0引言
   轉子流(liu)量計 是常用的節(jie)流式流量計之一(yi)，具有結構簡單、制(zhì)造容🌈易、測量🔱範圍(wéi)寬(量程比可達 10:1)、測(ce)量精度較高(誤差(chà)±5％左右)、示值直觀⭐、維(wéi)護方便、壓損小等(děng)優點，是現代生✔️活(huo)和工業生産👈中應(yīng)用廣泛的計量器(qì)具。
   在計量技術水(shui)平日益發展、測量(liang)精度需求不斷提(tí)高的今天，計量工(gōng)作者隻有全面了(le)解轉子流量計的(de)結構原✍️理、流量計(ji)♊算、量💃🏻值影響因素(su)與修正方法、以及(jí)流量計的選型、安(an)裝要求，才能選出(chu)符合需求的計量(liang)儀表，實現測量效(xiao)果。希望本文給計(jì)量工作🤞者帶來些(xie)許幫助。
1轉子流量(liàng)計結構原理簡析(xi)
1.1 結構分析
   轉子流(liu)量計由兩部件組(zu)成， 一是從下向上(shàng)逐漸擴張的錐🔞形(xing)管🈲，二是置于錐形(xíng)管中，可沿管中心(xīn)線上下移動、密度(dù)比流體⚽稍大的轉(zhuan)子（圖1 轉子流量計(jì)原理圖）。
   錐形管由(you)玻璃、塑料或金屬(shǔ)材質制成。 玻璃或(huo)塑料材質🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的錐形(xing)管上刻有流量刻(kè)度，透過錐管可看(kàn)到透明♉流體中轉(zhuǎn)子的位置及所對(dui)應的刻度值； 金屬(shǔ)材質錐形管中👉轉(zhuǎn)子位置通過磁性(xing)耦合等方式傳遞(di)管外，在面闆上顯(xiǎn)示量值。
1.2 工作原理(li)
   當測量流體的流(liu)量時，流體從錐形(xing)管下端流入沖擊(ji)轉子👅，對它産生一(yī)個作用力，力的大(dà)小随流量大小而(er)⭐變化；當流量足夠(gòu)大時，所産生作用(yòng)力将轉子☁️托起，使(shi)之升高㊙️；流體經轉(zhuan)子與🔞錐形管壁間(jian)的環形斷面從上(shang)端流出。 當流體對(duì)轉子的作用㊙️力等(děng)于轉子重量時，轉(zhuan)子因受力平衡而(er)停留在某一位置(zhì)；這個位置與流量(liàng)有相互對應的關(guan)系，據此位置🏃🏻‍♂️，即可(kě)求得流量值。
1.3 流量(liang)計算
   流量計轉子(zi)在錐形管中受三(sān)個力：重力、動壓力(li)和浮📱力，三力平衡(heng)時，轉子重力=動壓(yā)力+浮力。 當流速變(biàn)大或變小🍓時，轉子(zǐ)将向上或向下移(yí)動，流體流動的截(jie)面積也發生⭐變化(hua)，直至達到平衡時(shí)對應的流速，轉子(zi)在新的位置上穩(wěn)定。
因此，轉子穩定(dìng)時受力關系公式(shi)如下:

其中：ρt-轉 子密(mì)度 ；ρf- 流 體密度 ；g- 重 力(lì)加速度 ；V- 轉 子體積(ji) ；△p-轉子前🐅後壓差；A-轉(zhuǎn)子最大截面積。

結合公式（1），并參照(zhào)孔闆流量計流量(liàng)與節流壓差間的(de)關系方程式：

得轉(zhuǎn)子流量計流量公(gōng)式：

   其中：Qv-流量值；a0-流(liu)量系數（與轉子形(xing)狀、流體狀态、流量(liang)計結構和流體物(wu)理性質等因素有(you)關， 隻能由實驗來(lái)确定）；A0-環 隙面積 ，對(dui)應于轉子高度 h；近(jin)似有：A0=ch；系 數 c 與轉子(zǐ)和👈錐形管的幾何(hé)形狀及尺寸有關(guan)；ρt-轉子密度；ρf—流體密(mì)度；At-轉子最大截面(miàn)積。
流量方程式可(kě)寫成：

