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详谈金属转子流量计线性上的优点

2018-07-10 17:56:00
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原创
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介绍

  金属管转子流量计(以下简称流量计)具有测量介质简单,结构简单,稳定可靠,流量可测,流量小,压力恒定,使用寿命长,维护方便,局部流量值大等特点。。石油,化工,冶金,能源和轻工业等工业部门的流量测量。

  金属管转子流量计属于区域型流量计,并且基于恒定压力减小和节流区域测量流量,如图2所示。流量计垂直安装在管道上。当流体从锥体的底部流到顶部时,在浮子之前和之后产生压差。浮子在压差下产生上升或下降位移。当用于升高浮子的压差等于浮子的重力,浮力和粘性力的组合力时,浮子处于平衡状态。因此,浮子的位移与流量的大小之间存在唯一的对应关系。通过检测浮子的位移可以获得被测流体的流动。

金属管转子流量计工作原理图

  当浮子处于静止位置时,测量流体的体积流量可通过以下公式计算:

  

甘肃快3官网   其中:Q是体积流量; α是流出系数; ?k是浮子的最大直径和相同高度锥的横截面之间的环形区域; g是重力加速度; V'是浮子的体积; ρ是浮子的密度; ρ是被测流体的密度; A是浮子的最大横截面积。

  当确定仪表的结构参数,并且雷诺数大于界限雷诺数时,a是常数,则

  

  从等式(4)可知,流速与浮子的位移具有非线性关系。为了获得线性标度或输出线性电流信号,必须设计非线性校正机制用于线性化。

甘肃快3官网   目前国内外金属管转子流量计有两种主要的线性化技术:一种是采用四连杆进行非线性校正;另一种是使用凸轮进行非线性校正。以下突出显示以下两种技术。

1、线性化技术使用四个链接

  使用四连杆线性化的流量计的工作原理如图2所示。当被测流体从底部到顶部流过锥体1时,浮子2

  


  金属管转子流量计采用四连杆机构,使流量计的工作原理线性化

  产生位移,并且通过磁钢4,5的重合将浮子的位移传递到平衡杆6.此时,位移和流动之间的关系是非线性的,并且必须通过连接进行线性化。杆8,9,10使指针11具有线性流动指数。四链路的工作原理如下图3显示。

金属管转子流量计四连杆工作原理图

  通过等式(4)获得的流速变为浮动位移的变化率

  DQ / DH =α+ 2BH            (5)

甘肃快3官网   从等式(5)可以看出,当h增加时,由单位位移表示的流量值也增加。为了使流量指针的指示角流量和角度θ也是线性的,必须满足dΨ/ da并随h增加。并且增加,这是四连杆机构线性度的要求。

甘肃快3官网   链节8,9,10的长度分别为A,B和C,并且链节8固定在平衡杆6上,指针固定在链节10上。需要改变链节8。角Ψ与流量Q的变化成线性关系,因此可以使用dΨ代替dQ,并且da可以用da代替,并且获得生成公式(5)。

  dΨ/Dα=α+2bα            (6)

  为了满足Ψ变化与Q变化之间的线性关系,当α增加时,dΨ/dα也需要增加:

  dΨ/Dα=ASinθ/(CSIN?)       (7)

  在等式(7)中,角度α,θ和θ的变化方向。均匀,即角度α增加。,θ和?也增加。由于A和C是常数,因此需要增加α和Sinθs/ in也增加了。因此,当α增加时,θ应该在0到90°的范围内变化,然后Sinθ增加;和?应该在90°到180°的范围内变化,然后Sin减少。这样,当α增加时,dΨ/dα也增加,从而达到线性化的目的。

  使用四连杆进行线性化使用很多部件,摩擦力大,工作时容易脱落,调节也比较麻烦。近年来,随着计算机辅助制造(CAM)技术的普及和应用,一些制造商的流量计已经开始使用凸轮进行线性化。

2、采用凸轮线性化技术

  使用凸轮进行线性化的流量计的工作原理如图4所示。当被测流体从底部到顶部流过锥体1时,浮子2移位,浮子的位移传递到平衡杆6通过磁钢4,5的扭转,通过凸轮7的线性化和调节构件8的传动,与流速线性相关的角位移传递到角位移转换器9,角位移转换器9转换角位移。信号输入与流速线性对应的标准电流信号输出通过。

金属管转子流量计与凸轮线性化流量计工作原理图

  由于锥管和每个金属管转子流量计的浮子的加工误差不能相同,每个流量计的流量值Q和浮子位移h之间的线性关系是不一样的,所以流量计的凸轮在实际制造中。必须逐个验证处理,并使用Q和h的非线性回归模型来确定线性化p和h所需的非线性校正曲线。上述解决方案过程通过计算机编程实现。通过计算机控制的数控铣床将获得的非线性校正曲线处理成凸轮,如图5所示,使得输出电流和流速是线性的。

  

  

金属管转子流量计凸轮非线性校正曲线示意图

  凸轮的线性化减少了零件的数量和零件之间的传动摩擦,从而简化了流量转换器的转换器结构,体积小型化,可靠性提高,使用更简单,更方便。借助CAM技术,大大缩短了流量计的校准时间,提高了仪器制造商的生产效率。开封仪器厂采用该技术后,每台流量计的出厂校准时间从原来的平均约40分钟缩短到25分钟,产品质量得到改善,经济效益更好。

3、结论

  随着加工技术和计算机及微电子技术的发展,金属管转子流量计的线性化技术也呈现出新的发展方向。 目前,国外一些流量计通过数控加工设备直接将线性化曲线加工到浮子上,使浮子位移和流量呈线性关系。 此外,使用霍尔出现带有微处理器的全电子流量计。 传感器检测浮子位移,由微处理器通过软件线性化,使仪器结构更简单,更准确,更强大,更可靠。 这些代表了流量计线性化技术的发展趋势。



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