī)些經驗認識(shí)和技術分析(xī)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(zhen)知灼見。

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