0引言
   轉子流量計是常用的節流式流量計之一，具有結構簡單、製造容易、測量範圍寬(量程比可達 10:1)、測量精度較高(誤差±5％左右)、示值直觀
、維護方便
、壓損小等優點，是現代生活和工業生產中應用廣泛的計量器具。
   在計量技術水平日益發展、測量精度需求不斷提高的今天
，計量工作者隻有全麵了解轉子流量計的結構原理

、流量計算
、量值影響因素與修正方法、以及流量計的選型
、安裝要求，才能選出符合需求的計量儀表，實現測量效果。希望本文給計量工作者帶來些許幫助。
1轉子流量計結構原理簡析
1.1 結構分析
   轉子流量計由兩部件組成， 一是從下向上逐漸擴張的錐形管，二是置於錐形管中，可沿管中心線上下移動、密度比流體稍大的轉子（圖1 轉子流量計原理圖）。
   錐形管由玻璃
、塑料或金屬材質製成。 玻璃或塑料材質的錐形管上刻有流量刻度，透過錐管可看到透明流體中轉子的位置及所對應的刻度值； 金屬材質錐形管中轉子位置通過磁性耦合等方式傳遞管外，在麵板上顯示量值。
1.2 工作原理
   當測量流體的流量時，流體從錐形管下端流入衝擊轉子，對它產生一個作用力，力的大小隨流量大小而變化；當流量足夠大時，所產生作用力將轉子托起，使之升高；流體經轉子與錐形管壁間的環形斷麵從上端流出。 當流體對轉子的作用力等於轉子重量時，轉子因受力平衡而停留在某一位置；這個位置與流量有相互對應的關係

，據此位置
，即可求得流量值。
1.3 流量計算
   流量計轉子在錐形管中受三個力：重力
、動壓力和浮力，三力平衡時，轉子重力=動壓力+浮力。 當流速變大或變小時，轉子將向上或向下移動，流體流動的截麵積也發生變化，直至達到平衡時對應的流速，轉子在新的位置上穩定。
因此
，轉子穩定時受力關係公式如下:

其中：ρt-轉 子密度 ；ρf- 流 體密度

；g- 重 力加速度
；V- 轉 子體積 ；△p-轉子前後壓差；A-轉子最大截麵積。

結合公式（1），並參照孔板流量計流量與節流壓差間的關係方程式：

得轉子流量計流量公式：

   其中：Qv-流量值；a0-流量係數（與轉子形狀
、流體狀態
、流量計結構和流體物理性質等因素有關
， 隻能由實驗來確定）；A0-環 隙麵積 ，對應於轉子高度 h
；近似有：A0=ch；係 數 c 與轉子和錐形管的幾何形狀及尺寸有關；ρt-轉子密度；ρf—流體密度
；At-轉子最大截麵積。
流量方程式可寫成：

   由公式（4）可知，轉子的停浮高度 h 與流量 qv成對應關係；根據高度的不同來標刻流量值，即可在實際應用中即時讀取流量值。
2測量值的流體相關性修正
2.1 測量值修正分析
   從式（4）可知
，被測流體的密度不同，流量大小與轉子高度之間的對用關係也不同。 因受標定設備的限製，生產廠商不可能對所有流量計都做實液標定，故測量非標定介質時，應對讀出的測量值進行修正，以保證精度。
   對於液體，其密度為常數
，隻需修正被測液體和標定液體不同造成的影響即可
；而氣體因具有可壓縮性
，還應考慮標定狀態和實際狀態不同時溫度和壓力的影響。
通常
，標定狀態默認為：溫度 T=293.16K，絕對壓力 p=101325Pa。根據流量計算公式
，進行如下分析：
一方麵，設定在標定狀態下
，測量標定流體的流量公式為：

式中：Qv0-標定狀態下標定流體的流量示值 ；a0-標定狀態標定流體的流量係數；ρ0-流體在標定狀態下的密度。
另一方麵
，設定流量計在工作狀態下
，測量被測流體的流量公式為：

式中：Qv-工作狀態下被測流體的流量示值
；a-工作狀態被測流體的流量係數；ρ-流體在工作狀態下的密度。
由式（5）和式（6）可以看出，在實際工作狀態下，被測流體的實際流量為 qv，但轉子在高度 h 處


，轉子流量計的顯示仍然是 qv0。 比較式（5）和式（6）

，可以得出 Qv和 Qv0之間的關係

，即流量修正公式為:

實驗表明，流量係數 a 與雷諾數 Re 和流量計結構有關，當被測流體的黏度與標定流體的黏度相差不大時
，或在流量係數 a 為常數的流量範圍內，可不考慮 a 的影響，即可以認為 a＝a0，所以（7）式可以簡化為：

