本文介紹了金屬管浮子流量計的性能特點及其流量換算關系

金屬管浮子流量計用于連續測量封閉管道中液體和氣體的體積流量，結構簡單、工作可靠、使用維護方便，能適應各種場合，因此廣泛地應用于流量測量和工業過程控制中。
                           
                        流量計由傳感器和指示器組成，除就地指示瞬時流量外，還可遠傳輸出4～20mADC電信號，整體采用模塊式組合設計，可在現場快速增加上下限開關
                        、流量累積功能 ，各功能單元板為插裝結構，具有更換部件簡單、方便、定位準確的特點。
                            1 為什么要進行流量換算
                           
                        制造廠家是用水或空氣來進行浮子流量計的標定的。由于實際應用時介質的狀態和標定時不同，根據測量原理，浮子在測量管中的同一位置所代表的流量值和標定時是不同的，要想正確選擇流量計的規格、現場使用好儀表，就要知道它們之間的流量換算關系。
                           
                        另外浮子流量計行業標準規定其精度是相對于滿量程而言的，所以用戶使用時，其常用流量應達到滿量程的60%～80%以上較為合理，如果用在50%以下則相對誤差會增大，精度受影響，如果流量超過滿量程更是無法正常測量，因此只有正確進行流量換算才能選出適合的儀表。
                            2 換算的依據

 1.1 金屬管浮子流量計的工作原理為金屬管浮子流量計的工作原理示意。在垂直的錐形管中，放置一阻力件，即浮子。當流體自下而上穿過錐管時，受到浮子迎流體積阻擋而產生一個壓差，從而對浮子形成向上的作用力，同時由于流體本身的黏性，對浮子產生黏性力，當這兩個力的合力大于浮子本身的重力時，浮子就會向上升，同時浮子與錐形管問的環形流通面積增大，流速減低，此時浮子對流體阻力作用減小.當浮子受到的力達到平衡時，浮子就會停留在某一高度。傳統的金屬管浮子流量計設計采用經典浮子流量公式計算，即
                                             （1）
                             
                        式中：qv為浮子流量計的體積流量；α為流量系數；D0為浮子zui大迎流面的直徑；h為浮子在錐管中的垂直位置；φ為錐形管夾角；Vf為浮子體積；ρf為浮子材料密度；ρ為流體密度；Af為浮子垂直于流向的zui大截面面積。
                              1.2 計算流體力學及其控制方程
                              計算流體力學（computational fluid
                        dynamics，CFD）是一門利用計算機求解描述流體流動規律的控制方程組技術，涉及到流體力學、計算方法和計算機圖形處理等技術。為了簡便，以不可壓縮湍流流動為例寫出筆者使用的k-ε模型通用形式的流體控制方程。在直角坐標系中，流動可由連續性方程和雷諾時均N-S方程描述，即
                              連續方程
                                                      （2）
                              雷諾方程
                                           （3）
                              式中：ui為平均速度；P為平均壓力；ν和νt分別為分子黏性系數和渦黏性系數。
                              對高數湍流，渦黏性系數的計算公式為
                              νT=Cμk2/ ε                                        
                              （4）
                              式中：k、ε分別為湍動能和耗散率
                             
                              Cμ為無量綱常數。
                              k和ε由各自的輸運方程得到，對高Re數問題有K方程
                                                 （5）
                              ε方程
                                             （6）
                              式中：Gk為湍動能產生項
                             
                              Dÿ為平均應變率張量。
                             
                        筆者的仿真模型建立在已有仿真實驗的基礎上，并針對以往模型中存在的入口速度剖面為等值面這一不合理設置，給出合理的圓管入口速度剖面；同時按照實際流量計的構造，在流量計的入口與出口處加入導流架，從而提高了仿真結果的準確性。

 近年來，我國化工行業中采用離子膜法制堿工藝發展很快，前幾年該裝置大多為全套進口，包括在線的各種儀表。現在從設備到儀表逐漸國產化，這樣既能保證質量，同時可以節約大量外匯。
                             
                        西北某大型化工廠在建成試生產階段就發現安裝在陰、陽兩極管道上的兩臺浮子流量計工作不正常，指針總在擺動，無法讀數；輸出電流信號也不穩定，難以實現預期的工藝流程調節與控制目標等，以至影響了正常投產。
                             
                        經現場觀察和分析認為：陰極、陽極兩條管道中被測量的介質均為既不均勻、比例又不固定的氣、液雙相介質；而流量計則是常規型浮子流量計。
                             
                        浮子流量計的工作原理之一是浮力定律，也就是與被測介質的密度有關，密度不穩定時浮子就會跳動。由于本工況液體伴有不定氣體量的情況，產生脈動流，導致了流量計的上述現象。