金(jin)屬管轉(zhuan)子流量(liang)計 是一(yi)種結構(gòu)簡單、工(gong)作可靠(kao)的流量(liang)測量儀(yí)表,它可(ke)用來連(lian)續測量(liàng)管道中(zhong)液體、氣(qi)體和蒸(zheng)汽的流(liú)量。
一、工(gong)作原理(lǐ)
　　金屬管(guǎn)轉子流(liú)量計有(you)電遠傳(chuán)型、氣遠(yuan)傳型和(he)指示型(xing)等多種(zhǒng)型式。金(jin)屬管轉(zhuǎn)子流量(liàng)計的工(gōng)作原理(lǐ)見圖1。當(dāng)被測介(jie)質自下(xia)向上流(liu)過錐管(guan)時,浮子(zi)向上升(sheng)起,浮子(zǐ)的位移(yí)通過磁(ci)鋼的藕(ou)合傳出(chu),使平衡(heng)杆産生(sheng)角位移(yi),通過四(si)連杆機(jī)構的傳(chuan)遞,最後(hòu)由指針(zhen)來實現(xian)流量指(zhi)示。

二(er)、出廠校(xiào)驗
每台(tái)儀表出(chū)廠前,都(dou)要經過(guo)水(或空(kong)氣)的流(liú)量校驗(yan),校驗順(shùn)序如下(xia):
(l)通過水(shuǐ)流量校(xiào)驗設備(bei),測定浮(fú)子位移(yi)和流量(liàng)的關系(xì)。流量數(shu)據由實(shí)際測量(liàng)得到,浮(fú)子位移(yí)數據在(zai)表上的(de)長條形(xing)标尺上(shang)讀出。
(2)調(diao)整四連(lian)杆機構(gou),使指針(zhen)有線性(xing)的流量(liang)指示。
(3)複(fu)校,按儀(yi)表指示(shì)來檢查(chá)該指示(shì)值下的(de)實際流(liú)量值。
三(san)、目前存(cun)在問題(tí)
(l)在儀表(biǎo)的出廠(chang)校驗中(zhong),經常出(chu)現“浮子(zǐ)位移和(he)流量的(de)關系不(bú)穩定”的(de)情況。
(2)已(yi)人庫的(de)儀表,有(you)時發現(xian)“流量一(yi)位移”關(guān)系發生(sheng)改變,儀(yi)表精度(dù)出現超(chao)差。
(3)用戶(hù)無法驗(yàn)證新收(shōu)到的儀(yi)表以及(jí)正常工(gōng)作運行(háng)中的儀(yi)表的指(zhi)示正确(què)性。
(4)儀表(biao)清洗或(huo)維修後(hòu),無法檢(jian)查和保(bao)證儀表(biao)的精度(dù)是否仍(reng)滿足要(yào)求。.
(5)浮子(zǐ)上的磁(ci)鋼有退(tui)磁現象(xiàng)。磁鋼的(de)磁性減(jian)弱後,儀(yi)表是否(fou)還能繼(ji)續使用(yong)?其結果(guǒ)又如何(he)處理?
　　以(yi)上各種(zhǒng)問題都(dōu)是轉子(zǐ)流量計(ji)生産廠(chǎng)及用戶(hu)所關心(xīn)和急待(dài)解決的(de)。發生這(zhe)些問題(tí)的根源(yuan)是流量(liàng)計流量(liàng)一位移(yí)的關系(xì)發生了(le)變化,而(er)且還缺(que)少一種(zhǒng)在現場(chǎng)檢查它(tā)們變化(huà)量大小(xiǎo)的辦法(fǎ),更沒有(yǒu)在它們(men)變化後(hòu)作出現(xian)場調正(zheng)恢複精(jīng)度的手(shǒu)段。
四、問(wen)題分析(xi)
