科隆公司的转子流量计系列

转子流量计

用于简单和高性价比的气体或液体的流量测量,无需辅助电源

  • 小流量应用的玻璃和金属管转子吹扫仪表 ≤ DN15 / ½";过程仪表最高 DN150 / 6"

  • 可选开关、4...20mA、HART 7、®FOUNDATION™ Fieldbus、Profibus-PA

  • 用于危险区域的防爆认证,适用于与安全相关的 SIL 2 应用

何时使用转子流量计?

转子流量计,也被称作变面积流量计或简称为 VA 流量计,被广泛地用于测量导电/非导电性的液体和气体。该系列仪表,以其简单实用的机械式测量原理而著称,无需额外的电源即可实现就地显示。

转子测量技术,应用广泛且通用性强,适用于小流量的洁净液体气体,尤其是对精度要求不高,但关注性价比紧凑安装的应用场景。自 1921 年起,科隆就专注于转子流量计的研发与制造。

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9 产品

H250 M40 Variable area flowmeter  – Standard version with flange
Icon/Logo for Continuous Float Monitoring
Icon/Logo Security Integrity Level 2 (SIL 2)
H250 M40

转子流量计,适用于液体或气体

  • 模块化的设计:从机械式指示器到 4…20 mA/HART®7、FF、Profibus-PA 和计数器
  • 任何安装位置:垂直、水平或垂直下行管道中
  • 法兰:DN15…150 / ½…6";或者 NPT、G、卫生型连接等
  • -196…+400°C;最高 1000 barg
H250 M8E Variable area flowmeter  – Electronic indicator
H250 M8

转子流量计,适用于液体或气体

  • 机械式或电子式 棒状指示器(4…20 mA/HART®
  • 法兰:DN15…25 / ½…1";或者 NPT、G、卫生型连接等
  • -40…+200°C;压力最高 145 barg
DK37 M8MR - Heavy duty stainless steel version with bottom valve
Icon/Logo Security Integrity Level 2 (SIL 2)
DK37 M8

转子流量计,适用于复杂工况下的小流量液体和气体

  • 机械式或电子式指示器(4…20 mA/HART®
  • 坚固的金属结构:不锈钢或合金
  • 螺纹G¼、¼ NPT;其他
  • -40…+150°C;最高 220 barg
DK32 Variable area flowmeter – Mechanical indicator with horizontal connections
Icon/Logo Security Integrity Level 2 (SIL 2)
DK32/34

转子流量计,适用于小流量的液体或气体

  • 一体型机械式指示器,可选 4…20 mA/HART®7、低位/高位开关或针阀
  • 坚固的金属结构:不锈钢或合金
  • 螺纹型:G ¼、¼ NPT 等
  • -40…+200°C;最高 220 barg
DK46 Variable area flowmeter
Icon/Logo Security Integrity Level 2 (SIL 2)
DK46/47/48/800

转子流量计,适用于小流量气体或液体的应用和采样流量监测

  • 带模拟刻度、阀门和开关的玻璃管
  • 小流量:≥0.04 l/h
  • G 和 NPT 螺纹;其他,请咨询
  • -5…+100°C;压力最大 10 barg
VA40  Variable area flowmeter – Version with thread
Icon/Logo Security Integrity Level 2 (SIL 2)
VA40

转子流量计,适用于基础应用

  • 玻璃锥管,低位/高位开关和 4…20 mA
  • 在气体应用中的压损低
  • 法兰:DN15…50 / ½…2";或者 NPT、G、卫生型连接等
  • -20…+100°C;压力最高 10 barg
VA45 Variable area flowmeter  – Version with thread
VA45

转子流量计,适用于低压气体的应用

  • 易于读取刻度的玻璃锥管
  • 工业炉用气体、保护性气体或加热系统
  • 法兰:DN15…40 / ½…1½";或者 NPT、G、软管连接
  • -20…+100°C;压力最高 1 barg
DK700 Variable area flowmeter
DK700

转子流量计,适用于小流量的液体或气体

  • 紧凑的玻璃管仪表,易于从刻度读取流量
  • 适用于小流量:≥ 2.5 l/h
  • 螺纹:G⅛;其他,请咨询
  • -5…+100°C;压力最高 4 barg
GA24 Variable area flowmeter
GA24

转子流量计,适用于小流量的液体或气体

  • 易于读取刻度的玻璃锥管,低位/高位开关
  • 坚固的金属外壳,提升过程安全性
  • 法兰:DN15…50 / ½…2",压力等级最高 PN40 / ASME Cl 300
  • -20…+100°C

转子流量计是如何工作的?

