金屬管轉(zhuǎn)子流量計 是一(yi)種結構簡單、工(gōng)作可靠的流量(liang)測量儀表,它可(kě)用來連續測量(liàng)管道中液體、氣(qì)體和蒸汽的流(liú)量。
一、工作原理(lǐ)
　　金屬管轉子流(liú)量計有電遠傳(chuán)型、氣遠傳型和(he)指示型等多種(zhǒng)型式。金屬管轉(zhuan)子流量計的工(gōng)作原理見圖1。當(dāng)被測介質自下(xià)向上流過錐管(guan)時,浮子向上升(sheng)起,浮子的位移(yi)通過磁鋼的藕(ou)合傳出,使平衡(héng)杆産生角位移(yí),通過四連杆機(ji)構的傳遞,最後(hòu)由指針來實現(xiàn)流量指示。

二、出廠校(xiao)驗
每台儀表出(chū)廠前,都要經過(guo)水(或空氣)的流(liú)量校驗,校驗順(shùn)序如下:
(l)通過水(shui)流量校驗設備(bei),測定浮子位移(yi)和流量的關系(xi)。流量數據由實(shi)際測量得到,浮(fu)子位移數據在(zai)表上的長條形(xing)标尺上讀出。
(2)調(diào)整四連杆機構(gòu),使指針有線性(xìng)的流量指示。
(3)複(fú)校,按儀表指示(shì)來檢查該指示(shi)值下的實際流(liu)量值。
三、目前存(cun)在問題
(l)在儀表(biao)的出廠校驗中(zhōng),經常出現“浮子(zǐ)位移和流量的(de)關系不穩定”的(de)情況。
(2)已人庫的(de)儀表,有時發現(xiàn)“流量一位移”關(guān)系發生改變,儀(yi)表精度出現超(chāo)差。
(3)用戶無法驗(yàn)證新收到的儀(yí)表以及正常工(gōng)作運行中的儀(yi)表的指示正确(que)性。
(4)儀表清洗或(huò)維修後,無法檢(jiǎn)查和保證儀表(biao)的精度是否仍(reng)滿足要求。.
(5)浮子(zi)上的磁鋼有退(tuì)磁現象。磁鋼的(de)磁性減弱後,儀(yi)表是否還能繼(ji)續使用?其結果(guǒ)又如何處理?
　　以(yi)上各種問題都(dou)是轉子流量計(jì)生産廠及用戶(hu)所關心和急待(dài)解決的。發生這(zhè)些問題的根源(yuan)是流量計流量(liàng)一位移的關系(xi)發生了變化,而(ér)且還缺少一種(zhǒng)在現場檢查它(ta)們變化量大小(xiǎo)的辦法,更沒有(yǒu)在它們變化後(hòu)作出現場調正(zheng)恢複精度的手(shou)段。
四、問題分析(xī)
　　在金屬管轉子(zi)流量計出廠校(xiào)驗中,最關鍵的(de)是尋找流量-位(wei)移正确的對應(ying)關系。此“關系”目(mù)前生産制造沒(méi)有标準化,每台(tái)表要不一樣的(de)。制造廠自己在(zai)流量校驗以前(qián)也不知道這台(tai)表的流量和浮(fu)子位移關系的(de)具體數值,所以(yǐ)才規定每台儀(yi)表在出廠前必(bi)須經過流量校(xiào)驗。儀表的流量(liàng)指示和輸出信(xin)号都是在找出(chu)的“流量一位移(yi)”的基礎上進行(háng)調整的(現在的(de)問題是原來找(zhao)好的“關系”後來(lái)變化了,因此引(yǐn)起了整個儀表(biao)精度的變化)。
　　問(wèn)題的核心是調(diào)整好的“流量一(yī)位移”關系怎麽(me)會變化?怎樣知(zhi)道“關系”變化了(le)?變了多少?變了(le)以後怎麽來糾(jiu)正等等。下面分(fèn)析一下“流量-位(wèi)移關系”變化的(de)原因。
　　圖2爲“流量(liang)一浮子位移”傳(chuan)遞關系圖。浮子(zǐ)2在錐管l内的上(shàng)下位置是由流(liu)量的大小與轉(zhuǎn)換器的大小決(jue)定的,與轉換器(qi)上的零件無關(guan),所以,可以用浮(fu)子的上下位置(zhì)來代表流量的(de)大小。但是,由于(yú)殼體是金屬制(zhi)作的,浮子的位(wèi)置見不到。通常(chang)該位置是通過(guo)兩對磁鋼的藕(ǒu)合來傳遞的,平(píng)衡杆上的磁鋼(gang)與浮子上的磁(cí)鋼互相吸引,再(zài)通過平衡杆上(shang)的指針來反映(yìng)浮子的位置。問(wen)題是平衡杆上(shang)的位移指針是(shi)否能真實地反(fan)映浮子位移量(liang)。試驗發現,當平(ping)衡杆兩端的平(ping)衡狀态改變時(shí),盡管浮子位置(zhi)不變,位移指針(zhēn)的指示也會變(biàn)化。另外,位移指(zhi)針本身還能彎(wan)曲和移動,這樣(yàng)就造成了“流量(liàng)一位移指示”關(guan)系發生了變化(hua)。