   由公式（4）可知(zhi)，轉子的停浮高度(du) h 與流量 qv成對應關(guan)系；根據高度的不(bú)同來标刻流量值(zhí)，即可在實際應用(yong)中即時讀取流量(liàng)值。
2測量值的流體(ti)相關性修正
2.1 測量(liang)值修正分析
   從式(shi)（4）可知，被測流體的(de)密度不同，流量大(da)小與轉子高度之(zhi)㊙️間💰的對用關系也(ye)不同。 因受标定設(shè)備的限制，生産廠(chǎng)商不可能對所有(yǒu)流量計都做實液(ye)标定，故測量非标(biao)定介質時，應對讀(dú)出的測量值進行(háng)修正，以保證精度(dù)。
   對于液體，其密度(du)爲常數，隻需修正(zheng)被測液體和标定(ding)液體不同🙇‍♀️造成的(de)影響即可；而氣體(ti)因具有可壓縮性(xìng)🔞，還應考慮标定🌈狀(zhuang)态♌和實際狀态不(bu)同時溫度👈和壓力(lì)的影響。
通常，标定(ding)狀态默認爲：溫度(dù) T=293.16K，絕對壓力 p=101325Pa。根據流(liu)量計算公式❗，進行(háng)如下分析：
一方面(mian)，設定在标定狀态(tai)下，測量标定流體(tǐ)的流量公式爲：

式(shi)中：Qv0-标定狀态下标(biāo)定流體的流量示(shì)值 ；a0-标定狀态标定(ding)🌈流♈體的流量系數(shu)；ρ0-流體在标定狀态(tai)下的密度。
另一方(fāng)面，設定流量計在(zai)工作狀态下，測量(liang)被測流體的流量(liang)公式爲：

式中：Qv-工作(zuò)狀态下被測流體(ti)的流量示值；a-工作(zuò)狀态被🐕測流體的(de)流量系數；ρ-流體在(zài)工作狀态下的密(mì)度。
由式（5）和式（6）可以(yi)看出，在實際工作(zuo)狀态下，被測流體(ti)的實際流量爲 qv，但(dan)轉子在高度 h 處，轉(zhuan)子流量計的顯示(shì)仍然是 qv0。 比較式（5）和(hé)式（6），可以得出 Qv和 Qv0之(zhi)間的關系，即流量(liàng)修🍓正公式爲:

實驗(yan)表明，流量系數 a 與(yǔ)雷諾數 Re 和流量計(jì)結構有關，當被測(ce)📱流體的黏度與标(biao)定流體的黏度相(xiang)差不大時，或🎯在流(liu)量系💯數 a 爲常數🔴的(de)流量範圍内，可不(bu)考慮 a 的影響，即可(kě)以認爲 a＝a0，所以（7）式可(ke)以簡化♍爲：

若被測(cè)流體的黏度相對(dui)标定流體的黏度(du)相差較大，則應考(kǎo)慮黏度差異對實(shí)際流量系數 a 與标(biāo)定流量系數 a0間💋的(de)差異，參照式（8）進行(háng)修正或進行實際(ji)标定，不能簡單地(dì)認爲 a＝a0。
2.2 流體密度修(xiū)正
2.2.1 液體流量的測(cè)量值修正
   流量計(jì)對液态類流體的(de)測量示數通常采(cai)用水爲參🈲照👌流體(tǐ)，在标定狀态下進(jin)行标定。 實際測量(liàng)非水液體流量時(shí)，隻需修🐕正被測液(ye)體和标定液體（水(shuǐ)）之👌間密度差異而(er)造成的影響，即可(ke)按（8）式進行修正換(huàn)🛀算。此時，ρ0爲标定流(liú)體的密度，ρ 爲被測(cè)流體的密度。
2.2.2 氣體(ti)流量的測量值修(xiū)正
   流量計對氣态(tài)類流體的測量示(shi)數采用空氣爲參(can)照物，在标定狀态(tài)下進行标定。由于(yu)氣體的密度受💚溫(wen)度、壓力變化的影(ying)響較大，故不僅應(yīng)随着被測氣體與(yǔ)标定氣體之間的(de)密度不同進行換(huan)算，而且要随工作(zuò)狀态時溫度和壓(ya)力與标定狀态的(de)不同進✌️行修正換(huan)算。爲簡化氣體流(liú)量值的修正，一般(bān)可以♉忽略黏度對(duì)流量系數的影響(xiǎng)，而且，對于氣體來(lái)說🔞，由于 ρt＞＞ρ0，ρt＞＞ρ，則由💋（8）式可(ke)得:

