浮子流量计刻度转换问题的实例分析

刘 明，杨 琪，张 璋（天津市计量监督检测科学研究院，天津 300192）

浮子流量计刻度转换问题的实例分析

刘 明，杨 琪，张 璋
（天津市计量监督检测科学研究院，天津 300192）

浮子流量计的刻度一般是在出厂时用水、空气或者其他介质在标准状态下进行标定的；另外，在实验室的检定过程中，由于环境影响以及实验条件的限制，实际检定条件一般也达不到流量计标定状态，因此为了能够在实验室状态对流量计进行检定，就需要对实验条件下标定的流量计进行刻度流量的换算。

浮子流量计；流量；刻度转换

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.254

1　工作原理

浮子流量计是在一个锥形管内装有上下移动的浮子，并且始终保持浮子前后压降不变，通过改变浮子与锥形管壁之间的流通面积来改变流量，因此也称为恒压降流量计或变面积流量计［1］。当流体流经锥形管时，由于浮子的节流降压作用，在浮子的上下游产生一个压力降，此压力降与浮子最大截面积的乘积即为浮子受到的上升力，同时由于被测流体流经浮子表面时也会产生粘性力，其方向与上升力相同，当两者的合力大于浮子的自重力时，浮子便会继续上升；然而随着浮子的上升浮子与锥形管壁之间的环隙面积的增大，相同流量下流体流速便会减小，浮子上下端面的压力差随即会降低，因此作用于浮子的上升力与粘性力减小。在浮子移动过程中，当上升力、粘性力和重力相平衡时浮子便会静止，保持在平衡位置，此时便可以读出浮子的瞬时流量值。这就是浮子流量计工作的基本原理—等压力降原理。

2　流量方程

3　刻度转换方法

标准状态下标定的浮子流量计的介质密度、阻力系数、

因此，实际标定介质的体积流量与标准状态下介质的体积流量之间有下述关系：

当标准状态下的标定介质与实际标定时介质状况比较接近，因此粘度相差不大时，可以不考虑浮子阻力系数的影响。因此有：

4　刻度转换实例分析

实验室现有一台DN50口径，准确度等级为4.0级，浮子材料为不锈钢，标准状态（20℃）下标定介质为乙醇的浮子流量计，其刻度流量范围为（2～20）m³/h。在实验室条件下，由于条件限制只能用水流量标准装置进行标定，装置编号200904018，测量范围为DN（15～50）mm，流量范围为（0.12～60）m³/h，先后使用标准表法和称重法对该浮子流量计的5m³/h流量点分别进行6次标定。测量过程中水温保持（23.1±0.1）℃，进水口处水压保持在180kPa～195kPa范围。装置使用标准表为电磁流量计，第一次测量标准表读数为3.914 m³/h，第二次为3.918 m³/h，第三次为3.917 m³/h，第四次为3.920m³/h，第五次为3.919 m³/h，第六次为3.916 m³/h。称重法测量6次的数据分别为：第一次测量时间为61.28秒，电子称读数为67.64kg，第二次测量时间为62.33秒，电子称读数为68.08kg，第三次测量时间为61.99秒，电子称读数为67.96kg，第四次测量时间为62.57秒，电子称读数为68.44kg，第五次测量时间为62.45秒，电子称读数为68.42kg，第六次测量时间为61.29秒，电子称读数为67.69kg。

通过查技术手册可知，乙醇密度为789.2kg/m³，20℃时乙醇粘度为1.2×10-3Pa·s，水温为23.1℃时水的密度为997.513kg/m³，动力粘度为0.9358×10-3Pa·s，浮子材料为不锈钢，密度为7920kg/m³。

当浮子稳定在平衡位置5m³/h处时，由标准表读数得出流量平均值为q1=3.92m³/h。由电子称的读数得出称重法流量平均值为q2=3.96 m³/h。另外，两种介质的粘度相差不大，因此可以不考虑两种介质中浮子的阻力系数对流量的影响，另外还可以推算出刻度流量的理论计算值为：

由于该浮子流量计的准确度等级为4.0级，因此在5m³/h流量点换算后的流量取值范围为3.84×（1±4%）m³/h，即（3.69～3.99）m³/h。通过上述实验以及对试验数据的分析可知，在介质粘度相差不大时，可以对浮子流量计刻度流量进行换算，其实验结果满足理论计算值的允许范围。但是当实际标定的介质与流量计出厂标定时介质状态相差较大时，浮子阻力系数的影响不能忽略，则需要考虑介质粘度的影响。

［1］杨有涛，徐英华，王子钢.气体流量计.北京：中国计量出版社.

［2］苏彦勋，梁国伟，盛健.流量计量与测试（第二版）.北京：中国计量出版社.