0引言(yán)
金屬管轉子流(liú)量計(以下簡稱(chēng)流量計)具有測(ce)量介質種類多(duō)、結構簡單、穩定(ding)可靠、可測中小(xiǎo)流量、壓力損失(shi)恒定、使用壽命(ming)長、易于維🚶護、能(neng)就地㊙️指示流量(liàng)值等特點,廣泛(fan)應用🏒于石油、化(huà)工、冶金、能源、輕(qing)工等工業部門(mén)中的流量測量(liàng)。
該流量計屬于(yu)面積式流量計(ji),基于定壓降變(bian)節流面積測量(liàng)流量,如圖1所示(shì)。流量計垂直安(an)裝在管道上,當(dang)流體自下而上(shang)流經錐管時,浮(fu)子的前後就産(chǎn)🔞生差壓。浮子在(zai)差壓作用下産(chǎn)生上升或下降(jiang)的位移。當使浮(fu)子上升😄的差壓(yā)與浮子所受的(de)重力、浮力及粘(zhan)性力三者的合(he)力相等時👅,浮子(zi)便處于平衡狀(zhuàng)态,因此,浮子的(de)位移與流量的(de)大小存在唯一(yi)的對應關系。檢(jian)測出浮子的位(wèi)移大小就可以(yi)得到被✉️測流體(tǐ)🧡的流量值。
當(dāng)浮子處于靜止(zhǐ)位置時,被測流(liu)體的體積流量(liang)可🔞由下式🚶♀️計算(suàn):
式中:Q爲體積流(liú)量;a爲流出系數(shu);人爲浮子最大(da)直徑與其同高(gāo)度錐管橫截面(mian)之間的環隙面(mian)積;g爲重力加速(sù)度;玲爲浮💋子的(de)體積;Pf爲浮子的(de)密度;P爲被測流(liú)體的密度;A爲浮(fú)✍️子的最大截面(mian)積。
當儀表的結(jié)構參數确定後(hòu),而且雷諾數大(dà)于界限雷諾數(shu)時,a爲⛹🏻♀️常數,則
由(yóu)式(4)可知,流量與(yu)浮子的位移呈(cheng)非線性關系,要(yao)得到線性刻度(du)👄或輸出線性的(de)電流信号,就必(bì)須設計非線性(xìng)修‼️正機構進行(háng)線性化。
目前,國(guó)内外金屬管轉(zhuǎn)子流量計采用(yòng)的線性化技術(shù)主要有兩種:一(yī)是應用四連杆(gǎn)進行非線性修(xiu)正;二是🛀🏻利用凸(tu)輪進行非線性(xìng)修正。下面着重(zhong)介紹這兩種線(xiàn)性化技術。
1采用(yong)四連杆的線性(xìng)化技術
采用四(si)連杆進行線性(xing)化的流量計工(gōng)作原理如圖2所(suǒ)示。當被測流體(ti)自下而上流過(guò)錐管1時,浮子2就(jiù)
産生位移,浮子(zǐ)的位移通過磁(ci)鋼4、5的禍合傳給(gěi)平衡杆6。此時,位(wèi)移和流量的關(guan)系爲非線性,必(bi)須通過連👄杆8、9、10進(jin)行線性化才能(neng)💰使指針11有線性(xing)流量指标。四連(lián)杆的工作原理(li)如圖3所示。
連杆(gǎn)8、9、10的長度分别爲(wei)A、B、C,連杆8與平衡杆(gǎn)6固定在一起,指(zhi)針與連✉️杆ro固定(ding)在一起。要求轉(zhuǎn)角少的變化和(hé)流量Q的變化呈(chéng)線性🈲關系,這樣(yang)可用d空代替d口(kǒu),用da代替d人🔅,代人(ren)公式(5)得
采用四(si)連杆進行線性(xing)化所用零件多(duo),摩擦力大,工作(zuo)過⭐程💯中易脫落(luo),而且調整也比(bǐ)較麻煩。近年來(lái)随着計算機輔(fu)助制造(CAM)技術的(de)推廣應用,部分(fen)生産廠🈚家的流(liú)量計開🔴始采用(yòng)凸輪進行線性(xìng)🆚化。
