浮子流量计选用考虑要点

浮子流量计应用概况

    浮子流量计作为直观流动指示或测量精确度要求不高的现场指示仪表,占浮子流量计应用的 90 %以上,被广泛地用在电力、石化、化工、冶金、医药等流程工业和污水处理等公用事业。有些应用场所只要监测流量不超过或不低于某值即可,例如电缆惰性保护气流量增加说明产生了新的泄漏点。循环冷却和培养槽等水或空气减流断流报警等场所可选用有上限或下限流量报警的玻璃管浮子流量计。

    环境保护大气采样和流程工业在线监测的分析仪器连续取样,采样的流量监控也是浮子流量计的大宗服务对象。作为流程工业液位、密度等其他参量的吹流测量法(参见图 6 . 9 )中,定流量测量和控制的辅助仪表,应用得非常普遍,亦占有相当份额。

    带信号输出远传金属管浮子流量计在流程工业常用作流量控制检测仪表或管线混合配比,如给水处理过程控制原水加药液的配比量。

 

浮子流量计类型和结构选择

    浮子流量计主要测量对象是单相液体或气体,液体中含有微粒固体或气体中含有液滴通常并不适用。因为浮子在液流中附着微粒或微小气泡均会影响测量值,例如微流量仪表使用一段时期后浮子附着肉眼觉察不出的附着层,也会改变流量示值百分之几。

    如只要现场指示,首先考虑价廉的玻璃管浮子流量计,如温度、压力不能胜任则选用就地指示金属管浮子流量计。玻璃管浮子流量计应选带有透明防护罩,一旦玻璃锥管破裂,可挡住流体正向散溅,以作紧急处理。用于气体时应选用导杆或带棱筋导向的仪表,以避免操作不慎浮子击碎锥管。如需要远传输出信号作总量积算或流量控制,一般选用电信号输出的金属管浮子流量计。如环境气氛有防爆要求而现场又有控制仪表用气源,则优先考虑气远传金属管浮子流量计,若选用电远传仪表则必须是防爆型。

    测量不透明液体时选择金属管浮子流量计较为普遍,但也可选择带棱筋锥形管的玻璃管浮子流量计,借助浮子大直径与棱筋接触的痕迹,以判读浮子的位置。

    测量温度高于环境温度的高粘度液体和降温易析出结晶或易凝固的液体,应选用带夹套的金属管浮子流量计。

 

浮子流量计按实际使用介质密度选择仪表流量范围

    这里所谓实际使用状态介质密度,液体是指使用时的密度,气体指使用状态下的密度,或标准状态下密度进行使用压力和温度的修正。通常仪表刻度的流量范围,液体是常温水标定值,气体是空气标定换算到工程标准状态( 20 ℃ , 0 . 10133M Pa )的值。将实际使用密度按式( 6 . 4 )或式( 6 . 5 )换算后再选择合适的流量范围和口径,但必须是使用介质粘度与标定介质粘度相接近,亦即认为 a 不变的前提下使用。

浮子流量计

浮子流量计浮子形状和粘度影响

浮子流量计

    浮子形状不属于使用者选择的范畴,制造厂是按仪表结构和流量范围选择合适形状而设计的,典型浮子形状如图 6 . 11 所示。但是使用者应了解所使用浮子的特点和流量示值受流体粘度影响的程度。图 6 .11 中箭头表示流量示值读数位置或流量测量基准点。球形浮子 1 通常用于 DN6 一 DN10 以下小型透明锥形管仪表。浮子 6 、 12 、 13 、 14 在大直径处带有斜切槽或带斜面通孔导板,测量时会绕本身轴线旋转,其中浮子 6 现较多用于医疗呼吸量的监测,已较少在工业上应用。浮子 3 与( a )、( b )、( c )三类各浮子相比重,具有大的流量;浮子 9 则重量轻,流量小,所配用的浮子流量计具有小压力降,通常用于气体流量测量。锥状浮子(或称浮塞) 14 具有两个不同锥度段,在 10 %一 20 %满度流量的低流量范围内扩大分度长度,使能在低流量时准确获取流量变化信息,较多应用于软化装置等水处理领域。

浮子流量计

    流量基本方程式( 6 . 1 )未包含流体粘度参数,但流量系数 a 在环形通道雷诺数 Re (环)低于某值时不是常数而随 Re (环)而变,而 Re (环)与流体粘度成反比。图 6 . 12 所示是三种形状浮子 Re (环)一 a 的关系曲线。 Re (环)取决于流体粘度、浮子大直径和其所在位置锥管内直径比、环形通道中的流速,对于设计已定在运行中的仪表,影响 Re (环)的因素是流体粘度。不随 Re (环)而变的 a 值, A 型浮子为 0 .96 % , B 型为 0 . 76 , C 型为 0 . 61 。此外,还有常用的球形浮子, a 约为 0 . 99 。流量系数因浮子形状而有较大差异。 A 型、 B 型和 C 型三种浮子 a 为常数的下限 Re (环)分别约为 6000 , 300 和 40 。

