0引言(yán)
　　金屬管轉子流量(liàng)計(以下簡稱流量(liàng)計)具有測量介質(zhì)種類多、結構簡單(dan)、穩定可靠、可測中(zhōng)小流量、壓力損失(shī)恒定、使用壽命長(zhang)、易于維護、能就地(di)指示流量值等特(te)點,廣泛應用于石(shí)油、化工、冶金、能源(yuan)、輕工等工業部門(men)中的流量測量。
　　金(jin)屬管轉子流量計(jì)屬于面積式流量(liàng)計,基于定壓降❄️變(biàn)節流面積測量流(liú)量,如圖1所示。流量(liàng)計垂直安裝在💘管(guan)道上,當流體自下(xia)而上流經錐管時(shí),浮子的前後就産(chǎn)生差壓。浮子在差(cha)壓作用下産生上(shang)升或下降的位移(yi)。當使浮子上升的(de)差壓與浮子所受(shou)的重力、浮力及粘(zhān)性力三者的合力(lì)相等時,浮子便處(chu)于平衡狀态,因此(cǐ),浮子的位移與流(liú)量的大小存在唯(wei)一的對應關系。檢(jian)測出🏃浮子的位移(yí)大小就可以得到(dào)被測流體的流

　　當浮(fú)子處于靜止位置(zhi)時,被測流體的體(tǐ)積流量可由下式(shi)計算:

　　式中:Q爲體積(jī)流量;α爲流出系數(shù); ?k爲浮子最大直徑(jing)與✔️其🙇🏻同高♈度錐管(guǎn)橫截面之間的環(huan)隙面積;g爲重力加(jia)⛹🏻‍♀️速度;v?爲浮子的體(ti)積;ρ?爲浮子的密度(du); ρ爲被測流體的密(mì)度;A爲浮子的最大(dà)截面積。
　　當儀表的(de)結構參數确定後(hòu),而且雷諾數大于(yu)界限雷諾🛀🏻數📞時,a爲(wei)常數,則

　　由式(4)可知(zhi),流量與浮子的位(wei)移呈非線性關系(xì),要得到線性刻❌度(dù)或輸出線性的電(dian)流信号,就必須設(shè)計非線性修正機(jī)🐪構進行線💛性化。
　　目(mù)前,國内外金屬管(guǎn)轉子流量計采用(yòng)的線性化技術主(zhu)要有兩種:一是應(ying)用四連杆進行非(fei)線性修正;二是利(lì)用凸輪進行😄非線(xian)性修正。下面着重(zhòng)介紹這🧡兩種線性(xing)化技術。
1采用四連(lián)杆的線性化技術(shù)
　　采用四連杆進行(háng)線性化的流量計(jì)工作原理如圖2所(suo)示。當被測流體自(zì)下而上流過錐管(guan)1時,浮子2就

　　産生位移(yi),浮子的位移通過(guò)磁鋼4、5的禍合傳給(gei)平衡杆6。此🌈時,位移(yí)和流量的關系爲(wèi)非線性,必須通過(guò)連杆8、9、10進☁️行線性化(huà)才能使指針11有線(xiàn)性流量指标。四連(lián)杆的工作原理如(ru)圖3所示。