　　下(xia)面通過受力分(fèn)析,來尋找“關系(xì)”變化的規律。
　　每(měi)台儀表的平衡(héng)杆都是調過平(píng)衡的,但是不可(kě)能絕對平衡,一(yī)般總是有點不(bu)平衡的。
　　如圖3所(suo)示,設平衡杆的(de)磁鋼端較重,其(qi)不平衡力爲Fl,而(er)磁鋼間的吸引(yǐn)力爲凡,這兩個(ge)力都要使平衡(heng)杆産生轉動,但(dàn)方向相反。平衡(heng)時,這兩個力(标(biao)量)應該有如下(xià)關系:
F2sinα=F2′= F1

式中(zhōng)α—内外兩磁鋼的(de)偏離角
　　若兩磁(ci)鋼間的距離爲(wèi)α則可算出磁鋼(gāng)的偏離量爲b=αtgα當(dāng)偏離角α較小時(shi)，則tgα≈sinα，所以b=αtgα≈α sinα=αF1/ F2。
　　從式中(zhōng)可見,當平衡杆(gǎn)兩邊平衡,即F1=0時(shí),b=0,内外兩磁鋼的(de)位置是正确對(duì)應的。若F1≠0,則b≠0,而且(qie)F1愈大,偏離量b也(ye)愈大。同時,磁鋼(gāng)的吸引力F2愈大(dà),b愈小,所以要求(qiú)磁鋼應具有較(jiao)大強度。當儀表(biao)用了一段時間(jian)而引起磁性減(jiǎn)弱時(即所謂退(tui)磁現象)就會引(yǐn)起凡減小和偏(pian)離量b變大。當然(ran),如果我們能做(zuò)到使F1=O(即絕對平(ping)衡),那末,不管F2怎(zěn)麽變化(隻要F2>0),偏(piān)離量b始終爲零(ling)。
　　當出現F2< F1時(因爲(wèi)F1/ F2== sinα而sina不可能大于(yú)1,所以無解),出現(xiàn)了兩磁鋼吸不(bú)住而不跟随的(de)現象。
　　由于用戶(hu)在維修和調整(zheng)儀表時,很難避(bi)免出現破壞平(píng)衡,加上磁鋼本(ben)身的退磁現象(xiàng),所以很容易引(yin)起偏離量b的變(biàn)化,從而産生了(le)浮子位置與指(zhi)示值不一緻的(de)現象。
五、試驗過(guò)程
(l)按常規的出(chū)廠校驗方法裝(zhuang)配,調整好一台(tái)完整的儀表,在(zai)水流量裝置上(shang)校驗。
(2)記下校驗(yan)中得到的流量(liàng)一位移關系及(ji)“零位線”的數據(jù),并在輔助度盤(pán)上的相應位置(zhi)處畫上“流量線(xiàn)”和“零位線”(“流量(liàng)線”是20%、60%、100%最大流量(liàng)所對應的浮子(zǐ)位移畫黑線;“零(líng)位線”是流量爲(wei)零時浮子所停(tíng)留的位置畫紅(hóng)線)。
(3)模仿用戶對(dui)儀表的維修、調(diào)整、清洗等情況(kuang),試驗它們對儀(yí)表的影響及清(qing)除辦法。
(4)放置一(yī)段時間後,檢驗(yan)“流量線”和“零位(wei)線”的穩定性和(he)正确性。
六、試驗(yàn)數據整理
(l)第一(yī)次校驗、調整後(hòu)得到的數據見(jiàn)表l。