若被測流體的黏度相對標定流體的黏度相差較大，則應考慮黏度差異對實際流量係數 a 與標定流量係數 a0間的差異
，參照式（8）進行修正或進行實際標定，不能簡單地認為 a＝a0。
2.2 流體密度修正
2.2.1 液體流量的測量值修正
   流量計對液態類流體的測量示數通常采用水為參照流體，在標定狀態下進行標定。 實際測量非水液體流量時
，隻需修正被測液體和標定液體（水）之間密度差異而造成的影響


，即可按（8）式進行修正換算。此時，ρ0為標定流體的密度，ρ 為被測流體的密度。
2.2.2 氣體流量的測量值修正
   流量計對氣態類流體的測量示數采用空氣為參照物
，在標定狀態下進行標定。由於氣體的密度受溫度、壓(ya)力(li)變(bian)化(hua)的(de)影(ying)響(xiang)較(jiao)大(da)，故(gu)不(bu)僅(jin)應(ying)隨(sui)著(zhe)被(bei)測(ce)氣(qi)體(ti)與(yu)標(biao)定(ding)氣(qi)體(ti)之(zhi)間(jian)的(de)密(mi)度(du)不(bu)同(tong)進(jin)行(xing)換(huan)算(suan)，而(er)且(qie)要(yao)隨(sui)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)時(shi)溫(wen)度(du)和(he)壓(ya)力(li)與(yu)標(biao)定(ding)狀(zhuang)態(tai)的(de)不(bu)同(tong)進(jin)行(xing)修(xiu)正(zheng)換(huan)算(suan)。為(wei)簡(jian)化(hua)氣(qi)體(ti)流(liu)量(liang)值(zhi)的(de)修(xiu)正(zheng)，一(yi)般(ban)可(ke)以(yi)忽(hu)略(lve)黏(nian)度(du)對(dui)流(liu)量(liang)係(xi)數(shu)的(de)影(ying)響(xiang)，而(er)且(qie)，對(dui)於(yu)氣(qi)體(ti)來(lai)說(shuo)，由(you)於(yu) ρt＞＞ρ0
，ρt＞＞ρ，則由（8）式可得:

   測量非標定狀態下的空氣流量時
，可直接使用式（9）計算。但 ρ weibeiceqitizaigongzuozhuangtaixiademidu，shijishiyongqilaijiaoweibubian。weici

，keyijiangliutimiduhesuochuzhuangtaifenkaixiuzheng，jixianzaibiaodingzhuangtaixiaduibeiceliutidemidujinxingxiuzheng
，ranhouzaijinxingzhuangtaixiuzheng。 最後的修正公式為：

   其中：p0-標定狀態下的絕對壓力；p-工作狀態下的絕對壓力 
；T0-標定狀態下的絕對溫度；T-工作狀態下的絕對溫度；ρ′-被測氣體在標定狀態下的密度。2.3 流量係數修正
2.3.1 流量係數與轉子形狀的相關性
   由式(4)keyikanchu，liuliangxishuyeshiyingxiangcedingjieguodeyigezhongyaocanshu。tayinzhuanzidexingzhuangbutongeryousuobutong。suiranzhuanzixingzhuangshizhizaochanganyibiaojiegouheliuliangceliangfanweixuanzeheshixingzhuangershejide， 不屬於使用者考慮的範疇，但使用者應了解轉子形狀與測量值準確程度的關係。
   yibanqingkuangeryan
，celiangtongzhongliutishi

