浮子流量计，也被称为转子流量计，是流量测量领域中一种应用极为广泛的仪表。其核心原理基于浮子在垂直的锥形管内，会随着流体流量的变化而产生升降运动，进而改变浮子与锥形管之间的流通面积，以此来实现对体积流量的精准测量。在美国与日本，它常被叫做变面积流量计或面积流量计。浮子流量计的发展历史源远流长，早在 20 世纪初便已问世。在过去的一百多年里，伴随着材料科学、制造工艺以及电子技术的持续进步，浮子流量计经历了多次技术革新与优化。从最初较为粗糙的结构，到如今高精度、智能化的产品，它逐渐成为了工业生产、科学研究等众多领域的流量测量工具。

在全球范围内，浮子流量计的应用数量占比相当可观。1985 年，英国对 72 家企业的 17000 台流量仪表展开抽样调查，结果显示浮子流量计的占比达到了 19.2%。而在我国，1996 年浮子流量计的产量预估处于 15 万至 17 万台之间，其中玻璃管浮子流量计约占 95%。近年来，随着国内工业自动化程度的不断提升，对浮子流量计的需求也在持续增长，产品种类日益丰富，技术水平逐渐向标准靠拢。

浮子流量计的流量检测元件主要由一根自下往上逐渐扩大的垂直锥形管，以及一个能够沿着锥管轴上下移动的浮子构成。当被测流体从下往上流经锥管和浮子所形成的环隙时，浮子的上下端会产生压力差，这个压力差会形成一个推动浮子上升的力。以常见的水在管道中流动为例，当水流通过浮子与锥形管的间隙时，浮子下方的水压明显大于上方，这种压力差就会驱使浮子向上运动。当这个上升力大于浸在流体中浮子自身的重量时，浮子便开始上升，此时环隙面积会随之增大，环隙处的流体流速会立刻下降，浮子上下端的差压也会随之降低，作用于浮子的上升力同样减小，直至上升力与浸在流体中浮子的重量达到平衡，浮子就会稳定在某一高度。浮子在锥管中的高度与通过的流量之间存在着明确的对应关系，通过预先标定好的刻度，操作人员便能够直观地读取流量数值。并且，随着现代传感器技术的发展，一些高精度的浮子流量计还能够将浮子的位置信息转化为电信号，实现远程数据传输与监控。

口径在 15 - 40mm 的透明锥形管浮子流量计，其典型结构中，透明锥形管通常是硼硅玻璃制成，也就是我们通常所说的玻璃管浮子流量计。这类流量计的流量分度方式多样，有的直接将刻度刻在锥管外壁，方便现场工作人员直接读数；也有的在锥管旁另外安装分度标尺，使得读数更加清晰、准确。锥管内腔主要有圆锥体平滑面和带导向棱筋（或平面）这两种类型。浮子在锥管内既可以自由移动，也可以在锥管棱筋的导向下移动。对于较大口径平滑面内壁的仪表，有的还采用导杆导向，以此确保浮子在测量过程中能够稳定运行，有效避免因流体波动等因素导致浮子晃动，进而影响测量精度。玻璃管浮子流量计凭借其结构简单、成本较低、读数直观等优点，在一些对精度要求不是特别高、测量环境较为安全的场合，如实验室小型液体流量测量、普通工业用水流量监测等，得到了广泛应用。

典型结构通常适用于口径 15 - 40mm 以上的仪表。锥管和浮子共同构成了流量检测元件。套管内有导杆的延伸部分，通过磁钢耦合等先进方式，将浮子的位移传递给套管外的转换部分。转换部分主要有就地指示和远传信号输出这两大类型。除了常见的直角安装方式的结构，还有进出口中线与锥管同心的直通型结构，通常用于口径小于 10 - 15mm 的仪表 。金属管浮子流量计由于采用金属材质，使其具备更强的抗压、耐高温能力，能够适用于一些对环境要求极为苛刻的工业场景，如石油化工行业中的高温高压液体流量测量、热电厂中的高温蒸汽流量监测等。而且，金属管浮子流量计在防护等级、抗震性能等方面也具有明显优势，能够在复杂的工业环境中稳定运行。