　　在金屬(shǔ)管轉子(zi)流量計(jì)出廠校(xiào)驗中,最(zuì)關鍵的(de)是尋找(zhao)流量-位(wèi)移正确(que)的對應(ying)關系。此(cǐ)“關系”目(mu)前生産(chǎn)制造沒(méi)有标準(zhǔn)化,每台(tái)表要不(bú)一樣的(de)。制造廠(chǎng)自己在(zài)流量校(xiao)驗以前(qian)也不知(zhi)道這台(tái)表的流(liu)量和浮(fú)子位移(yí)關系的(de)具體數(shù)值,所以(yi)才規定(ding)每台儀(yi)表在出(chu)廠前必(bì)須經過(guò)流量校(xiào)驗。儀表(biǎo)的流量(liang)指示和(hé)輸出信(xin)号都是(shì)在找出(chu)的“流量(liàng)一位移(yi)”的基礎(chǔ)上進行(hang)調整的(de)(現在的(de)問題是(shì)原來找(zhǎo)好的“關(guan)系”後來(lai)變化了(le),因此引(yǐn)起了整(zheng)個儀表(biao)精度的(de)變化)。
　　問(wèn)題的核(he)心是調(diao)整好的(de)“流量一(yī)位移”關(guan)系怎麽(me)會變化(hua)?怎樣知(zhi)道“關系(xi)”變化了(le)?變了多(duō)少?變了(le)以後怎(zěn)麽來糾(jiū)正等等(děng)。下面分(fèn)析一下(xia)“流量-位(wei)移關系(xì)”變化的(de)原因。
　　圖(tú)2爲“流量(liàng)一浮子(zǐ)位移”傳(chuán)遞關系(xi)圖。浮子(zǐ)2在錐管(guan)l内的上(shàng)下位置(zhì)是由流(liu)量的大(da)小與轉(zhuan)換器的(de)大小決(jué)定的,與(yǔ)轉換器(qì)上的零(líng)件無關(guan),所以,可(ke)以用浮(fu)子的上(shang)下位置(zhi)來代表(biǎo)流量的(de)大小。但(dàn)是,由于(yú)殼體是(shi)金屬制(zhi)作的,浮(fú)子的位(wèi)置見不(bú)到。通常(cháng)該位置(zhi)是通過(guò)兩對磁(cí)鋼的藕(ou)合來傳(chuán)遞的,平(ping)衡杆上(shang)的磁鋼(gāng)與浮子(zǐ)上的磁(cí)鋼互相(xiàng)吸引,再(zai)通過平(ping)衡杆上(shàng)的指針(zhēn)來反映(ying)浮子的(de)位置。問(wèn)題是平(ping)衡杆上(shang)的位移(yí)指針是(shì)否能真(zhēn)實地反(fǎn)映浮子(zǐ)位移量(liang)。試驗發(fa)現,當平(ping)衡杆兩(liang)端的平(ping)衡狀态(tài)改變時(shi),盡管浮(fú)子位置(zhì)不變,位(wei)移指針(zhen)的指示(shi)也會變(bian)化。另外(wài),位移指(zhǐ)針本身(shen)還能彎(wān)曲和移(yí)動,這樣(yàng)就造成(cheng)了“流量(liàng)一位移(yi)指示”關(guān)系發生(shēng)了變化(hua)。

　　下(xia)面通過(guò)受力分(fèn)析,來尋(xun)找“關系(xi)”變化的(de)規律。
　　每(měi)台儀表(biao)的平衡(heng)杆都是(shi)調過平(ping)衡的,但(dan)是不可(kě)能絕對(duì)平衡,一(yi)般總是(shi)有點不(bu)平衡的(de)。
　　如圖3所(suo)示,設平(píng)衡杆的(de)磁鋼端(duan)較重,其(qi)不平衡(héng)力爲Fl,而(ér)磁鋼間(jiān)的吸引(yin)力爲凡(fan),這兩個(ge)力都要(yào)使平衡(héng)杆産生(shēng)轉動,但(dàn)方向相(xiang)反。平衡(heng)時,這兩(liang)個力(标(biao)量)應該(gāi)有如下(xià)關系:
F2sinα=F2′= F1