   測量非标定狀(zhuang)态下的空氣流量(liang)時，可直接使用式(shi)（9）計算。但 ρ 爲被測氣(qi)體在工作狀态下(xià)的密度，實際使☂️用(yong)起來較爲不便。爲(wei)此，可以将流體密(mì)度和所處狀🆚态分(fèn)開修正，即先在标(biao)🈲定狀态下對被🐉測(ce)流體的密度進行(háng)修正，然後再進行(hang)狀态修正。 最後👌的(de)修正公式爲：

   其中(zhōng)：p0-标定狀态下的絕(jue)對壓力；p-工作狀态(tai)下的絕對壓力 ；T0-标(biao)定狀💁态下的絕對(duì)溫度；T-工作狀态下(xià)的絕對🧡溫度；ρ′-被測(cè)氣體在标定狀态(tai)下的密度。2.3 流量系(xì)數修正
2.3.1 流量系數(shù)與轉子形狀的相(xiàng)關性
   由式(4)可以看(kàn)出，流量系數也是(shì)影響測定結果的(de)一個重㊙️要參數✉️。它(tā)因轉子的形狀不(bú)同而有所不同。雖(sui)然轉子形狀是制(zhi)造廠按儀表結構(gou)和流量測量範圍(wéi)選擇合适形狀而(ér)設計的， 不屬于使(shǐ)用者考慮的🏃‍♀️範疇(chóu)，但使用者應了解(jiě)轉子形㊙️狀與測量(liang)值準确程⚽度的關(guan)系。
   一般情況而言(yan)，測量同種流體時(shi)，哪種形狀的轉子(zi)在錐形管中的高(gao)度越高，則使用這(zhè)種轉子的流量計(ji)的流量系數⛷️就越(yuè)小，其測量精度就(jiù)越高。 可根據這一(yi)特點，選擇更爲适(shì)合自身需求的轉(zhuan)子流量計。
2.3.2 流量系(xì)數與雷諾數的相(xiang)關性
   當流量計的(de)轉子和結構一定(ding)時，流量系數主要(yào)受雷諾數 Re 影🌈響。當(dang)雷諾數 Re 較小時，流(liú)量系數随雷諾數(shù) Re 變化♋而變化，此時(shí)需要對進行關于(yu)流量系數的修正(zheng)（見式 7）；當雷諾數達(da)到一定值 Remin（臨界雷(lei)諾數）後，流量系數(shù)基本保持平穩，可(ke)視爲常數，不需做(zuo)🧡關于流量👌系數的(de)修正計算。不同的(de)流量計很難㊙️找到(dào)一個通🌐用的理論(lun)公式來描述流量(liang)系數和雷諾數的(de)💘關系。
   由于流體的(de)多樣性和環境的(de)複雜性， 流量系數(shù)修正存在☀️諸多困(kun)難。 如果需要進行(hang)準确的計量，使用(yong)者可讓制造商用(yong)實際流體對流量(liàng)計刻度進行校準(zhǔn)，如此可直接得到(dao)工作環境下的真(zhēn)🐅實量值，不必再進(jìn)行各⛱️種修正。
3選型(xing)與安裝技術分析(xi)
3.1 轉子流量計的種(zhǒng)類
   按錐形管材質(zhi)的不同，大體可分(fen)三類。其中： 玻璃管(guǎn)轉子流量計 結構(gòu)簡單，成本低，易制(zhi)成防腐蝕性儀表(biǎo)，還具有透明度高(gao)、讀數直觀、不易破(po)裂、重量輕、壽命長(zhang)、安裝連🔞接方便等(děng)優點。 塑料管轉子(zǐ)流量計 則具有體(ti)積小、重量輕、錐管(guǎn)不易破碎、耐腐蝕(shí)等特點🐆。
   金屬管浮(fú)子流量計 可測量(liang)液體、氣體流量，特(tè)别适宜低流速小(xiǎo)流量的🔞介質測量(liàng)，可提供瞬時流量(liang)、累積流量顯示，或(huò)通過🌐輸出标準信(xìn)号，實現流量指示(shì)、積算、記錄、控制和(hé)報🆚警等功🈲能。