，nazhongxingzhuangdezhuanzizaizhuixingguanzhongdegaoduyuegao

，zeshiyongzhezhongzhuanzideliuliangjideliuliangxishujiuyuexiao，qiceliangjingdujiuyuegao。 可根據這一特點
，選擇更為適合自身需求的轉子流量計。
2.3.2 流量係數與雷諾數的相關性
   當流量計的轉子和結構一定時
，流量係數主要受雷諾數 Re 影響。當雷諾數 Re 較小時
，流量係數隨雷諾數 Re 變化而變化，此時需要對進行關於流量係數的修正（見式 7）；當雷諾數達到一定值 Remin（臨界雷諾數）後hou
，流liu量liang係xi數shu基ji本ben保bao持chi平ping穩wen
，可ke視shi為wei常chang數shu
，不bu需xu做zuo關guan於yu流liu量liang係xi數shu的de修xiu正zheng計ji算suan。不bu同tong的de流liu量liang計ji很hen難nan找zhao到dao一yi個ge通tong用yong的de理li論lun公gong式shi來lai描miao述shu流liu量liang係xi數shu和he雷lei諾nuo數shu的de關guan係xi。
   由於流體的多樣性和環境的複雜性， 流量係數修正存在諸多困難。 如(ru)果(guo)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)準(zhun)確(que)的(de)計(ji)量(liang)，使(shi)用(yong)者(zhe)可(ke)讓(rang)製(zhi)造(zao)商(shang)用(yong)實(shi)際(ji)流(liu)體(ti)對(dui)流(liu)量(liang)計(ji)刻(ke)度(du)進(jin)行(xing)校(xiao)準(zhun)，如(ru)此(ci)可(ke)直(zhi)接(jie)得(de)到(dao)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)下(xia)的(de)真(zhen)實(shi)量(liang)值(zhi)，不(bu)必(bi)再(zai)進(jin)行(xing)各(ge)種(zhong)修(xiu)正(zheng)。
3選型與安裝技術分析
3.1 轉子流量計的種類
   按錐形管材質的不同
，大體可分三類。其中：玻璃管轉子流量計結構簡單，成本低，易製成防腐蝕性儀表
，還具有透明度高、讀數直觀、不易破裂、重量輕、壽命長、安裝連接方便等優點。塑料管轉子流量計則具有體積小、重量輕、錐管不易破碎
、耐腐蝕等特點。
   金屬管浮子流量計可測量液體、氣體流量，特別適宜低流速小流量的介質測量
，可提供瞬時流量
、累積流量顯示，或通過輸出標準信號，實現流量指示、積算
、記錄
、控製和報警等功能。
3.2 選型分析
為保證測量數據的精度，使用者應根據安裝環境

、流體物理和化學特性等因素
，選擇流量儀表。
（1）若流體為中小流量
，壓 力小於 1MPa，溫 度低於 100℃

，透 明無毒，無燃燒爆炸危險，對玻璃無腐蝕無粘附
，一般可采用玻璃管轉子流量計。
（2）在空間相對較小 ，撐重力弱的管路環境 ，流體為中小流量 、壓力較小、溫度較低，可選用塑料管轉子流量計。
（3）若流體為中小流量 、易汽化 （或易凝結 ）、有毒易燃易爆
，不含磁性物質、纖維和磨損物質，對不鏽鋼無腐蝕性,可選普通型金屬管轉子流量計；若流體有腐蝕性，應采用防腐型金屬管轉子流量計
；若流體易結晶或汽化或高粘度
，應選用帶夾套並帶伴熱或冷卻接口的金屬管轉子流量計。在高溫或高寒、高壓、有毒環境，應選用具遠傳信息功能的金屬管轉子流量計。
（4）若流體壓力不穩定，尤其用於氣體測量時
，應選具阻尼結構的轉子流量計。
3.3 安裝技術要求
正確安裝是流量計正常工作

、準確測量的必要條件。 一般應遵循如下要求：
（1）轉子流量計須垂直安裝
，流體自下而上流過流量計,垂直度優於 2°。
（2）進口應有 5 倍管道直徑以上的直管段


，出口應有 250mm 直管段。
（3）安裝位置適當加裝管道支撐。
（4）流量計旁應加裝旁路管道和旁路閥，在下遊安裝單向閥。
（5）測量流體若為髒汙 介質或含有固體雜質,須在進口處加裝過濾器和定期清洗裝置。
（6）測量流體中若含有鐵磁性物質
，應安裝磁過濾器。
（7）帶液晶或鋰電池供電的流量計盡量避免陽光直射和高溫環境 （≥65℃）。
（8）測量氣體的工作壓力應不小於流量計壓損的 5 倍。
4總結
  轉子流量計結構簡單
，原理亦不複雜
，但是
，由於流量計量特性與流體屬性的相關性、以及流體物理性質的千差萬別，使得流量計量技術應用變得非常複雜。 不bu僅jin流liu體ti存cun在zai黏nian度du的de差cha異yi

，而er且qie氣qi體ti類lei流liu體ti的de可ke壓ya縮suo性xing及ji熱re膨peng脹zhang性xing，更geng加jia大da了le流liu體ti測ce量liang的de難nan度du。因yin此ci
，本ben文wen隻zhi是shi作zuo者zhe一yi些xie經jing驗yan認ren識shi和he技ji術shu分fen析xi的de歸gui納na整zheng理li，有you關guan更geng加jia深shen入ru的de研yan究jiu，期qi待dai眾zhong多duo的de流liu體ti計ji量liang科ke研yan人ren員yuan提ti供gong更geng有you價jia值zhi的de真zhen知zhi灼zhuo見jian。

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