式中(zhong)α—内外兩(liang)磁鋼的(de)偏離角(jiao)
　　若兩磁(ci)鋼間的(de)距離爲(wèi)α則可算(suan)出磁鋼(gang)的偏離(lí)量爲b=αtgα當(dāng)偏離角(jiǎo)α較小時(shi)，則tgα≈sinα，所以(yǐ)b=αtgα≈α sinα=αF1/ F2。
　　從式中(zhong)可見,當(dang)平衡杆(gǎn)兩邊平(ping)衡,即F1=0時(shi),b=0,内外兩(liǎng)磁鋼的(de)位置是(shì)正确對(dui)應的。若(ruò)F1≠0,則b≠0,而且(qiě)F1愈大,偏(piān)離量b也(yě)愈大。同(tóng)時,磁鋼(gang)的吸引(yin)力F2愈大(dà),b愈小,所(suǒ)以要求(qiu)磁鋼應(yīng)具有較(jiào)大強度(dù)。當儀表(biao)用了一(yī)段時間(jiān)而引起(qǐ)磁性減(jiǎn)弱時(即(jí)所謂退(tuì)磁現象(xiàng))就會引(yin)起凡減(jiǎn)小和偏(pian)離量b變(bian)大。當然(ran),如果我(wǒ)們能做(zuò)到使F1=O(即(ji)絕對平(píng)衡),那末(mo),不管F2怎(zěn)麽變化(huà)(隻要F2>0),偏(pian)離量b始(shǐ)終爲零(líng)。
　　當出現(xiàn)F2< F1時(因爲(wei)F1/ F2== sinα而sina不可(kě)能大于(yú)1,所以無(wú)解),出現(xian)了兩磁(ci)鋼吸不(bu)住而不(bú)跟随的(de)現象。
　　由(yóu)于用戶(hù)在維修(xiū)和調整(zhěng)儀表時(shi),很難避(bi)免出現(xian)破壞平(ping)衡,加上(shang)磁鋼本(ben)身的退(tuì)磁現象(xiàng),所以很(hěn)容易引(yin)起偏離(lí)量b的變(bian)化,從而(er)産生了(le)浮子位(wèi)置與指(zhi)示值不(bu)一緻的(de)現象。
五(wu)、試驗過(guò)程
(l)按常(cháng)規的出(chū)廠校驗(yan)方法裝(zhuang)配,調整(zheng)好一台(tái)完整的(de)儀表,在(zài)水流量(liang)裝置上(shàng)校驗。
(2)記(ji)下校驗(yàn)中得到(dào)的流量(liang)一位移(yí)關系及(ji)“零位線(xiàn)”的數據(jù),并在輔(fu)助度盤(pan)上的相(xiang)應位置(zhi)處畫上(shàng)“流量線(xian)”和“零位(wèi)線”(“流量(liang)線”是20%、60%、100%最(zui)大流量(liàng)所對應(ying)的浮子(zǐ)位移畫(huà)黑線;“零(ling)位線”是(shi)流量爲(wèi)零時浮(fú)子所停(ting)留的位(wèi)置畫紅(hong)線)。
(3)模仿(pang)用戶對(dui)儀表的(de)維修、調(diào)整、清洗(xi)等情況(kuàng),試驗它(ta)們對儀(yi)表的影(yǐng)響及清(qing)除辦法(fa)。
(4)放置一(yi)段時間(jian)後,檢驗(yàn)“流量線(xiàn)”和“零位(wèi)線”的穩(wen)定性和(hé)正确性(xing)。
六、試驗(yan)數據整(zhěng)理
(l)第一(yi)次校驗(yàn)、調整後(hou)得到的(de)數據見(jiàn)表l。