可分为透明锥形管和金属锥形管。透明锥形管材料大多采用玻璃，也有部分使用透明工程塑料，如聚苯乙烯、聚碳酸酯、有机玻璃等制成。玻璃管具有良好的透明度，便于操作人员清晰观察浮子位置和流量变化情况，但无导向结构的玻璃管仪表在测量气体时，若操作不当容易发生击碎现象；而工程塑料材质则具有不易击碎的优点，同时重量较轻，成本相对较低，在一些对安全性要求较高、测量精度要求适中的场合，如食品饮料行业的液体流量测量，具有一定的应用优势。金属管锥形管浮子流量计与透明锥形管浮子流量计相比，能够用于更高的介质温度和压力环境，并且不存在玻璃管被击碎的风险，特别适用于高温、高压、强腐蚀性等恶劣工况，如化工原料生产、污水处理等行业。

分为就地指示型和远传信号输出型。就地指示型中，有些透明管浮子流量计以就地指示为主，同时装有接近开关，能够作为流量上下限报警信号输出。当流量超过或低于设定的阈值时，会及时发出警报，提醒操作人员及时进行调整，确保生产过程的稳定运行。有些就地指示型金属管浮子流量计外形与远传信号输出型相同，只是将浮子位移通过磁耦合传出，经过连杆凸轮等线性化机构处理后进行就地指示。远传信号输出型仪表的转换部分会将浮子位移量转换成电流或气压模拟量信号输出，分别成为电远传浮子流量计和气远传浮子流量计。这两种远传型流量计便于实现远程监控和自动化控制，在大型工业生产线上，如汽车制造、钢铁冶炼等行业，能够通过远程监控中心实时掌握流量数据，及时调整生产参数，提高生产效率和产品质量。

分为液体用、气体用和蒸汽用 3 种。实际上，多数浮子流量计同一仪表对于液体和气体都能进行测量，结构具有通用性。不过，我国浮子流量计行业标准对流量上限有着明确要求，为液体设计的仪表用于气体时往往不符合要求，因此需要为气体另行设计浮子和锥管，从而分成了液体和气体两种系列。测量蒸汽时，只能使用专门设计的金属管浮子流量计，或者在标准型仪表上加装附加构件，以适应蒸汽的高温、高压特性，确保测量的准确性和可靠性。例如，在热电厂的蒸汽流量测量中，就需要使用经过特殊设计的金属管浮子流量计，以满足高温、高压蒸汽的测量需求。

分为全流型和分流型。全流型是指被测流体全部流过浮子流量计；分流型则只有部分被测流体流过浮子等流量检测部分，它由装载在主管道上的标准孔板（或均速管）和较小口径浮子流量计组合而成，适用于管径大于 200mm 的较大口径流量且只需就地指示的场所，价格较为低廉 。分流型浮子流量计结构上又分为分离型和一体型两种。分离型便于安装和维护，可根据实际需求灵活组合，在一些需要经常对流量计进行检修、更换部件的场合具有优势；一体型则结构紧凑，占用空间小，安装更为简便，适合在空间有限的工业现场使用，如小型工厂的管道流量测量。

适用于小管径和低流速的情况。常用仪表口径在 40 - 50mm 以下，最小口径能做到 1.5 - 4mm ，可测量低流速小流量。以液体为例，口径 10mm 以下玻璃管浮子流量计满度流量时，流速仅在 0.2 - 0.6m/s 之间，甚至低于 0.1m/s；金属管浮子流量计和口径大于 15mm 的玻璃管浮子流量计流速稍高，在 0.5 - 1.5m/s 之间。在一些实验室微小流量测量、小型管道流体监测等场景中，浮子流量计能够充分发挥其优势，提供准确的流量数据。比如在生物制药实验室中，对各种试剂的微量流量测量有所要求，浮子流量计能够满足这种高精度、小流量的测量需求。

可用于较低雷诺数，选用对粘度不敏感形状的浮子，流通环隙处雷诺数只要大于 40 或 500 ，雷诺数变化时流量系数就能保持常数，即流体粘度变化不影响流量系数，这数值远低于标准孔板等节流差压式仪表雷诺数的要求。在测量一些高粘度流体时，浮子流量计依然能够稳定工作，保证测量精度，而其他类型的流量计可能会受到粘度影响而产生较大误差。例如在油漆生产过程中，需要对高粘度的油漆原料进行流量测量，浮子流量计就能够准确测量，确保生产配方的准确性。