    对设计已定某一口径和流量范围的仪表,亦即有一个粘度上限值,小于粘度上限值流量示值将不受流体粘度影响,选用时要考虑流体粘度是否超过上限值。有些型号浮子流量计同一口径不同流量范围的浮子形状是相同(重量不同,粘度上限值相近);而还有一些型号则浮子形状不同,就有不同粘度的上限值。

    国外有些制造厂在样本、使用说明书或仪表选用手册提供仪表粘度上限值;也有附粘度修正曲线图族,但近年少见附有这些修正曲线,而要用户向他们咨询,按用户使用流体粘度等物性,提供由计算机所得的修正值。只有部分制造厂提供粘度上限值或粘度修正,很多未提供这方面的数据。

    锤式浮子(图 6 .11 中 12 、 13 、 14 、 15 号浮子)受流体粘度影响较大,用于液体因各类液体的粘度差别很大,选用时要特别注意。即使粘度变化不大,如室温范围内水从 5 ℃ 升高到 40 ℃ ,水的运动粘度从 1 . 52x10 -6 m2 / s 下降到 0 . 66xl10 -6 m2 / s ,也有相当影响。口径 15~ 40mm LzB 型玻璃管浮子流量计(图 6 . 11 中 3 号浮子)温度影响量(主要是粘度变化因素)在( 0 . 1 %一 0 . 25 % ) / ℃ 范围内,口径 6mm 仪表则高达 1 % / ℃ 左右。用于气体时,除氢、氦气外各种气体和空气之间的运动粘度差别不大,除小口径低流量仪表以外(如 6mm 口径仪表用于氦气作气体密度修正后,受粘度影响比空气小 10 %、 30 % ) ,可以不考虑粘度对流量示值影响。

 

浮子流量计示值分度、精确度和范围度

    直读型仪表的流量示值分度有 D / d 比分度、百分率分度、直接流量分度和毫米分度四种。 D t / d 比分度是以浮子直径 d 与相应锥管内径 D t ,的比值表示,产品甚少采用;百分率分度是以满度流量作为 100 % ,其优点是流体物性或工况变化,流量读数转换方便;直接流量分度是以指定流体的工况条件或以标定条件(通常液体为水、气体为空气)的流量分度,优点是直观,但若使用条件和指定条件不一致须换算时,反而不及百分率分度方便。毫米分度是读取浮子高度后查所附曲线或数据表,求得流量,通常应用于操作时只要知道浮子达到预定位置,毋需知道确切流量的场所。有些型号仪表同时设有毫米分度和直接流量分度两种标尺。

    浮子流量计为低中等精确度仪表。通用型玻璃管浮子流量计的基本误差,口径小于 6mm 为 2 . 5 %一 5 % Fs , 10 一 15mm 为 2 . 5 % Fs , 25 mm 以上为 1 %一 2 . 5 % FS ;金属管浮子流量计就地指示型为 1 %一 2 . 5 % Fs ,远传型为 1 %一 4 % Fs 。耐腐蚀型仪表的精确度还要低些。有些特殊结构仪表,例如标尺长度只有 2 一 3 倍浮子直径的短型玻璃管浮子流量计和高压型吹流型金属管浮子流量计精确度等级低至 5 一 10 级。

     玻璃管浮子流量计范围度大部分为 10 ' 1 ,短管型仪表和口径 100mm 则为 5 : l ;金属管浮子流量计为( 5 : l )一( 10 : 1 )。

 

浮子流量计流体的压力温度和仪表的压力损失

   被测流体的工作压力和温度应低于仪表的额定值。流体温度较高时,有些制造厂规定要降低额定压力,通常样本和使用说明书均作说明。用于较高压力的气体和温度超过沸点的高压液体,不应选用玻璃管浮子流量计,应选金属管浮子流量计 .

     玻璃管浮子流量计的压力损失较小,小口径为 0 . 2 一 2kPa , 10 一 100 mm 为 2 一 8kPa ;金属管浮子流量计则稍高些,一般为 2 一 8kPa ,较高者为 18 一 25kPa 。压力损失应在样本和使用说明书列出。

    流体的低工作压力应高于压力损失若干倍,用于气体时压力过低容易产生浮子跳动。有些型号仪表的使用说明书规定流体压力低值,有些建议液体的低工作压力应大于2倍压力损失,气体则为5倍。

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