“零位(wèi)線”爲0.65;“流(liu)量線”爲(wei)3.35、7.5、11.00
　　表l的儀(yi)表規格(ge)是1000L/h,表上(shang)流量線(xiàn)所對應(ying)的标準(zhǔn)流量值(zhi)是200、600和1000Lh/,對(duì)2級精度(du)的儀表(biao),允許誤(wù)差爲士(shi)20L/ho
(2)平衡破(po)壞,使平(ping)衡杆的(de)磁鋼端(duān)偏重時(shi)流量位(wèi)移數據(jù)見表o2

“零(ling)位線”指(zhi)示由0.65降(jiàng)到0.4,各“流(liu)量線”下(xia)的流量(liang)普遍增(zēng)大,最大(da)變化量(liang)爲44L/h,即誤(wu)差增大(da)4%以上。
(3)平(píng)衡杆磁(ci)鋼端偏(piān)輕時的(de)流量位(wei)移值見(jian)表3。

　　與表(biǎo)1比較,“零(líng)位線”指(zhǐ)示由0.65升(shēng)到0.82,各“流(liú)量線”的(de)流量普(pu)遍減小(xiao),誤差變(bian)化2%以上(shàng)。
(4)在磁鋼(gang)端變輕(qīng)的不平(ping)衡情況(kuàng)下,故意(yì)不調整(zhěng)平衡,隻(zhi)是把“零(ling)位線”的(de)指示放(fang)回到0.65,此(ci)時流量(liang)的變化(hua)情況如(rú)表4所示(shi)。

　　該數據(jù)與表1比(bǐ)較,雖然(rán)也變小(xiao)了,但變(biàn)化量不(bú)超過10L/h,所(suǒ)有數據(jù)都在精(jīng)度範圍(wéi)内。
(5)粗略(lue)地重新(xīn)調平衡(héng),然後再(zài)把“零位(wei)線”指示(shì)調正确(que),流量和(hé)位移的(de)變化情(qíng)況如表(biao)5所不。

　　表(biǎo)5的數據(jù)比表4更(geng)好了,與(yu)表1比較(jiào),誤差變(bian)化隻有(yǒu)0.5%,這對2級(jí)精度的(de)儀表來(lai)說,是令(lìng)人滿意(yì)的。
(6)模仿(páng)用戶維(wéi)修儀表(biao)的情況(kuàng),把轉換(huàn)器的機(jī)芯拆出(chu),傳感器(qì)的浮子(zi)、錐管等(děng)也拆下(xia)重新安(an)裝。核對(duì)“零位線(xian)”的指示(shi),發現指(zhi)示不變(bian)。通流量(liàng)測定,數(shù)據沒有(you)變。
(7)掉換(huan)轉換器(qì)的試驗(yàn)。曾校驗(yàn)過一台(tai)錯轉子(zǐ)流量計(ji),在腐蝕(shí)性介質(zhì)中用了(le)一年後(hou),再用别(bie)的轉換(huan)器與其(qi)配套重(zhòng)新校驗(yàn),試驗時(shi)按原出(chū)廠的校(xiao)驗數據(jù)(“零位線(xiàn)”和“流量(liang)線,’)進行(hang)調整。原(yuan)出廠校(xiào)驗的校(xiao)驗數據(jù)見表6(锆(gao)轉子,型(xíng)号LZQ一40,規(guī)格4000L/h)。

使用(yòng)一年後(hou),轉換器(qi)被換的(de)校驗數(shu)據見表(biǎo)7

　　由于儀(yi)表在腐(fu)蝕性的(de)介質中(zhōng)已用了(le)一年,浮(fú)子和錐(zhuī)管表面(mian)的光潔(jie)度已下(xià)降,尺寸(cùn)也稍許(xu)發生變(biàn)化(表面(mian)上有氧(yǎng)化層),所(suǒ)以數據(ju)稍有差(cha)别。但從(cóng)試驗數(shu)據中可(ke)以看出(chū),掉換轉(zhuǎn)換器後(hòu),儀表的(de)精度羞(xiu)本上仍(reng)能達到(dào)2%。
(8)儀表放(fàng)置幾個(gè)月後(約(yuē)半年),檢(jian)查原試(shi)驗數據(jù)是否保(bǎo)持穩定(dìng)。由于轉(zhuan)換器曾(céng)與錯轉(zhuǎn)子相配(pèi),調整的(de)位置已(yǐ)有變化(hua),所以要(yào)重新調(diao)整“零位(wèi)線”和線(xiàn)性(這些(xie)工作都(dōu)是在不(bu)通流量(liàng)的條件(jian)下進行(hang)的),調整(zheng)好後,測(ce)到的流(liu)量數據(jù)見表8。

