采用磁平衡結構的金屬管浮子流量計

1、概述

金屬管浮子流量計又可稱為可變面積式流量計， 它是一種常用的檢測小流量、 低流速流量檢測儀表， 具有壓損小、 檢測范圍大 （量程比 10:1 ） 、 使用方便、 可靠性強等特點。金屬管浮子流量計有就地顯示型和智能遠傳型兩種， 帶有指針顯示， LCD 顯示瞬時流量， 累積流量， 標準的二線制 4-20mA 加載 HART 通信協議， 還可帶報警輸出， 累積脈沖輸出等多種形式， 為用戶提供了非常廣闊的選擇空間。

多年以來金屬管流量計的憑借著各種優良性能和可靠性， 以及較好的性價比廣泛受到了石油、 化工、 鋼鐵、 電力、 冶金、 飲料、 環保等行業的青睞。

2、工作原理

被測介質自下而上經測量管流動時浮子的上下端產生差壓形成向上的升力， 當浮子所受上升力大于浸在流體中浮子重量， 浮子便上升， 環隙面積就隨之增大， 環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， 這是金屬管浮子流量計內的浮子處于一個相對失重的狀態， 浮子便隨著介質流速的大小 （也就是流量計的流量大小 ） 穩定在某一高度。浮子位置的高低即對應著被測介質流量的大小。 浮子內置磁鋼， 在浮子隨介質上下移動時， 帶動指示器內指針軸上磁鋼旋轉， 指針指示的儀表盤的讀數就是流量計測量的瞬時流量， 指針軸上安裝遠傳用的磁鋼， 通過霍爾元件檢測磁鋼轉動的位置變化， 通過線路板轉換輸出工業控制用的 4~20mA 信號， 并對輸出的信號進行累積， 儀表通過 LCD 顯示瞬時和累計流量。

目前市場上生產的金屬管浮子流量計， 均采用磁耦合原理來設計和生產， 金屬管浮子流量計是通過測量管內的浮子(內置磁鋼)與變送器內磁鋼相耦合， 將垂直的位移通過指針軸上的圓形磁鋼轉化為旋轉位移。當測量管內浮子 （內置磁鋼 ） ， 上下運動時與指示器內磁鋼對它產生一個耦合力，磁耦合力導致浮子導向桿與導向環、 限位環之間產生摩擦力，浮子無法在測量管中處于自由運動狀態， 浮子運動的滯后導致指針軸指示的刻度流量不準確， 從而影響了儀表的測量精度。

3、產品的研發

對于 DN15 口徑以下的金屬管浮子流量計， 由于浮子在測量管內工作時， 由磁耦合力引起的浮子導向桿與導向環、 限位環產生一定的摩擦力， 由于口徑小的金屬管浮子流量計的浮子本身質量就很小， 所以這個很小的摩擦力就會降低儀表的測量精度， 金屬管浮子流量計的浮子主要受到以下作用力：浮子重力=流體向上的力+浮力， 磁耦合力， 磁耦合力產生的摩擦力。 正是以上多余的磁耦合力和磁耦合力產生的摩擦力影響了浮子的運動靈活性， 進而影響了儀表的精度。

為了解決這個問題，提高小口徑金屬管浮子流量計的測量精度， 我公司在產品設計中采用了磁平衡結構， 具體實施措施如下： 在指示器另一邊安裝一個與指示器內結構相同的磁鋼， 抵消對面的磁耦合力， 也就去除了浮子導向桿與導向環、 限位環之間產生摩擦力，使浮子在測量管中處于磁平衡狀態，有效的提高了產品測量精度，金屬管浮子流量計的浮子主要受到以下作用力：浮子重力=流體向上的力+浮力， 磁耦合力=磁耦合力。由于浮子兩面都放置了同樣大小的磁鋼， 磁耦合力得到了平衡， 金屬管浮子流量計內的浮子就去掉了磁耦合力產生的摩擦力， 去掉了影響儀表精度的摩擦力， 儀表精度也就得到了相應的提高。

由于我公司在小口徑的金屬管浮子流量計中采用了新式的磁耦合結構磁平衡結構， 使該產品精度更高達到 1.5 級， 市場同類型產品為 2.5 級， 而且該產品在使用過程中重復性更好， 精度更高。深受用戶的好評， 并已申報專利， 獲得了實用新型專利。

我公司自主研發設計的 SL系列智能金屬管浮子流量計在設計研發制造過程中， 有效的解決了 DN15 口徑以下小口徑金屬管浮子流量計精度低的問題。經各部門檢驗和客戶使用充分證明， 該產品具有一定先進性， 可滿足國內技術需求， 為、 石油、 化工、 冶金、 鋼鐵、 環保等行業安全、 節能、 高效生產， 對管道流量實現高精度的測量和控制。為用戶解決小流量、 高溫、 高壓等工況介質控制的難題。

新產品的已投入市場，有效的促進了國民經濟的快速發展， 也進一步推動國內儀器儀表行業的發展。