　　由(you)式(4)求導可得流量(liang)對浮子位移的變(biàn)化率爲
dQ/dh=α+2bh　　(5)
　　由式(5)可知(zhi),當h增大時,單位位(wei)移所代表的流量(liàng)值也增大爲了使(shǐ)👅流量指針的指示(shì)角Ψ與角度θ也呈線(xian)性關系,必須滿足(zu)dΨ/da也随h的增😄大而增(zeng)大,這就是對四連(lian)🌐杆線性化能力的(de)要求。
　　連杆8、9、10的長度(dù)分别爲A、B、C,連杆8與平(píng)衡杆6固定在一起(qi),指針與連👈杆10固定(ding)在一起。要求轉角(jiǎo)Ψ的變化和流量Q的(de)變化呈線性關系(xi),這樣可用dΨ代替dQ,用(yòng)da代替dh,代人公式(5)得(dé)
dΨ/dα=α+2bα　　（6）
　　爲了滿足Ψ的變化(hua)和Q的變化呈線性(xìng)關系,要求α增大時(shi)dΨ/dα也增大由圖3可見(jian):
dΨ/dα=ASinθ/(CSin?)　　（7）
　　式(7)中,角α、θ、三者的變(biàn)化方向是一緻的(de),即随角α增大, θ和也(yě)增大❗。因爲A、C爲常數(shù),所以必須使α增大(da)時,Sinθs/in?也增大。爲此,當(dang)α增大時, θ應🎯在0~90°範圍(wei)内變化,則Sinθ增大;而(er)?應在90°~180°範圍内變化(hua),則Sin了減小。這樣就(jiu)達到了當α增大時(shí),dΨ/dα也增大,從而實現(xian)💛線性化的目的。
　　采(cai)用四連杆進行線(xiàn)性化所用零件多(duo),摩擦力大,工作🌈過(guo)程❤️中⭐易脫落,而且(qiě)調整也比較麻煩(fan)。近年來随着計算(suan)機輔助制造(CAM)技術(shu)的推廣應用,部分(fèn)生産廠家的流🐅量(liang)計開始采用凸輪(lun)進行線性化。
2采用(yòng)凸輪的線性化技(ji)術
　　采用凸輪進行(háng)線性化的流量計(ji)工作原理如圖4所(suo)示。當被測流體自(zì)下而上流過錐管(guǎn)1時,浮子2就産生位(wèi)移,浮子🚩的位移通(tōng)🈲過磁鋼4、5的藕合傳(chuán)給平衡杆6。經過凸(tu)輪7的線性🤩化和調(diào)整件8的傳動,将與(yǔ)流量呈線性關系(xi)的角位移傳👌遞給(gěi)角位移轉換器🌈9,角(jiǎo)位移轉換器将角(jiao)位移信号轉換成(cheng)與流量線🈲性對應(ying)的标準電流信号(hao)⁉️輸出遠傳。

　　由于每台金(jin)屬管轉子流量計(ji)的錐管和浮子的(de)加工✂️誤差不可㊙️能(neng)一緻,每台流量計(jì)的流量值Q和浮子(zi)位移h的作線性關(guān)系也不可能一樣(yàng),所以在實際制造(zào)時流量計的凸輪(lun)都要逐台校驗加(jiā)工,設Q與h的非✊線性(xing)回歸模型爲幾何(hé)關系求出将p與h線(xian)🏒性化所需的非線(xiàn)性修正曲線,以上(shàng)♻️求解過程都通過(guò)計算機👈編程實現(xian)。将求出的非線性(xing)修正曲線通過計(ji)算機控制數控銑(xǐ)床加工成凸輪,如(ru)圖5所示,即可使輸(shu)出電流與流量呈(cheng)線性💃🏻關系。



　　采用凸輪(lún)進行線性化,減少(shǎo)了零件數量和零(líng)件之間的傳動摩(mó)擦力,使流量計的(de)轉換器結構簡化(huà),體積小型化,可靠(kao)性提高,使💜用時更(gèng)加簡單、方便。借助(zhù)CAM技術,使流量計的(de)校驗時間大大縮(suo)短,提高了儀表制(zhì)造廠的生産效率(lǜ)。采用該技術後,每(mei)台流量計的🌈出廠(chang)校驗時間由原來(lái)的平均約40min縮短爲(wèi)25min,同時提高了産品(pin)質量,産生了較好(hǎo)的經濟效益。
3結束(shù)語
　　随着機加工工(gōng)藝和計算機、微電(dian)子技術的發展,金(jīn)屬管轉子流🔅量計(ji)的線性化技術也(ye)出現了新的發展(zhǎn)方向。目前,國🏃🏻外有(yǒu)✂️的流量計直接将(jiang)線性化曲線通過(guò)數控加工設備加(jiā)工到浮子上,從🛀🏻而(ér)使浮子位🥰移與流(liu)量呈線性關系另(ling)外,還出現了帶微(wēi)處理器的全電子(zǐ)式的流量計,采🏃‍♀️用(yong)霍爾傳感器檢測(cè)浮子位移,由微處(chu)🥰理器通過軟件進(jin)行線性化,從而💚使(shǐ)儀表結構更簡化(hua),精确度更高,功能(néng)更強,工作更可靠(kào)。這些都代表了流(liú)量計線性化技術(shù)的發🈲展趨勢。

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