浮子流量計按材質(zhì)可分為玻璃管浮子流量計和金屬管浮子流量計，一般適用于一些小口徑和低流速介質(zhì)的流量測量，浮子流量計的結(jié)構(gòu)比較簡單、運行穩(wěn)定可靠、日常維護量小、使用壽命長，且浮子流量計對于安裝直管段的要求并不高。本文將從浮子流量計的結(jié)構(gòu)原理、優(yōu)缺點、安裝注意事項等四大方面為您詳細(xì)介紹這款流量計產(chǎn)品。
一、原理和結(jié)構(gòu)
金屬管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。工作原理如圖1所示，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(dāng)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(yīng)關(guān)系。
體積流量Q的基本方程式為
式中 α——儀表的流量系數(shù)，因浮子形狀而異；
ε——被測流體為氣體時氣體膨脹系數(shù)，通常由于此系數(shù)校正量很小而被忽略，且通過校驗已將它包括在流量系數(shù)內(nèi)，如為液體則ε=1；
△F——流通環(huán)形面積，m2；
g——當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋琺/s2；
Vf——浮子體積，如有延伸體亦應(yīng)包括，m3；
ρf——浮子材料密度，kg/m3；
ρ——被測流體密度，如為氣體是在浮子上游橫截面上的密度，kg/m3；
Ff——浮子工作直徑（最大直徑）處的橫截面積，m2；
Gf——浮子質(zhì)量，kg。
流通環(huán)形面積與浮子高度之間的關(guān)系如式（3）所示，當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計已定，則d、 β為常量。式中有h的二次項，一般不能忽略此非線性關(guān)系，只有在圓錐角很小時，才可視為近似線性。
式中 d——浮子最大直徑（即工作直徑），m；
h——浮子從錐管內(nèi)徑等于浮子最大直徑處上升高度，m；
β——錐管的圓錐角；
a、b——常數(shù)。
口徑15-40mm透明錐形管浮子流量計典型結(jié)構(gòu)如圖2所示。透明錐形管4用得最普遍是由硼硅玻璃制成，習(xí)慣簡稱玻璃管浮子流量計。流量分度直接刻在錐管4外壁上，也有在錐管旁另裝分度標(biāo)尺。錐管內(nèi)腔有圓錐體平滑面和帶導(dǎo)向棱筋（或平面）兩種。浮子在錐管內(nèi)自由移動，或在錐管棱筋導(dǎo)向下移動，較大口平滑面內(nèi)壁儀表還有采用導(dǎo)桿導(dǎo)向。
圖3是直角型安裝方式金屬管浮子流量計典型結(jié)構(gòu)，通常適用于口徑15-40mm以上儀表。錐管5和浮子4組成流量檢測元件。套管（圖3未表示）內(nèi)有導(dǎo)桿3的延伸部分，通過磁鋼耦合等方式，將浮子的位移傳給套管外的轉(zhuǎn)換部分。轉(zhuǎn)換部分有就地指示和遠傳信號輸出兩大類型。除直角安裝方式結(jié)構(gòu)外還有進出口中線與錐管同心的直通型結(jié)構(gòu)，通常用于口徑小于10-15mm的儀表。
二、優(yōu)點和缺點
浮子流量計使用于小管徑和低流速。常用儀表口徑40-50mm以下，最小口徑做到1.5-4mm。適用于測量低流速小流量，以液體為例，口徑10mm以下玻璃管浮子流量計滿度流量的名義管徑，流速只在0.2-0.6m/s之間，甚至低于0.1m/s；金屬管浮子流量計和口徑大于15mm的玻璃管浮子流量計稍高些，流速在0.5-1.5m/s之間。
浮子流量計可用于較低雷諾數(shù)，選用粘度不敏感形狀的浮子，流通環(huán)隙處雷諾數(shù)只要大于40或500，雷諾數(shù)變化流量系數(shù)即保持常數(shù)，亦即流體粘度變化不影響流量系數(shù)。這數(shù)值遠低于標(biāo)準(zhǔn)孔板等節(jié)流差壓式儀表最低雷諾數(shù)104-105的要求。
大部分浮子流量計沒有上游直管段要求，或者說對上游直管段要求不高。
