摘(zhāi)要:簡要介紹金屬管浮子流量(liàng)計
在流量測量(liàng)時的工作原理(lǐ),并給出了(le)流量(liàng)計算公(gōng)式的推(tuī)導及(jí)應用(yòng)。
在流(liú)量測量中,金屬管浮子流量計(jì)是量大(dà)面廣的産品之一。它具有結構簡單、直(zhí)觀、壓損小(xiǎo)、測量(liàng)範圍(wéi)大、運行可(kě)靠、可測中(zhōng)小流量及(jí)低雷諾數(shù)流量、維護方便、壽命(mìng)長,對儀表(biǎo)前後直(zhí)管段長度要求(qiú)不高等(děng)優點。多(duō)年來,金屬管浮子流量(liàng)計的各種(zhǒng)優良(liáng)性能和可靠性(xìng),以及較好的性(xìng)能價格(gé)比(bǐ),廣泛(fàn)受(shòu)到了石化、鋼(gāng)鐵、電力、冶(yě)金、輕(qīng)工、食品、制(zhì)藥、水處理等行業的(de)青睐。
1原理
浮子(zǐ)流量計又稱轉(zhuǎn)子流量計(jì),是(shì)變(biàn)面積式(shì)流(liú)量計(jì)的一種。浮子流量計(jì)實(shí)現流量(liàng)測量的理(lǐ)論基(jī)礎是(shì)“定壓将(jiāng),變(biàn)面積“原(yuán)理。在流(liú)動的流體中放(fàng)置一(yī)個軸(zhóu)線與流向(xiàng)平行(háng)的浮(fú)子,見圖(tú)1.
浮子流(liú)量計本體可以(yǐ)用兩端法蘭、螺(luó)紋或(huò)軟管與測(cè)量管道連接。當(dāng)流體(tǐ)自下而上(shàng)流入錐管時,被浮子截流,這樣在浮子上、下遊(yóu)之間(jiān)産生壓力(lì)差,浮子在壓力差的作用下.上(shàng)升,這時(shí)作用在浮子(zǐ)上的力有(yǒu)三(sān)個:流體(tǐ)對浮子的動壓力、浮子在流(liú)體(tǐ)中的(de)浮力和(hé)浮子自身的(de)重力。隻有當流體(tǐ)對浮子(zǐ)的動壓力(lì)與(yǔ)浮(fú)子在(zài)流體(tǐ)中所(suǒ)受的浮(fú)力(lì)之和等于(yú)浮(fú)子的重(zhòng)力時，浮子就平(píng)穩地(dì)浮在(zài)某一(yī)位置上(shàng)。
大量實(shí)驗證(zhèng)明(míng),在一定(dìng)雷諾數的範圍(wéi)内，對于(yú)同一口(kǒu)徑浮子流(liú)量計(jì),流體流速(sù)的大(dà)小與(yǔ)浮子的形狀有(yǒu)關。對于給定的浮子(zǐ)流量(liàng)計,浮子(zǐ)大(dà)小和形狀(zhuàng)已經(jīng)确定(dìng),因此它(tā)在(zài)流體(tǐ)中的浮力和自身重力都(dōu)是已(yǐ)知是常量,唯有(yǒu)流體對(duì)浮子的(de)動壓力是随來流流速的大小而變化的。因此(cǐ)當來(lái)流流速變(biàn)大或變小時,浮(fú)子将作向上或(huò)向下的移(yí)動,相應位置的流動(dòng)截面積也(yě)發生(shēng)變化(huà),流動(dòng)截面(miàn)積與浮子的.上(shàng)升高度成比例(lì)，即浮子的(de)某一(yī)高度(dù)代表流量(liàng)的大(dà)小。浮子上下移動時,以磁(cí)耦合的形(xíng)式将(jiāng)位置傳遞到外(wài)部指示器,直到流速變成平衡時對應的(de)速度(dù),浮子就在新的(de)位置上穩(wěn)定。對(duì)于-台給定的浮子流量計(jì),浮子(zǐ)在測(cè)量(liàng)管中的(de)位置(zhì)與流體流(liú)經測量管的流(liú)量的大(dà)小成一--對應關系。
爲了(le)使浮子在形管(guǎn)的中心(xīn)線上下(xià)移動時不(bú)碰到(dào)管壁,通(tōng)常采用兩種方(fāng)法(fǎ):一種(zhǒng)是在(zài)浮(fú)子中心(xīn)裝有(yǒu)一(yī)根導向芯棒,以保持浮(fú)子在錐形管的中心線作上下(xià)運動,另(lìng)-種(zhǒng)是在浮子圓盤邊緣(yuán)開有一道道斜(xié)槽,當流(liú)體自下(xià)而.上流過(guò)浮子(zǐ)時，一面繞過浮(fú)子,同時又(yòu)穿過斜槽(cáo)産生(shēng)一反(fǎn)推力(lì),使浮子繞中心線不停地(dì)旋轉,就(jiù)可保持浮子(zǐ)在(zài)工(gōng)作時(shí)不緻(zhì)碰到管壁(bì)。浮子流量(liàng)計的(de)浮子材料可用(yòng)不鏽鋼、钛、316l等制(zhì)成。
2構成
