0引言(yán)
金屬管轉子流(liu)量計(以下簡稱(chēng)流量計)具有測(ce)量介質種類多(duo)、結構簡單、穩定(ding)可靠、可測中小(xiao)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(liang)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(men)中的流量測量(liang)。
該流量計屬于(yú)面積式流量計(ji),基于定壓降變(biàn)節流面積測量(liang)流量,如圖1所示(shì)。流量計垂直安(an)🌂裝在管道上,當(dāng)流體自下而上(shang)流經錐管時,浮(fú)子的前後就産(chǎn)生差壓。浮子在(zài)差壓作用下産(chan)生上升或下降(jiàng)的位移。當使浮(fu)子上升的差壓(ya)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(yī)🐉的對應關系。檢(jian)✔️測出浮子的位(wèi)移大小就可以(yǐ)得到被測流體(ti)的流量值。
當(dang)浮子處于靜止(zhi)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(dà)直徑與其同高(gao)🌈度錐管橫截面(mian)之間的環隙面(miàn)積;g爲重力加速(su)♉度;玲爲浮子的(de)體積;Pf爲浮子的(de)密度;P爲被測流(liu)體的密度;A爲浮(fu)🈲子的最大截面(miàn)積。
當儀表的結(jié)構參數确定後(hou),而且雷諾數大(dà)于界限⛱️雷諾數(shu)時,a爲常數,則
由(you)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(dù)或輸出線性的(de)電流信号,就必(bi)須設計非線性(xing)修正機構進行(hang)線性化。
目前,國(guo)内外金屬管轉(zhuan)子流量計采用(yong)的線性化技術(shù)✊主✔️要有💞兩種:一(yī)是應用四連杆(gan)進行非線性修(xiū)正;二是利用凸(tū)輪進行🤞非線性(xìng)修正。下面着重(zhòng)介紹這兩種線(xiàn)⁉️性化技術。
1采用(yòng)四連杆的線性(xing)化技術
采用四(si)連杆進行線性(xing)化的流量計工(gong)作原理如圖2所(suǒ)示。當被測流體(tǐ)自下而上流過(guo)錐管1時,浮子2就(jiù)
産生位移,浮子(zi)的位移通過磁(cí)鋼4、5的禍合傳給(gei)平衡杆✉️6。此♋時,位(wei)💋移和流量的關(guan)系爲非線性,必(bì)須通過連杆8、9、10進(jìn)行線性化才能(néng)🌍使指針11有線性(xìng)流量指标。四連(lian)杆的工作原理(lǐ)如圖3所示。
連杆(gan)8、9、10的長度分别爲(wèi)A、B、C,連杆8與平衡杆(gan)6固定在一起,指(zhi)針與連杆ro固🌂定(dìng)在一起。要求轉(zhuan)角少的變化和(he)流量🔴Q的變化呈(cheng)線性關系,這樣(yàng)可用d空代替d口(kǒu),用da代替d人,代人(rén)公式(5)得
采用四(sì)連杆進行線性(xìng)化所用零件多(duō),摩擦力大,工作(zuo)過💚程中易脫落(luò),而且調整也比(bǐ)較麻煩。近年來(lái)随着計算機輔(fǔ)助制造(CAM)技術🔞的(de)推廣應用,部分(fèn)生産廠家的流(liu)量計開始采用(yong)凸輪進行線性(xing)化。
2采用凸輪的(de)線性化技術
采(cai)用凸輪進行線(xiàn)性化的流量計(ji)工作原理如圖(tú)4所示。當被測流(liu)體自下而上流(liu)過錐管1時,浮子(zǐ)2就産生位移,浮(fu)子的位移通過(guo)磁👣鋼4、5的藕合傳(chuan)給平衡杆6。經過(guo)凸輪7的線性化(huà)和調整件8的傳(chuán)動,将與流量呈(cheng)線性關系的角(jiao)位移傳遞給角(jiao)位移轉換器9,角(jiǎo)位移轉👣換器将(jiang)角位移信号轉(zhuan)換成與流量線(xiàn)性對應的标準(zhun)電流信号輸出(chu)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(zhi),每台👅金屬管轉(zhuǎn)子流量計的流(liu)量值p和浮子📞位(wèi)移h的作線性⛹🏻♀️關(guān)系也不可能一(yi)樣,所以在實際(jì)制🐉造時流量計(jì)的♈凸輪都要逐(zhu)台校驗加工,設(she)口與h的非線性(xìng)回歸模型爲
解(jie)方程組即可求(qiú)得回歸系數僞(wei)》,a、,…an:從而得到Q與h的(de)非線性關系函(hán)數。再根據機械(xie)傳動的幾何關(guan)系求出将p與h線(xiàn)性✊化所需的非(fei)線性修正曲線(xian),以上求解過程(cheng)都通過計算機(ji)編程實現。将求(qiu)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(jí)可使輸出電流(liú)與流量呈線性(xìng)關系。
采用凸輪(lun)進行線性化,減(jiǎn)少了零件數量(liang)和零件之間🎯的(de)傳動摩擦力,使(shǐ)金屬管轉子流(liú)量計的轉換器(qì)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(liang)計的校驗時間(jiān)大大縮短,提高(gao)了儀表制造廠(chang)的生産效率。開(kai)封儀表廠一采(cǎi)😄用該技術後,每(měi)台流量計的出(chu)廠校驗時間由(yóu)原來的平均約(yuē)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(yì)。
3結束語
随着機(jī)加工工藝和計(ji)算機、微電子技(ji)術的發展,金🔴屬(shu)🔆管轉子流量計(ji)的線性化技術(shu)也出現了新的(de)發展方向。目前(qián),國☔外有的流🐪量(liang)計直接将線性(xing)化曲線通過數(shu)控加工設備加(jiā)😄工到浮☁️子上,從(cong)而使浮子位移(yí)與流量呈線性(xing)關🆚系另外,還出(chu)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(you)微處理器通過(guo)軟件進行線性(xìng)化,從而使儀表(biao)結構更簡化,精(jing)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(qū)勢。
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