浮子流量計有較寬的流量范圍度，一般為10：1，最低為5：1，最高為25：1。流量檢測元件的輸出接近于線性。壓力損失較低。
玻璃管浮子流量計結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉。只要在現(xiàn)場指示流量者使用方便，缺點是有玻璃管易碎的風(fēng)險，尤其是無導(dǎo)向結(jié)構(gòu)浮子用于氣體。
金屬管浮子流量計無錐管破裂的風(fēng)險。與玻璃管浮子流量計相比，使用溫度和壓力范圍寬。
大部分結(jié)構(gòu)浮子流量計只能用于自下向上垂直流的管道安裝。
浮子流量計應(yīng)用局限于中小管徑，普通全流型浮子流量計不能用于大管徑，玻璃管浮子流量計最大口徑100mm，金屬管浮子流量計為150mm，更大管徑只能用分流型儀表。
使用流體和出廠標(biāo)定流體不同時，要作流量示值修正。液體用浮子流量計通常以水標(biāo)定，氣體用空氣標(biāo)定，如實際使用流體密度、粘度與之不同，流量要偏離原分度值，要作換算修正。
三、分 類
時常上定型產(chǎn)品和特殊型儀表從不同角度可作不同分類，如：
按錐形管材料分為透明錐形管和金屬錐形管。
按有否遠傳信號輸出分為就地指示型和遠傳信號輸出型，后者又分為電遠傳和氣遠傳兩種。
按被測流體分為液體用、氣體用和蒸汽。
按被測流體通過浮子流量計的量分為全流型和分流型。
3.1 按錐形管材料分類類型
（1）透明錐形管浮子流量計
透明錐形管材料用得最多的是玻璃，無導(dǎo)向結(jié)構(gòu)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。
（2）金屬管錐形管浮子流量計
與透明錐形管浮子流量計相比，可用于較高的介質(zhì)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(jié)構(gòu)是錐形管與殼體制成一體結(jié)構(gòu)，也有錐管套入殼體的分離結(jié)構(gòu)，改變流量規(guī)格只要調(diào)換不同圓錐角的錐管，使用較為靈便。
3.2 按有否遠傳信號輸出分類類型
（1）就地指示型浮子流量計
有些透明管浮子流量計以就地指示為主，裝有接近開關(guān)，作流量上下限報警信號輸出。
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(gòu)處理后就地指示。
（2）遠傳信號輸出型浮子流量計
遠傳信號輸出型儀表的轉(zhuǎn)換部分將浮子位移量轉(zhuǎn)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。
3.3 按被測流體分類類型
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(jié)構(gòu)上是通用的。只是我國浮子流量計行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(fù)整數(shù)或零），為液體（以水為代表）設(shè)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(shè)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(dāng)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(shè)計還是有區(qū)別的，例如氣體儀表浮子設(shè)計得較輕，防浮子振蕩跳動的阻尼件結(jié)構(gòu)各異等。
測量蒸汽只能用專門設(shè)計的金屬管浮子流量計或在標(biāo)準(zhǔn)型儀表上加裝附加構(gòu)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(zhuǎn)換部分連接處隔以散熱片。
3.4 按被測流體通過浮子流量計的量分類類型
１)全流型 即被測流體全部流過浮子流量計的儀表