浮子流(liú)量計是由浮子(zǐ)、錐管、檢測(cè)器等部件組成(chéng)。浮子組件裝有磁鋼(gāng),其作用(yòng)把是浮子的位移(yí)信号以磁(cí)信号(hào)的形(xíng)式傳(chuán)輸給(gěi)檢測(cè)器。檢(jiǎn)測器把這(zhè)一檢(jiǎn)測到的信(xìn)号(hào)再以電信号(hào)的形(xíng)式(shì)遠(yuǎn)距離(lí)傳輸,并現場指(zhǐ)示瞬(shùn)時流量值(zhí)。浮子流量計具(jù)有(yǒu)小流量(liàng)值、範(fàn)圍度大、不(bú)用現(xiàn)場調(diào)試的特點。其結構簡單、運(yùn)動部件磨(mó)損小(xiǎo)、使用壽命長、壓(yā)力損失小、安裝方便、維修量小(xiǎo)、使用周(zhōu)期(qī)長、可(kě)遠距(jù)離傳(chuán)輸流(liú)量信号(hào),與(yǔ)計算(suàn)機連(lián)用可實現集中(zhōng)管理。 但也(yě)存在(zài)不足，如對(duì)于高(gāo)黏(nián)度、大流(liú)量、以(yǐ)及兩(liǎng)相以(yǐ)上流體不能測(cè)量。
3應用
由(yóu)浮子(zǐ)流量計和流量顯示(shì)儀兩部分(fèn)組(zǔ)成(chéng)的流(liú)量儀(yí)表,其顯示儀爲(wèi)通用(yòng)流量顯示儀表(biǎo)。與(yǔ)其它形式流(liú)量計(jì)比較(jiào),具有(yǒu)以下(xià)優點(diǎn):流量計内部(bù)可(kě)動部件較(jiào)少、構(gòu)造簡單、使(shǐ)用壽(shòu)命長(zhǎng);範(fàn)圍度10:1;從(cóng)理論(lùn)上說(shuō)不需單獨标定即可(kě)用于流量(liàng)測量(liàng);儀表(biǎo)輸(shū)出電信号,易于(yú)實現數(shù)字化(huà)測量及計(jì)算機聯用;測量精度(dù)可(kě)達(dá)±1%。現在國内外都在積(jī)極研究浮子流量計的開發和(hé)應用。浮子流量(liàng)計的在應用時的流(liú)量計算如(rú)圖2。
p1、p2--端面i、ii上的平(píng)均壓(yā)力
v1、v2--端面i、ii上(shàng)的平均流(liú)速
z1、z2--端面i、ii上距起始水(shuǐ)平面(miàn)高度(dù)
f1--端面(miàn)i的面(miàn)積
fx--端面環(huán)隙面(miàn)積
f--浮子最(zuì)大端面面積
ρf--浮(fú)子材料密(mì)度
ρ--流(liú)體介質(zhì)密(mì)度
v--浮(fú)子體(tǐ)積
h--浮子位移
β--錐管半角
r--浮(fú)子位(wèi)移h處錐管半徑(jìng)
g--當地(dì)重力加速度
r--浮子最(zuì)大半徑(jìng)
浮子流(liú)量計的理論方(fāng)程式是根據伯努利(lì)方程(chéng),流體(tǐ)連續性方程以(yǐ)及力平衡的原(yuán)理推出。
根據伯(bó)努力方程有下(xià)式:.
其(qí)中:a-流量系(xì)數,它是取(qǔ)決于(yú)浮子(zǐ)形.狀、雷諾(nuò)數以及(jí)上(shàng)述各(gè)種标定條件的(de)修正系數(shù),由試驗确定。
浮子流(liú)量計(jì)在應用中要保證其測量(liàng)精度,就(jiù)必(bì)須正确的安裝使用(yòng):
浮子流量計安裝地點選在無(wú)強電(diàn)、磁場幹擾(rǎo)的環(huán)境;要求豎(shù)直安(ān)裝、傾(qīng)斜度(dù)不大于2°,無(wú)機械(xiè)振動(dòng),流體保持充滿(mǎn)管道;用于(yú)測量(liàng)氣體時,爲(wèi)使流(liú)量計穩定(dìng)工作,被(bèi)測(cè)氣體(tǐ)壓力(lì)一般應大(dà)于0.1mpa;若(ruò)被測氣體較髒(zāng)或含(hán)有導(dǎo)磁顆粒時,應在流量(liàng)計的(de)上遊(yóu)安裝(zhuāng)過濾(lǜ)器或磁過濾器(qì)。浮子(zǐ)流量計的口(kǒu)徑與管道必須對(duì)應,法蘭(lán)之間的(de)密封(fēng)墊圈不得(dé)突入管内(nèi)。
4結語(yǔ)
金屬管(guǎn)浮子流(liú)量計作爲(wèi)過程(chéng)控制儀表,可以(yǐ)适應(yīng)高(gāo)溫、高壓、強腐(fǔ)蝕(shí)、劇毒等(děng)多種苛刻(kè)環(huán)境,較少(shǎo)的可動部件、便于維(wéi)護,解(jiě)決了(le)生産中的(de)許多難題。正确(què)合理(lǐ)的(de)設計,金(jīn)屬管浮子流量計以(yǐ)其(qí)性(xìng)能被(bèi)越來越(yuè)多(duō)的用戶所青睐。展望(wàng)未來,浮(fú)子流量(liàng)計趨(qū)向電子化(huà)和數字(zì)化(huà),将爲其開拓新(xīn)的領(lǐng)域(yù);已(yǐ)逐步(bù)實現(xiàn)累計(jì)流(liú)量顯示(shì)、hart通訊等多(duō)項功能。
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