注(zhu):“正”和“反(fan)”是正行(hang)程和反(fan)行程,前(qian)面沒有(yǒu)寫“正、反(fan)”的均爲(wei)正行程(chéng)。
　　這是滿(mǎn)量程爲(wei)1000L/h的儀表(biao),各流量(liang)點的标(biāo)準流量(liàng)值依次(cì)爲200、400、600、500以及(jí)100OLh/,按精度(dù)爲士2%計(jì)算,各流(liú)量測試(shì)值與标(biāo)準值之(zhī)差不得(dé)超過士(shì)20L/h,從表8可(ke)看出,流(liú)量數據(jù)是符合(he)精度要(yao)求的。雖(sui)然儀表(biǎo)已被放(fang)置半年(nian),而且轉(zhuan)換器上(shàng)的零件(jian)曾被“打(dǎ)亂”過(被(bèi)調整“錯(cuò)轉子”了(le)),但隻要(yào)按原出(chu)廠時畫(huà)的“零位(wei)線”和“流(liú)量線”進(jìn)行檢查(cha)和校正(zhèng),不需要(yao)通水試(shì)驗就能(néng)保持原(yuan)有的儀(yí)表精度(du)。
七、試驗(yan)結論和(he)說明
(l)本(ben)文中所(suo)說的“零(ling)位線”是(shì)指流量(liang)爲零,浮(fu)子落在(zài)最低處(chù)時的浮(fú)子位移(yi)指示值(zhi)。而此時(shi)的流量(liang)指示值(zhi)一般應(yīng)在“0”以下(xia)。制造廠(chang)爲了使(shǐ)儀表在(zài)流量爲(wèi)零時流(liú)量指示(shi)爲“0”,一般(bān)是通過(guò)轉換器(qì)内的限(xian)位機構(gòu)來保證(zheng)“0”流量指(zhi)示的。爲(wèi)了讀取(qǔ)“零位線(xiàn)”的真實(shí)數據,應(yīng)将限位(wèi)機構松(song)開,以便(bian)讓平衡(heng)杆能夠(gòu)“自由”降(jiàng)落到最(zui)低處。讀(du)得“零位(wei)線”的數(shu)值後,再(zài)通過限(xian)位使流(liu)量擴示(shì)值指 “O”。
（2）當(dāng)平衡破(po)壞後,如(ru)不調整(zhěng)“零位線(xian)”指示,儀(yí)表的流(liú)t精度是(shì)不能保(bǎo)證的。從(cóng)表2和衷(zhong)3可粉出(chū),誤差變(biàn)化最大(dà)爲4%以上(shàng)。
(3)當平衡(heng)破壞後(hòu),如果不(bu)宜斷調(diào)組平衡(héng),隻是恢(hui)複“零位(wei)線”指示(shi),從表4和(hé)表1的試(shi)驗數據(ju)來看,其(qí)誤差變(bian)化最大(dà)爲1%。
(4)當平(píng)衡破壞(huai)後,粗略(lue)地調平(ping)衡,然後(hòu)調回“零(ling)位線”指(zhǐ)示,從表(biǎo)5的數據(ju)可看出(chū),誤差變(bian)化不超(chāo)過0.5%。調平(ping)衡時,隻(zhī)要使平(ping)衡杆在(zai)沒有外(wài)力作用(yòng)下能保(bao)持水平(ping)位t而不(bu)向一端(duān)偏轉就(jiu)行。