3.2 選型(xíng)分析
爲保證測量(liàng)數據的精度，使用(yong)者應根據安裝環(huan)境、流體物理和✨化(huà)學特性等因素，選(xuan)擇流量儀表。
（1）若流(liú)體爲中小流量 ，壓(ya) 力小于 1MPa，溫 度低于(yu) 100℃，透 明無毒♌，無燃🌈燒(shao)爆炸📧危險，對玻璃(lí)無腐蝕無粘附，一(yī)般可采🎯用玻璃管(guan)轉子流量計。
（2）在空(kong)間相對較小 ，撐重(zhong)力弱的管路環境(jing) ，流體爲中小流📞量(liàng)📐 、壓力較小、溫度較(jiào)低，可選用塑料管(guǎn)轉子流量計。
（3）若流(liú)體爲中小流量 、易(yi)汽化 （或易凝結 ）、有(you)毒易燃易爆 ，不含(han)磁性物質、纖維和(he)磨損物質，對不鏽(xiù)鋼無腐✏️蝕性🎯,可選(xuan)普通型金屬管轉(zhuan)子流量計；若流體(tǐ)有腐蝕性，應采用(yong)防腐型金👨‍❤️‍👨屬管轉(zhuan)子流量計；若流體(ti)易結晶或汽化或(huo)高粘度，應選用帶(dai)夾套并帶伴熱或(huò)冷卻接口的 金屬(shǔ)管轉子流量計 。在(zài)高溫或高寒、高壓(yā)、有毒環境，應選用(yòng)具遠傳信息功能(néng)的金屬🔞管轉子流(liu)量計。
（4）若流體壓力(li)不穩定，尤其用于(yu)氣體測量時，應選(xuan)具阻🈲尼🙇‍♀️結構的轉(zhuǎn)子流量計。
3.3 安裝技(ji)術要求
正确安裝(zhuāng)是流量計正常工(gōng)作、準确測量的必(bì)要條件。 一般🐆應🌍遵(zun)循如下要求：
（1）轉子(zǐ)流量計須垂直安(an)裝，流體自下而上(shàng)流過流量計,垂直(zhi)度優于 2°。
（2）進口應有(you) 5 倍管道直徑以上(shàng)的直管段，出口應(yīng)有 250mm 直管🏃段⛷️。
（3）安裝位(wei)置适當加裝管道(dao)支撐。
（4）流量計旁應(ying)加裝旁路管道和(hé)旁路閥，在下遊安(ān)裝單向閥✏️。
（5）測量流(liú)體若爲髒污 介質(zhi)或含有固體雜質(zhì),須在進口✏️處加裝(zhuang)過濾器和定期清(qīng)洗裝置。
（6）測量流體(tǐ)中若含有鐵磁性(xing)物質，應安裝磁過(guò)濾器。
（7）帶液晶或锂(lǐ)電池供電的流量(liang)計盡量避免陽光(guāng)直射和高溫環境(jing) （≥65℃）。
（8）測量氣體的工作(zuò)壓力應不小于流(liu)量計壓損的 5 倍。
4總(zǒng)結
  轉子流量計結(jie)構簡單，原理亦不(bú)複雜，但是，由于流(liú)量計量特性與流(liu)體屬性的相關性(xing)、以及流體物理👌性(xing)質的千差萬别，使(shi)得流量計量技術(shù)應用變得非💘常複(fú)雜。 不僅流體存在(zai)黏度的‼️差異，而且(qie)氣體類流體的可(kě)壓縮性及熱膨脹(zhang)性，更加大了流體(ti)測量的難度。因此(ci)，本文隻是作者一(yī)些經驗認識和技(jì)術分🐉析的歸納整(zhěng)理☀️，有關更加深入(rù)的研究，期待衆多(duo)的🤞流體計量📞科研(yán)人🚩員提供更有價(jià)值的真知灼見。

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