尽管其他类型的流量计正在发展流行,变截面流量计继续支配着工业市场的主要部分。虽然在技术文献中已经公开承认与更多新颖的流量计形式相比,在相同程度上还未能令人满意,但是对于变截面流量计这种流行的流量监控设备性能的继续创新与发展已得到极大地增强。它们的基本优势在于-具有相对低的成本,精确与性能可靠,简单以及固有的多功能性-直到今天依然是有效的。它们可以应用于广泛的金属与塑料材料,具有流量报警与控制选择,变截面流量计可应用于液体、气体和蒸汽等多种物质种类。
对于变截面流量计家族,最为人知的恐怕要数“转子流量计”,它在1868年首先在美国取得专利权。在转子流量计的基本构成中,它是由大端在上垂直导向的锥形玻璃管和在管内自由运动的测量浮标组成。流体的流动引起浮标因为向上的压力差和流体克服重力影响的浮性而在管中上升。
浮标的上升到浮标与管之间的环形区域,直至向上压力差与浮性因子以及向下的重力因子达到动态平衡。浮标的高度即指示出流速,在管子上有适当的流量单位刻度。
这些典型的流量计可以达到12:1的衰落(最大与最小流量测量之比),其工业精度可达到±2%甚至±1%满刻度。
为了满足不同工业要求的需要,其结构种类是通用的。玻璃管常用塑料或金属管替代,近来的品种中还有一些采用了磁性位置传感结构。在许多情况下,磁性浮标传感也可以用于报警和信号传送。
狭长管式流量计
另一种工业用变截面流量计采用了优于锥形管的狭长圆柱体与活塞结构(见图)。这种流量计浮标的活塞部分在一个经过精密研磨孔的圆柱体内运动,活塞作用犹如细长管的第四面。如同锥形管流量计那样,流体的流动使活塞上升直到细长孔区域达到所有的力进入动态平衡。在用于液体流量测量时,为了保证活塞的浮性恒定,可在装置的顶端采用“通气管”装置充入液体。
流量计的圆柱体和活塞包含在一个T形体内,通过活塞外延支持的刃沿园片指示来读取流量值。该园片的上下运动与安装在透明可见管外部的流量刻度相对应。因为该管是圆柱体形的,园片总是与它的管壁紧贴,即便是污浊的流体也能读取流量。如果不能采用透明可见管,则可在浮标上加设一个磁性物,并在外部设置指示器。利用浮标上或埋入浮标中的磁体以及适当的附件可以实现报警与控制。
这种流量计的优点是更紧凑,没有昂贵的构件,可调范围高达25:1,容易看到清洁的流体内部,或者无需从管线内移出装置即可改变流量计的容量。标准精度为±2%满刻度,可选±1%的精度,流速测量重复性可达±0.3%。压降相当低,类似于锥形管类型。
叶片与活塞流量计
还有另一种变截面流量计,它是由弹簧加载的孔板与在一个“碗状物”中的锥形塞或叶片组成。流体推动叶片或孔板,在锥形塞周围或碗形物内形成一个较大的区域,直至达到平衡。通过叶片定位的机械指示器或磁性指示器读取流量。尽管使用弹簧对于压力下降及重复性是有缺点的,但是主要的流量测量元件并不依赖重力,因此这些流量计可以安装在任何位置。
精度有±2%到±5%的不同,取决于型号,平均重复性为±1%。可调范围通常为6:1或10:1。因为有弹簧介入,故压力下降较大(常以磅表示而不是其他变截面流量计采用的inches W.C),通常会达到2磅/平方英寸。