(5)對于(yu)電遠傳(chuan)型和氣(qì)遠傳型(xíng)儀表,其(qi)前面的(de)流量指(zhi)示部分(fen)的結構(gòu)原理是(shi)相同的(de),隻是在(zai)指示型(xing)儀表的(de)基礎上(shàng)再附加(jiā)一套遠(yuan)傳機構(gou)而已。遠(yuǎn)傳部分(fen)的作用(yong)是将流(liú)量指示(shì)轉換爲(wèi)電(或氣(qi))标準信(xin)号輸出(chu),這部分(fen)的調整(zhěng)方法在(zai)各自的(de)産品說(shuo)明書上(shàng)均有介(jiè)紹,是不(bú)用水流(liú)量試驗(yàn)的。隻要(yao)流量指(zhi)示正确(què),其輸出(chu)信号也(ye)是正确(que)性。
(6)雖然(ran)采用的(de)零件已(yi)相隔十(shi)年,并未(wèi)發現因(yin)“退磁”現(xiàn)象而對(duì)儀表精(jing)度造成(cheng)的影響(xiang)。
(7)金屬管(guǎn)轉子流(liú)量計,儀(yi)表口徑(jìng)爲φ15~150mm,盡管(guǎn)口徑不(bú)同,但其(qi)轉換器(qi)是通用(yòng)的,所以(yi)本文介(jie)紹的方(fang)法對各(ge)種口徑(jing)都是适(shi)用的。
八(bā)、試驗成(chéng)果的意(yì)義
　　一台(tái)儀表在(zai)調整好(hǎo)後,雖然(ran)其“流量(liàng)一位移(yi)”關系還(hai)可能會(huì)改變(見(jian)表2和表(biao)3),甚至會(hui)變得使(shǐ)流量超(chāo)差,但通(tong)過試驗(yan),找到了(le)它的變(bian)化規律(lǜ)。隻要通(tong)過對“零(ling)位線”的(de)檢查,就(jiu)可以發(fa)現位移(yí)指示的(de)變化量(liang),通過“零(ling)位線”對(dui)準,就可(ke)糾正其(qí)變化量(liang)。
　　當儀表(biǎo)安裝在(zài)現場使(shǐ)用時,除(chu)了儀表(biǎo)的讀數(shu)外,用戶(hù)不可能(neng)知道管(guan)道内的(de)真實流(liu)量值,因(yin)此也無(wu)法核對(duì)儀表的(de)指示是(shì)否正确(què),也無法(fa)判斷流(liú)量與浮(fú)子位移(yi)的關系(xì)是否還(hái)正确對(duì)應。我們(men)從圖1上(shàng)可以看(kan)到,當流(liu)量爲零(líng)時,浮子(zǐ)就落到(dao)最低處(chu),坐落在(zai)導向環(huán)上,對每(mei)一台制(zhì)造好的(de)儀表來(lái)說,這個(ge)位置是(shì)固定不(bú)變的。不(bu)管儀表(biao)使用多(duō)少年,浮(fu)子的“機(jī)械零位(wei)”都應該(gai)保持同(tóng)一個數(shu)值。因此(ci),在“浮子(zi)位移”标(biao)尺上的(de)“零位線(xian)”指示也(ye)應該保(bǎo)持不變(bian)。若由于(yu)某種原(yuán)因使“零(líng)位線”的(de)指示變(bian)了,就應(yīng)該果斷(duan)地把它(tā)調回來(lái)。“流量線(xian)”反映的(de)是浮子(zǐ)離開“零(ling)位”的高(gāo)度。隻要(yào)“零位線(xiàn)”的指示(shi)保持不(bú)變,“流量(liang)線”位置(zhì)上的流(liu)量值也(yě)基本不(bu)會改變(biàn)。用戶不(bú)需要流(liú)量測試(shi)設備,就(jiu)能自行(hang)檢查和(he)調整。

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