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(biāo)準(zhǔn)孔板（或均速管）和較小口徑浮子流量計組合而成，應(yīng)用與管徑大于50ｍｍ的較大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(jié)構(gòu)上分為分離型和一體型兩種。
四、安裝使用注意事項
4.1 儀表安裝方向
絕大部分浮子流量計必須垂直安裝在無振動的管道上，不應(yīng)有明顯的傾斜，流體自下而上流過儀表。圖6說是為管道連接示例，裝有旁路管系以便不斷流進行維護。浮子流量計中心線與鉛垂線間夾角一般不超過5度，高精度（1.5級以上）儀表θ≤20°。如果θ＝12°則會產(chǎn)生１％附加誤差。儀表無嚴(yán)格上游直管段長度要求，但也有制造廠要求（2-5）D長度的，實際上必要性不大。
4.2 用于污臟流體的安裝
應(yīng)在儀表上游裝過濾器。帶有磁性耦合的金屬管浮子流量計用于可能含鐵磁性雜質(zhì)流體時，應(yīng)在儀表前裝磁過濾器。
要保持浮子和錐管的清潔，特別是小口徑儀表，浮子潔凈程度明顯影響測量值。例如6mm口徑玻璃浮子流量計，在實驗室測量看似清潔水，流量為2.5L/h，運行24h后，流量示值增加百分之幾，浮子表面沾附肉眼觀察不出的異物，取出浮子用紗布擦拭，即恢復(fù)原來的流量示值。必要時可示如圖7所示設(shè)置沖洗配管，定時沖洗。
4.3 脈動流的安裝
流動本身的脈動，如擬裝儀表位置的上游有往復(fù)泵或調(diào)節(jié)閥，或下游有大負(fù)荷變化等，應(yīng)改換測量位置或在管道系統(tǒng)予以補救改進，如加裝緩沖罐；若是儀表自身的振蕩，如測量時氣體壓力過低，儀表上游閥門未全開，調(diào)節(jié)閥未裝在儀表下游等原因，應(yīng)針對性改進克服，或改選用有阻尼裝置的儀表。
4.4 擴大范圍度的安裝
如果測量要求的流量范圍度寬，范圍度超過10時，經(jīng)常采用２臺以上不同流量范圍的玻璃管浮子流量計并聯(lián)，按所測量擇其一臺或多臺儀表串聯(lián)，小流量時讀取下流量范圍儀表示值，大流量時讀取大流量儀表示值，串聯(lián)法比并聯(lián)法操作簡便，毋需頻繁啟閉閥門，但壓力損失大。也可以在一臺儀表內(nèi)放兩只不同形狀和重量的浮子，小流量時取輕浮子讀數(shù)，浮子到頂部后取重浮子讀數(shù)，范圍度可擴大到50-100。
4.5 要排盡液體用儀表內(nèi)氣體
進出口不在直線的角型金屬浮子流量計，用于液體時注意外傳浮子位移的引申套管內(nèi)是否殘留空氣，必須排盡；若液體含有微小氣泡流動時極易積聚在套管內(nèi)，更應(yīng)定時排氣。這點對小口徑儀表更為重要，否則影響流量示值明顯。
4.6 流量值作必要換算
若非按使用密度、粘度等介質(zhì)參數(shù)向制造廠專門定制的儀表，液體用儀表通常以水標(biāo)定流量，氣體儀表用空氣標(biāo)定，定值在工程標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。使用條件的流體密度、氣體壓力溫度與標(biāo)定不一致時，要做必要換算。換算公式和方法各制造廠使用說明書都有詳述。
4.7 浮子流量計的校驗和標(biāo)定
浮子流量計的校驗和標(biāo)定液體常用標(biāo)準(zhǔn)表法、容積法和稱量法；氣體常用鐘罩法，小流量用皂膜法。
國外有些制造廠的大宗產(chǎn)品已做到干法標(biāo)定，即控制錐形管尺寸和浮子重量尺寸，間接地確定流量值，以降低成本，只對高精度儀表才坐實流標(biāo)定。國內(nèi)也有些制造廠嚴(yán)格控制錐形管起始點內(nèi)徑和錐度以及浮子尺寸，實流校驗只起到檢查錐形管內(nèi)表面質(zhì)量。這類制造廠生產(chǎn)的儀表、錐形管和浮子已做成互換，毋需成套更換。
金屬管浮子流量計采用標(biāo)準(zhǔn)表法校驗是一種高效率方法，各制造廠了與應(yīng)用。有些制造廠將某一流量范圍的標(biāo)準(zhǔn)表制成數(shù)段錐度較小的玻璃管浮子流量計，擴展標(biāo)準(zhǔn)表表尺長度，提高標(biāo)準(zhǔn)表精度，使校驗標(biāo)定工作做到高精度高效率。