结构和测量原理

转子流量计 — 也被称作变面积流量计或简称为 VA 流量计 — 具有一根直立的、顶宽底窄的锥形测量管。测量管中内含一个经过特别设计的、可在垂直方向自由运动的浮子。浮子与锥形测量管之间,形成一个环形的间隙;该间隙的大小随着浮子位置的不同而变化。

当没有流量时,浮子因重力而位于测量管底部。一旦介质自下而上流过测量管,浮子将会被抬升。浮子最终会达到力量平衡的位置,也就是:重力(G)= 浮力(A)+ 流体推力(S)。

VA schematic representation

浮子所受到的三种作用力:

  • 浮力 A:取决于介质的密度和浮子的体积,通常为常数(当介质密度恒定时)。

  • 重力 G:取决于浮子的质量。常见的浮子材质有:不锈钢、铝、钛或硬橡胶等。

  • 流体推力 S:取决于浮子的形状、环形间隙的流速,以及介质的密度和粘度。

浮子被抬升的位置越高,所形成环形间隙越大,从而流经间隙的介质越多。这将导致介质流速和流体推力 S 降低,直到达到新的力量平衡。所以,浮子的高度直接代表了介质的体积流量。

流量的显示

当采用玻璃锥管时,可通过浮子位置所对应的刻度直接读取流量。对于浮子位置不可见的金属锥管,则通过磁耦合来显示读数。浮子中的磁铁,借助磁耦合将线性运动转换为圆周运动,从而带动指针在刻度盘上指示流量。

信号转换

当需要远传输出时,浮子的高度由磁敏元件检测并进行信号转换。这使得流量计的应用更方便灵活,尤其是在自动化系统中。

转子流量计具有哪些优势?

除了高性价比以外,转子流量计以其经久耐用而著称。对于高压(1000 bar / 14504 psi)、低压(仅几毫巴)、微小流量等其他测量原理难以应对的极端工况,转子流量计可能是为数不多的选择之一。此外,转子流量计也适用于高温和深冷工况。例如,科隆的 H250 M40 系列转子流量计,其温度范围是 -192°C ~ +400°C / -313.6°F ~ +752°F。全封闭的金属结构测量管,可稳定测量且无泄漏之忧。

转子流量计的应用限制有哪些?

转子流量计的优势在于经济高效、长期稳定,但无法提供诸如超声波或科里奥利质量流量计般的高精度。粘度、密度、压力、介质温度对其测量都会产生影响,所以,要求工艺条件相对稳定。尤其要求介质洁净,不可含有过多的固体杂质。另外,转子流量计还受限于口径限制,科隆可制造的最大口径为 DN150。

转子流量计的典型应用场景?

Collection of application pictures of variable area flowmeters vertical

科隆转子流量计,可用于测量气体,如:惰性气体、采样气体、低压气体,或是空气、天然气、氢气等工艺气体;也适用于导电性/非导电性液体,如:纯化水、碳氢化合物、润滑油、汽油、酸/碱溶液或氨溶液。

常见的应用场景:

  • 测量小流量的化学品、添加剂、碱性溶液或酸(如,无机酸或过氧化氢)的测量

  • 液态碳氢化合物的体积流量,如:苯、润滑油等

  • 氮气惰化

  • 监测用于过程分析仪的采样流体

  • 监测用于密封系统的密封气或隔离液

  • 注入防腐剂或阻垢剂

  • 测量系统用吹扫流体的连续监测

  • 用于工业炉窑或热处理装置的燃气流量(如,氢气

  • 冷凝液去离子水工艺水的收集

  • 测量空气二氧化碳或其他工业用气

转子流量计可用于危险区域吗?

科隆的 H250 M40H250 M8DK32/34DK37 M8 金属转子,以及 DK46/47/48/800VA40 玻璃转子,提供可用于气体和粉尘爆炸危险区域等多种应用场景的通用防爆方案。本质安全型、无火花型和隔爆型防爆措施,适用于不同防爆策略的需求。

已取得 ATEX、IECEx、美国和加拿大的 FM/QPS,以及适用于中国的 NEPSI 防爆认证。此外,还有巴西的 INMETRO、韩国的 KCS 和印度的 CCOE/PESO 等认证。因此,该系列仪表成为国际性企业或机械设备制造商的理想选择 — 可轻松满足当地的防爆标准。

转子流量计也可用于 SIL 应用吗?

Icon/Logo Security Integrity Level 2 (SIL 2)

科隆的全系列转子流量计,可提供配备 NAMUR 限位开关的 SIL2 版本用于低要求模式应用。不仅是 H250 M40、小型 DK32、DK34 和 DK37 等金属转子,也包括玻璃转子。用于简单工业应用的 VA40,以及小型 DK46、DK47、DK48 和 DK800 等玻璃转子,也可提供 SIL 2 版本以满足安全仪表系统(SIS)的需求。

转子流量计可用于卫生型应用吗?