“零位線”爲0.65;“流(liú)量線”爲3.35、7.5、11.00
　　表l的儀(yí)表規格是1000L/h,表上(shàng)流量線所對應(yīng)的标準流量值(zhí)是200、600和1000Lh/,對2級精度(du)的儀表,允許誤(wu)差爲士20L/ho
(2)平衡破(po)壞,使平衡杆的(de)磁鋼端偏重時(shi)流量位移數據(ju)見表o2

“零位線”指(zhǐ)示由0.65降到0.4,各“流(liú)量線”下的流量(liàng)普遍增大,最大(da)變化量爲44L/h,即誤(wù)差增大4%以上。
(3)平(píng)衡杆磁鋼端偏(piān)輕時的流量位(wèi)移值見表3。

　　與表(biǎo)1比較,“零位線”指(zhi)示由0.65升到0.82,各“流(liu)量線”的流量普(pǔ)遍減小,誤差變(bian)化2%以上。
(4)在磁鋼(gāng)端變輕的不平(ping)衡情況下,故意(yì)不調整平衡,隻(zhi)是把“零位線”的(de)指示放回到0.65,此(ci)時流量的變化(hua)情況如表4所示(shì)。

　　該數據與表1比(bǐ)較,雖然也變小(xiao)了,但變化量不(bu)超過10L/h,所有數據(jù)都在精度範圍(wéi)内。
(5)粗略地重新(xin)調平衡,然後再(zai)把“零位線”指示(shi)調正确,流量和(he)位移的變化情(qing)況如表5所不。

　　表(biao)5的數據比表4更(gèng)好了,與表1比較(jiào),誤差變化隻有(you)0.5%,這對2級精度的(de)儀表來說,是令(ling)人滿意的。
(6)模仿(páng)用戶維修儀表(biǎo)的情況,把轉換(huàn)器的機芯拆出(chū),傳感器的浮子(zi)、錐管等也拆下(xia)重新安裝。核對(dui)“零位線”的指示(shì),發現指示不變(biàn)。通流量測定,數(shù)據沒有變。
(7)掉換(huàn)轉換器的試驗(yàn)。曾校驗過一台(tái)錯轉子流量計(ji),在腐蝕性介質(zhi)中用了一年後(hou),再用别的轉換(huan)器與其配套重(zhong)新校驗,試驗時(shí)按原出廠的校(xiao)驗數據(“零位線(xian)”和“流量線,’)進行(hang)調整。原出廠校(xiào)驗的校驗數據(jù)見表6(锆轉子,型(xíng)号LZQ一40,規格4000L/h)。

使用(yòng)一年後,轉換器(qi)被換的校驗數(shù)據見表7

　　由于儀(yí)表在腐蝕性的(de)介質中已用了(le)一年,浮子和錐(zhui)管表面的光潔(jié)度已下降,尺寸(cun)也稍許發生變(biàn)化(表面上有氧(yǎng)化層),所以數據(ju)稍有差别。但從(cong)試驗數據中可(ke)以看出,掉換轉(zhuǎn)換器後,儀表的(de)精度羞本上仍(reng)能達到2%。
(8)儀表放(fang)置幾個月後(約(yue)半年),檢查原試(shì)驗數據是否保(bao)持穩定。由于轉(zhuan)換器曾與錯轉(zhuǎn)子相配,調整的(de)位置已有變化(huà),所以要重新調(diào)整“零位線”和線(xian)性(這些工作都(dōu)是在不通流量(liàng)的條件下進行(hang)的),調整好後,測(cè)到的流量數據(ju)見表8。

