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(zhi)種類多、結構簡單(dan)、穩定可靠🌈、可🔆測中(zhōng)小流量、壓力損失(shi)恒定、使用壽命長(zhǎng)、易于維護、能就地(dì)指示流量值等特(tè)點,廣泛應用♈于石(shí)油、化工、冶🐅金、能源(yuán)、輕工等工業部門(mén)中的流量測量。
　　金(jin)屬管轉子流量計(ji)屬于面積式流量(liang)計,基于定壓降變(biàn)節流面📧積測量流(liú)量,如圖1所示。流量(liang)計垂直安裝在💚管(guǎn)道上,當🙇‍♀️流體自下(xia)而上流經錐管時(shi),浮子的前後就産(chǎn)生差壓。浮子在差(chà)壓☀️作用下産生上(shang)升或下降的位移(yí)。當使浮子上升的(de)差壓與浮子所受(shòu)的重力、浮力及🌈粘(zhan)性力三者的合力(li)相等時,浮子便處(chu)于平衡狀态,因此(ci),浮子的位移💔與流(liu)量的大小存在唯(wéi)一的對應關系。檢(jiǎn)測出浮子的位移(yí)大小就可以得到(dao)被測流體的流

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

　　式中:Q爲體積(ji)流量;α爲流出系數(shu); ?k爲浮子最大直徑(jìng)與其同高度錐管(guǎn)橫截面之間的環(huán)隙面積;g爲重力加(jiā)速度;v?爲浮子的體(tǐ)積;ρ?爲浮📱子的密度(dù); ρ爲被測流體的密(mi)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(wèi)移呈非線性關系(xi),要得到線性刻度(du)或輸出線性的電(dian)流信号,就必須設(she)計非線性修正機(jī)構進行線👅性化。
　　目(mù)前,國内外金屬管(guan)轉子流量計采用(yong)的線性化技術主(zhu)要有兩種:一是應(yīng)用四連杆進行非(fei)線性修正;二是利(lì)用凸輪進行非線(xiàn)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(shu)
　　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(zi)下而上流過錐管(guan)1時,浮子2就

　　産生位移(yí),浮子的位移通過(guo)磁鋼4、5的禍合傳給(gei)平衡杆6。此時,位移(yi)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(lian)杆的工作原理如(rú)圖3所💋示。

　　由(yóu)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(zhī),當h增大時,單位位(wei)移所代表的流量(liàng)值也增👨‍❤️‍👨大爲了📞使(shi)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(zú)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(dìng)在一起。要求轉角(jiao)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(yong)da代替dh,代人公式(5)得(de)
dΨ/dα=α+2bα　　（6）
　　爲了滿足Ψ的變化(huà)和Q的變化呈線性(xing)關系,要求α增大時(shí)dΨ/dα也♋增大由圖3可見(jiàn):
dΨ/dα=ASinθ/(CSin?)　　（7）
　　式(7)中,角α、θ、三者的變(bian)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(dāng)α增大時, θ應在0~90°範圍(wei)内變化,則Sinθ增大;而(ér)?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(shi),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(xian)性化所用零件多(duō),摩擦力大,工作過(guo)程中⛱️易脫落,而且(qie)調整也比較麻煩(fán)。近年來随🌈着計❌算(suàn)機輔助制造(CAM)技術(shu)的推廣應用,部分(fèn)生産廠家的流量(liàng)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(suǒ)示。當被測⛷️流體自(zi)下而上流過錐管(guan)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(tū)輪7的線性🌐化和調(diao)整件8的傳動,将與(yu)流量呈線性關系(xi)的角位移傳遞給(gei)角位移轉換器9,角(jiǎo)位移轉換器将角(jiǎo)位移信号轉換成(cheng)與流量線📧性對應(yīng)的标準電流信号(hào)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(néng)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(yang),所以在實際制造(zao)時流量計的凸輪(lún)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(he)關系求出将p與h線(xiàn)性化所需的非線(xiàn)性修正曲線,以上(shang)💜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(jì)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(chéng)線性關系。



　　采用凸輪(lun)進行線性化,減少(shǎo)了零件數量和零(ling)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(kào)性提🈲高,使用時更(gèng)加簡單、方便。借助(zhu)CAM技術,使流量計的(de)校驗時間大💯大縮(suō)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(chǎng)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(pǐn)質量🥰,産生了較好(hao)的經濟效益。
3結束(shu)語
　　随着機加工工(gōng)藝和計算機、微電(diàn)子技術的發展,金(jin)屬管轉子流量計(ji)的線性化技術也(yě)出現了新的發💔展(zhǎn)方向。目前,國外有(you)的流量計直接将(jiāng)線性化曲線通過(guò)數🏃‍♂️控加工設備加(jia)㊙️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(zi)式的流量計,采用(yòng)霍爾傳感器檢測(cè)浮子♍位移,由微處(chù)理😄器通過軟件進(jìn)行線性化,從而使(shi)儀表結構更簡化(hua),精确度更高,功能(neng)更強,工作更可靠(kao)。這🥵些都代表了流(liu)量計線性化技術(shu)的🤞發展趨勢。

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