Hygienic connection of an H250F M40

科隆的 VA40H250F M40 两款转子流量计,设计用于食品和生命科学行业中的卫生型应用。符合 FDA-、EC1935- 和 GB4806-标准的材质,满足严格的卫生和法规要求。结构无死角与滞留区,接液部件采用酸洗处理并可选电抛光表面(表面粗糙度 Ra <0.8 µm),可有效防止沉积物附着并易于清洗。具有出色特性的 H250F M40 系列,被广泛用于生命科学(如,超纯水系统)、食品(如,测量奶油)等行业。

科隆转子流量计的量程范围是多少?

基于转子流量计的测量原理,其典型的量程比为 10:1。但是,H250 M40 可提供 100:1 的量程比选项。因此,无需新增额外的仪表,即可覆盖小流量的需求。

如何安装转子流量计?

H250 M40 vertical horizontal

转子流量计通常安装在流体上行的垂直管道中,底进上出的流向能保证测量的稳定。然而,H250 M40 可提供水平安装、甚至顶进底出的特有版本,体现出色的安装灵活性。

转子流量计需要前后直管段吗?

当使用转子流量计时,无需为精度原因而考虑前后直管段,但是,前后直管段会优化介质流态,从而提升流量指示的稳定性,并减少仪表磨损以延长维护周期。尤其对于口径 ≥DN50 / 2" 的仪表,建议配置 5D/3D 的前后直管段。

科隆转子流量计采用何种材质?

科隆,提供多种转子流量计以满足不同流量范围和材质的需求。这包括由不锈钢或其他特材所制成的金属管流量计 — 坚固耐用、可抵御冲击;以及各种玻璃锥管型号。

全金属管转子流量计及吹扫应用

KROHNE all-metal variable area flowmeters

全金属管转子流量计及吹扫应用,设计用于测量严苛工况和环境条件下的液体和气体的流量。其坚固、耐受冲击的结构,可简单高效地集成到过程分析仪等测量系统中,无需前后直管段。

科隆的 H250 M40 系列金属转子流量计,可根据被测介质的要求提供多种特材选项。为保证测量腐蚀性化学品的耐用性,可选择 Hastelloy、®钛材、Monel、®6Mo、Inconel ® 等材质。对于酸碱等严苛应用,H250C M40 还可提供 PTFE 衬里。H250 M40 还可选配不锈钢材质的指示器,以耐受盐雾和酸雨的侵蚀。

玻璃管转子流量计及吹扫应用

KROHNE glass tube variable area flowmeters

玻璃转子流量计,尤其适用于压力不超过 10 barg / 145 psig 的小流量惰化气体和采样流体。用于吹扫的玻璃管转子流量计,可直接观察介质,且即时读取流量。科隆还提供 VA40VA45 玻璃转子,用于各类过程应用。

科隆转子流量计可提供哪些控制和通信选项?

科隆的转子流量计,可提供多种附加选项,以显著提升其应用灵活性和功能性。尤其值得称道的是恒流阀、限位开关,以及模拟和数字信号输出选项。

恒流阀(差压调节器)

DK37 M8E bottom valve inlet regulator

科隆,为转子流量计提供集成的恒流阀,能够稳定精确地控制流量。恒流阀尤其适用于需要保持恒定的进出口压差和稳定流量的应用场景。多种恒流阀选项,可满足不同应用的特定需求。

限位开关

DK800 Switch

除了恒流阀以外,转子流量计还可配备限位开关。限位开关用于监测流量限值,并触发信号。这尤其适用于需要精准监控流量的场景,以保障工艺的安全高效。

信号输出

尽管转子流量计的基本功能,是无需外部供电的机械式仪表,但科隆也可以为其提供液晶显示、模拟乃至数字输出选项。

例如,H250 M40 系列转子流量计,即可以作为无需外部供电的机械式仪表,用于就地显示;也可以作为电子式仪表,通过 4-20 mA + HART 7、FF、Profibus 总线通信集成到系统中。通过 H250 M40 的智能模块化设计,可在现场改造或升级仪表的功能,并且无需中断工艺过程。

转子流量计具有哪些诊断功能选项?

搭载前沿电子模块的转子流量计,可利用诊断功能(如功能监测、错误日志和报警)来识别并报告问题。为此,科隆的 H250 M40 系列转子流量计标配连续浮子监测(CFM)技术,在整个测量测量范围内实现稳定的自诊断功能并优化工艺过程。诊断功能包括:

  • 由于杂质或压力冲击而导致的浮子卡涩

  • 在气体测量中,影响到测量精度的压缩振荡

  • 在液体测量中,由容积泵所造成的脉动流

  • 磁场错误,如维护后的浮子错误反装

  • 可能导致测量误差的外部直流磁场干扰

诊断信号遵从 NAMUR NE107 标准,从纯粹的信息反馈到设备故障时的报警电流输出,以便采取适当的纠正措施。该功能,有利于延长仪表的服务周期并提升过程控制的可靠性。