注:“正”和“反(fan)”是正行程和反(fan)行程,前面沒有(you)寫“正、反”的均爲(wei)正行程。
　　這是滿(mǎn)量程爲1000L/h的儀表(biao),各流量點的标(biāo)準流量值依次(ci)爲200、400、600、500以及100OLh/,按精度(dù)爲士2%計算,各流(liú)量測試值與标(biāo)準值之差不得(dé)超過士20L/h,從表8可(kě)看出,流量數據(ju)是符合精度要(yào)求的。雖然儀表(biao)已被放置半年(nián),而且轉換器上(shàng)的零件曾被“打(dǎ)亂”過(被調整“錯(cuò)轉子”了),但隻要(yào)按原出廠時畫(huà)的“零位線”和“流(liu)量線”進行檢查(cha)和校正,不需要(yào)通水試驗就能(neng)保持原有的儀(yi)表精度。
七、試驗(yan)結論和說明
(l)本(ben)文中所說的“零(líng)位線”是指流量(liang)爲零,浮子落在(zài)最低處時的浮(fú)子位移指示值(zhí)。而此時的流量(liàng)指示值一般應(ying)在“0”以下。制造廠(chang)爲了使儀表在(zai)流量爲零時流(liú)量指示爲“0”,一般(ban)是通過轉換器(qì)内的限位機構(gou)來保證“0”流量指(zhi)示的。爲了讀取(qu)“零位線”的真實(shí)數據,應将限位(wèi)機構松開,以便(bian)讓平衡杆能夠(gòu)“自由”降落到最(zuì)低處。讀得“零位(wei)線”的數值後,再(zài)通過限位使流(liu)量擴示值指 “O”。
（2）當(dang)平衡破壞後,如(ru)不調整“零位線(xiàn)”指示,儀表的流(liu)t精度是不能保(bao)證的。從表2和衷(zhong)3可粉出,誤差變(bian)化最大爲4%以上(shang)。
(3)當平衡破壞後(hou),如果不宜斷調(diao)組平衡,隻是恢(huī)複“零位線”指示(shi),從表4和表1的試(shi)驗數據來看,其(qi)誤差變化最大(dà)爲1%。
(4)當平衡破壞(huài)後,粗略地調平(píng)衡,然後調回“零(ling)位線”指示,從表(biǎo)5的數據可看出(chū),誤差變化不超(chao)過0.5%。調平衡時,隻(zhī)要使平衡杆在(zài)沒有外力作用(yòng)下能保持水平(píng)位t而不向一端(duan)偏轉就行。
(5)對于(yú)電遠傳型和氣(qi)遠傳型儀表,其(qi)前面的流量指(zhǐ)示部分的結構(gou)原理是相同的(de),隻是在指示型(xing)儀表的基礎上(shàng)再附加一套遠(yuan)傳機構而已。遠(yuan)傳部分的作用(yong)是将流量指示(shi)轉換爲電(或氣(qi))标準信号輸出(chū),這部分的調整(zhěng)方法在各自的(de)産品說明書上(shang)均有介紹,是不(bu)用水流量試驗(yan)的。隻要流量指(zhǐ)示正确,其輸出(chu)信号也是正确(que)性。
(6)雖然采用的(de)零件已相隔十(shí)年,并未發現因(yin)“退磁”現象而對(dui)儀表精度造成(chéng)的影響。
(7)金屬管(guǎn)轉子流量計,儀(yi)表口徑爲φ15~150mm,盡管(guan)口徑不同,但其(qi)轉換器是通用(yong)的,所以本文介(jiè)紹的方法對各(gè)種口徑都是适(shì)用的。
八、試驗成(cheng)果的意義
　　一台(tai)儀表在調整好(hao)後,雖然其“流量(liàng)一位移”關系還(hái)可能會改變(見(jiàn)表2和表3),甚至會(huì)變得使流量超(chao)差,但通過試驗(yàn),找到了它的變(biàn)化規律。隻要通(tong)過對“零位線”的(de)檢查,就可以發(fā)現位移指示的(de)變化量,通過“零(líng)位線”對準,就可(kě)糾正其變化量(liang)。
　　當儀表安裝在(zài)現場使用時,除(chú)了儀表的讀數(shù)外,用戶不可能(neng)知道管道内的(de)真實流量值,因(yīn)此也無法核對(duì)儀表的指示是(shi)否正确,也無法(fǎ)判斷流量與浮(fú)子位移的關系(xì)是否還正确對(duì)應。我們從圖1上(shang)可以看到,當流(liú)量爲零時,浮子(zi)就落到最低處(chu),坐落在導向環(huán)上,對每一台制(zhì)造好的儀表來(lái)說,這個位置是(shi)固定不變的。不(bú)管儀表使用多(duo)少年,浮子的“機(ji)械零位”都應該(gai)保持同一個數(shu)值。因此,在“浮子(zǐ)位移”标尺上的(de)“零位線”指示也(ye)應該保持不變(biàn)。若由于某種原(yuán)因使“零位線”的(de)指示變了,就應(yīng)該果斷地把它(tā)調回來。“流量線(xian)”反映的是浮子(zǐ)離開“零位”的高(gao)度。隻要“零位線(xiàn)”的指示保持不(bú)變,“流量線”位置(zhì)上的流量值也(yě)基本不會改變(bian)。用戶不需要流(liu)量測試設備,就(jiù)能自行檢查和(he)調整。

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