浮子流量計是以浮子在垂直錐形管中隨著流量變化而升降，改變它們之間的流通面積來進行測量的體積流量儀表，又稱轉(zhuǎn)子流量計。在美國、日本常稱作變面積流量計（Variable Area Flowmeter）或面積流量計。
浮子流量計原理設(shè)想發(fā)軔于19世紀(jì)60年代，20實際初出現(xiàn)商品。從應(yīng)用臺樹所占比例來看，1985年英國抽樣調(diào)查72家企業(yè)17000臺流量儀表中浮子流量計占19.2%。我國浮子流量計產(chǎn)量1996年估計在15萬-17萬臺之間，其中95%左右為玻璃管浮子流量計。
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
1
當(dāng)浮子為非實芯中空結(jié)構(gòu)（放負重調(diào)整量）時，則
2
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?，m/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（zui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。
m2 3
式中 d——浮子zui大直徑（即工作直徑），m；
h——浮子從錐管內(nèi)徑等于浮子zui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zui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。 |
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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。
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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，zui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zui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，zui低為5：1，zui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zui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。
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zui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。
一體型儀表將孔板和浮子流量計組裝在短管段上，直接裝到待測管道，原理與結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，安裝方便。有適用于水平和垂直管道兩種結(jié)構(gòu)，但均只能安裝在便于讀取儀表示值的場所。主管道管徑通常為50-300ｍｍ，孔板的孔徑比（β）在0.3-0.7之間，差壓在0.6-100KPa之間，浮子流量計口徑為10-25ｍｍ。
分流型浮子流量計的選用流速可比全流型高，液體流速可達2.5-3ｍ／ｓ，甚至高達4-5ｍ／ｓ。由于分流管中置有限流小孔板，起到補償主孔板流量和差壓間平方根非線性關(guān)系，流量示值基本是線性的，有較寬的范圍度，一般為10：1。度為2.5％-4％FS。