大部分浮子流量计对上游直管段没有要求，或者要求不高。相比其他一些需要较长上游直管段来稳定流场的流量计，浮子流量计在安装上更加灵活方便，可节省管道安装空间和成本，尤其适用于一些空间有限的工业现场。在一些老旧工厂的管道改造项目中，由于空间受限，浮子流量计的这一优势就能够得到充分体现，降低了改造难度和成本。

有较宽的流量范围度，一般为 10:1，可以做到 5:1，最高 25:1 ，流量检测元件的输出接近线性，压力损失较低。在实际应用中，能够满足不同流量范围的测量需求，并且线性输出特性便于数据处理和分析，较低的压力损失也减少了能源消耗，提高了系统的运行效率。例如在城市供水系统中，不同时段的用水量差异较大，浮子流量计能够在宽流量范围内准确测量，为供水调度提供可靠的数据支持。

玻璃管浮子流量计结构简单、价格低廉，现场指示流量使用方便，但有玻璃管易碎的风险，尤其是无导向结构浮子用于气体时；金属管浮子流量计没有锥管破裂的风险，使用温度和压力范围比玻璃管浮子流量计更宽。在一些对成本敏感且使用环境较为安全的场合，玻璃管浮子流量计是不错的选择；而在高温、高压、高振动等恶劣环境下，金属管浮子流量计则更具优势。比如在普通居民小区的自来水流量监测中，玻璃管浮子流量计成本低、安装方便；而在石油开采的井下作业中，金属管浮子流量计能够适应高温、高压、高振动的恶劣环境。

大部分结构的浮子流量计只能用于自下向上垂直流的管道安装，且应用局限于中小管径，普通全流型浮子流量计不能用于大管径，玻璃管浮子流量计最大口径 100mm，金属管浮子流量计为 150mm，更大管径只能用分流型仪表。在管道设计和安装时，需要充分考虑浮子流量计的这一特性，合理选择安装位置和流量计类型。在大型市政工程的大管径供水管道中，就需要使用分流型浮子流量计来满足流量测量需求。

当使用流体和出厂标定流体不同时，要对流量示值进行修正。液体用浮子流量计通常以水标定，气体用空气标定，若实际使用流体密度、粘度与之不同，流量就会偏离原分度值，需要换算修正。在实际应用中，需要根据实际测量流体的特性，查阅相关的修正系数表或使用专业的计算软件进行修正，以确保测量结果的准确性。例如在化工生产中，使用不同密度和粘度的化工原料时，就需要对浮子流量计的示值进行准确修正，保证生产过程的精准控制。

主要测量对象是单相液体或气体，液体中含有微粒固体或气体中含有液滴通常不适用，因为浮子在液流中附着微粒或微小气泡会影响测量值。例如在测量含有杂质的污水时，浮子可能会被杂质卡住或表面附着杂质，导致测量不准确；在测量含有水雾的气体时，水雾会在浮子表面凝结，影响浮子的正常运动和测量精度。在污水处理厂的污水流量测量中，如果污水中杂质较多，就不适合使用浮子流量计，而应选择其他更合适的流量计。

如果只需要现场指示，首先考虑价格便宜的玻璃管浮子流量计，要是温度、压力条件不满足，就选用就地指示金属管浮子流量计。玻璃管浮子流量计应选择带有透明防护罩的，用于气体时要选用导杆或带棱筋导向的仪表，以提高其安全性和稳定性。如果需要远传输出信号作总量积算或流量控制，一般选用电信号输出的金属管浮子流量计。要是环境气氛有防爆要求，且现场有控制仪表用气源，优先考虑气远传金属浮子流量计，若选用电远传仪表则必须是防爆型。在化工生产车间等易燃易爆环境中，气远传金属浮子流量计能够确保在安全的前提下实现流量的远程监测和控制。在炼油厂的生产区域，就需要使用符合防爆要求的气远传金属浮子流量计来测量各种易燃易爆气体的流量。

测量不透明液体时，选择金属管浮子流量计较为常见，也可选择带棱筋锥形管的玻璃管浮子流量计。测量温度高于环境温度的高粘度液体和降温易析出结晶或易凝固的液体，应选用带夹套的金属管浮子流量计，通过夹套中的加热介质或冷却介质，保持被测液体的流动性和稳定性，确保测量的准确性。在石油开采和输送过程中，经常会遇到高粘度原油，带夹套的金属管浮子流量计能够有效应对这种情况。在油田的原油输送管道中，带夹套的金属管浮子流量计可以通过加热介质保持原油的流动性，准确测量原油流量。