

在美國、日本常稱作變面積流量計(Variable Area Flowmeter)或面積流量計。浮子流量計原理設想發(fā)軔于19世紀60年代,20世紀初出現(xiàn)商品。從應用臺數(shù)所占比例來看,1985年英國抽樣調查72家企業(yè)17000臺流量儀表中浮子流量計占19.2%。我國浮子流量計產(chǎn)量1996年估計在15萬-17萬臺之間,其中95%左右為玻璃管浮子流量計。
浮子流量計的流量檢測元件是由一根自下向上擴大的垂直錐形管和一個沿著錐管軸上下移動的浮子組所組成。工作原理:被測流體從下向上經(jīng)過錐管1和浮子2形成的環(huán)隙3時,浮子上下端產(chǎn)生差壓形成浮子上升的力,當浮子所受上升力大于浸在流體中浮子重量時,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,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對應關系。
按被測流體通過浮子流量計的量分為全流型和分流型。
透明錐形管材料用得最多的是玻璃,無導向結構儀表測量氣體時操作不慎,玻璃管易被擊碎;還有用透明工程塑料如聚苯乙烯、聚碳酸酯、有機玻璃等制成,具有不易擊碎之優(yōu)點。
與透明錐形管浮子流量計相比,可用于較高的介質溫度和壓力,且無玻璃管浮子流量計錐管被擊碎的潛在危險。圖3所示典型結構是錐形管與殼體制成一體結構,也有錐管套入殼體的分離結構,改變流量規(guī)格只要調換不同圓錐角的錐管,使用較為靈便。
有些就地指示型金屬管浮子流量計外形與遠傳信號輸出相同,只是將浮子位移通過磁耦合傳出,經(jīng)連桿凸輪等線性化機構處理后就地指示。
遠傳信號輸出型儀表的轉換部分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。
分為液體用、氣體用和蒸汽用3種。實際上大部分浮子流量計同一儀表可用于液體也可用于氣體,結構上是通用的。只是我國浮子流量計行業(yè)標準等(如JB/T 6844-93)規(guī)定流量上限Qmax必須符合(1,1.6,2.5,4或6)×10nL/h的要求(n為正負整數(shù)或零),為液體(以水為代表)設計的儀表用于氣體(以空氣為代表)時,不符合上述要求,只能為氣體另行設計浮子和錐管,就分成液體和氣體兩種系列。
國外有些制造廠同一儀表并列液、氣兩種流體的流量范圍,當然流量值就不可能都是圓整值;國內(nèi)有些型號儀表也采用本辦法。但是液體用和氣體用設計還是有區(qū)別的,例如氣體儀表浮子設計得較輕,防浮子振蕩跳動的阻尼件結構各異等。測量蒸汽只能用專門設計的金屬管浮子流量計或在標準型儀表上加裝附加構件,例如增加帶散熱片的液體阻尼件,以減少浮子跳動;與指示轉換部分連接處隔以散熱片。
2)分流型 相對于全流型只有部分被測流體流過浮子等流量檢測部分。分流型浮子流量計由裝載主管道上標準孔板(或均速管)和較小口徑浮子流量計組合而成,應用與管徑大于200mm的較大口徑流量和只要就地指示的場所,價格低廉。分流型浮子流量計結構上分為分離型和一體型兩種。一體型儀表將孔板和浮子流量計組裝在短管段上,直接裝到待測管道,原理與結構示意圖如圖4所示,安裝方便。有適用于水平和垂直管道兩種結構,但均只能安裝在便于讀取儀表示值的場所。主管道管徑通常為50-300mm,孔板的孔徑比(β)在0.3-0.7之間,差壓在0.6-100KPa之間,浮子流量計口徑為10-25mm。
浮子流量計作為直觀流動指示或測量精確度要求不高的現(xiàn)場指示儀表,占浮子流量計應用的90%以上,被廣泛地用在電力、石化、化工、冶金、醫(yī)藥等流程工業(yè)和污水處理等公用事業(yè)。有些應用場所只要監(jiān)測流量不超過或不低于某值即可,例如電纜惰性保護氣流量增加說明產(chǎn)生了新的泄漏點。循環(huán)冷卻和培養(yǎng)槽等水或空氣減流斷流報警等場所可選用有上限或下限流量報警的玻璃管浮子流量計。
浮子流量計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馀菥鶗绊憸y量值,例如微流量儀表使用一段時期后浮子附著肉眼不出的附著層,也會改變流量示值百分之幾。如只要現(xiàn)場指示,首先考慮價廉的玻璃管浮子流量計,如溫度、壓力不能勝任則選用就地指示金屬管浮子流量計。玻璃管浮子流量計應選帶有透明防護罩,一旦玻璃錐管破裂,可擋住流體正向散濺,以作緊急處理。
用于氣體時應選用導桿或帶棱筋導向的儀表,以避免操作不慎浮子擊碎錐管。如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。如環(huán)境氣氛有防爆要求而現(xiàn)場又有控制儀表用氣源,則優(yōu)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。
測量不透明液體時選擇金屬管浮子流量計較為普遍,但也可選擇帶棱筋錐形管的玻璃管浮子流量計,借助浮子最大直徑與棱筋接觸的痕跡,以判讀浮子的位置。測量溫度高于環(huán)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。