2采用凸輪的(de)線性化技術
采(cai)用凸輪進行線(xian)性化的流量計(ji)工作原理如圖(tú)4所☂️示☀️。當被測流(liú)體自下而上流(liú)過錐管1時,浮子(zǐ)2就産生位移🐇,浮(fú)子的位移通過(guò)磁鋼4、5的藕合傳(chuán)給平衡杆6。經過(guo)凸輪7的線性🐪化(huà)和調整件8的傳(chuan)動,将☂️與流量呈(chéng)線性關系的角(jiǎo)位移傳遞給角(jiao)位移轉換器♉9,角(jiao)位移轉換器将(jiāng)角位移信号轉(zhuǎn)換成與流量線(xian)🚶♀️性對應的标準(zhǔn)電流信号輸🔞出(chū)遠傳。
由于每台流(liú)量計的錐管和(he)浮子的加工誤(wù)差不可能一緻(zhì),每台👌金屬管轉(zhuan)子流量計的流(liú)量值p和浮子位(wei)移h的作線性關(guān)系也不可能一(yī)樣,所以在實際(ji)制造時流量計(jì)的凸輪都要逐(zhú)台校驗加工,設(shè)口與h的非線性(xing)回歸模型爲
解(jiě)方程組即可求(qiu)得回歸系數僞(wéi)》,a、,…an:從而得到Q與h的(de)非線性關系函(hán)♻️數。再根據機械(xiè)傳動的幾何關(guān)系求出将p與📧h線(xian)性化所🐪需的非(fēi)線性修正曲線(xian),以上求解過☁️程(chéng)都通過計算機(ji)編程實現。将求(qiú)出的非線性修(xiu)正曲線通過計(ji)算機控制數控(kong)銑床加工成凸(tū)輪,如圖♈5所示,即(ji)可使輸出電流(liú)與流量呈線性(xìng)關系。
采用凸輪(lún)進行線性化,減(jian)少了零件數量(liàng)和零件之間🌈的(de)傳動摩♍擦力,使(shi)金屬管轉子流(liú)量計的轉換器(qi)結構簡化🍉,體積(jī)小型化,可靠性(xìng)提高,使用時更(gèng)加簡單、方便。借(jiè)助CAM技術,使流❓量(liàng)計的校驗時間(jian)大大縮短,提高(gao)了儀表制造廠(chǎng)的生産效率。開(kāi)封儀表廠一采(cǎi)用該技術後👄,每(mei)台流量計🌐的出(chū)廠校驗時間由(yóu)原來✏️的平均約(yue)40而n縮🔞短爲25而n,同(tong)時提高了産品(pǐn)質量,産生了較(jiao)好的經濟效益(yi)。
3結束語
随着機(jī)加工工藝和計(jì)算機、微電子技(jì)術的發展,金㊙️屬(shǔ)管🔞轉🔆子🐉流量計(jì)的線性化技術(shù)也出現了新的(de)發👉展方向。目✌️前(qian),國外有的流量(liang)計直接将線性(xìng)化曲線通過數(shù)❓控加工設備加(jiā)工到浮子上,從(cong)而使浮子位移(yi)與流量😍呈線性(xìng)關系另外,還出(chū)現了帶♻️微處理(lǐ)器的全電子式(shì)💃🏻的流量計,采用(yong)霍爾傳感器檢(jiǎn)測浮子✉️位移,由(yóu)微處理器通過(guò)軟件進🐪行線性(xìng)化,從而使儀表(biǎo)結構更㊙️簡化,精(jīng)度更高,功能更(geng)強🏃♀️,工作更可靠(kào)。這✊些🌈都代表了(le)流量計💚線性化(huà)技術的發展趨(qu)勢。
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