0引言
　　金屬(shu)管轉子流(liu)量計(以下(xià)簡稱流量(liang)計)具有測(ce)量介質種(zhǒng)類多、結構(gou)簡單、穩🌂定(dìng)可✔️靠、可測(cè)中小流量(liàng)、壓力損失(shi)恒定、使用(yong)壽命長、易(yi)于維護、能(néng)就地指示(shi)流量值等(děng)特點,廣泛(fàn)應用于石(shi)油、化工、冶(yě)金、能源、輕(qīng)工等工業(yè)部門中的(de)流量測量(liàng)。
　　金屬管轉(zhuan)子流量計(ji)屬于面積(ji)式流量計(jì),基于定壓(yā)降變節流(liú)面積測量(liang)流量,如圖(tú)1所示。流量(liàng)計垂直安(an)裝在管道(dao)上,當㊙️流體(ti)自下🌐而上(shàng)流經錐管(guan)時,浮子的(de)前後就産(chǎn)生差壓。浮(fú)子在差壓(ya)作用下産(chǎn)生上升或(huo)下降的位(wèi)移。當使浮(fu)子上升的(de)差壓與浮(fu)❓子所受的(de)♈重力、浮力(li)及粘性力(li)三者的合(he)力相等♍時(shí),浮子便處(chù)🐉于平衡狀(zhuàng)态,因此,浮(fu)子的位移(yí)與流量的(de)大小存在(zai)唯一的對(duì)應關系。檢(jiǎn)測出浮子(zi)的位移大(da)小就可以(yǐ)🏃‍♂️得到被測(ce)流體的流(liu)

　　當浮子(zi)處于靜止(zhi)位置時,被(bèi)測流體的(de)體積流量(liàng)可由下式(shì)計算:

　　式中(zhong):Q爲體積流(liú)量;α爲流出(chū)系數; ?k爲浮(fú)子最大直(zhí)徑與其同(tóng)高度錐管(guǎn)橫截面之(zhi)間的環隙(xi)面積;g爲重(zhong)力加速度(du);v?爲浮子的(de)體積;ρ?爲浮(fú)⭐子的密度(dù); ρ爲被測流(liu)體的密度(du);A爲浮子的(de)最大截💃🏻面(miàn)積。
　　當儀表(biǎo)的結構參(can)數确定後(hòu),而且雷諾(nuo)數大于界(jie)限雷諾數(shù)時💋,a爲💃🏻常數(shù),則

　　由式(4)可(ke)知,流量與(yǔ)浮子的位(wei)移呈非線(xian)性關系,要(yao)得到線🤞性(xìng)刻🌈度或輸(shū)出線性的(de)電流信号(hào),就必須設(shè)計非線🈲性(xìng)修正機構(gou)進行線性(xìng)化。
　　目前,國(guo)内外金屬(shu)管轉子流(liu)量計采用(yong)的線性化(hua)技術🏃主要(yao)有兩種:一(yi)是應用四(si)連杆進行(hang)非線性修(xiū)正;二是利(lì)用🛀凸輪進(jin)行非線㊙️性(xìng)修正。下面(miàn)着重介紹(shao)這兩種線(xiàn)性化技術(shù)。
1采用四連(lian)杆的線性(xing)化技術
　　采(cǎi)用四連杆(gan)進行線性(xìng)化的流量(liang)計工作原(yuan)理如圖⭐2所(suo)示❌。當💔被測(ce)💃流體自下(xia)而上流過(guò)錐管1時,浮(fu)子2就

　　産生位(wei)移,浮子的(de)位移通過(guo)磁鋼4、5的禍(huò)合傳給平(píng)衡杆6。此時(shi),位移和流(liú)量的關系(xì)爲非線性(xìng),必須通過(guo)連杆8、9、10進行(hang)線性化才(cái)能💚使指針(zhēn)11有線性流(liú)量指标。四(sì)連杆的工(gong)作原理如(rú)圖3所示。

　　由式(4)求導(dǎo)可得流量(liang)對浮子位(wèi)移的變化(hua)率爲
dQ/dh=α+2bh　　(5)
　　由式(shi)(5)可知,當h增(zeng)大時,單位(wei)位移所代(dai)表的流量(liang)值也增大(dà)爲了使流(liu)量指針的(de)指示角Ψ與(yǔ)角度θ也呈(cheng)線性關系(xì),必須滿足(zú)dΨ/da也随h的增(zēng)大而增大(da),這就是對(dui)四連杆線(xian)性化能力(li)的要求。
　　連(lián)杆8、9、10的長度(du)分别爲A、B、C,連(lián)杆8與平衡(héng)杆6固定在(zai)一起,指針(zhen)與連✍️杆💛10固(gu)定在一起(qi)。要求轉角(jiǎo)Ψ的變化和(he)流量Q的變(bian)化呈線性(xing)關系,這樣(yang)可用dΨ代替(ti)dQ,用da代替dh,代(dài)人公式(5)得(dé)
dΨ/dα=α+2bα　　（6）
　　爲了滿足(zu)Ψ的變化和(he)Q的變化呈(chéng)線性關系(xi),要求α增大(da)時dΨ/dα也🔱增大(da)由圖3可見(jian):
dΨ/dα=ASinθ/(CSin?)　　（7）
　　式(7)中,角α、θ、三(san)者的變化(hua)方向是一(yi)緻的,即随(sui)角α增大, θ和(hé)🐪也增🈲大。因(yin)❓爲🧑🏾‍🤝‍🧑🏼A、C爲常數(shù),所以必須(xū)使α增大時(shí),Sinθs/in?也增大。爲(wei)此,當α增大(da)時, θ應✌️在0~90°範(fan)🔆圍内變化(huà),則Sinθ增大;而(ér)?應在90°~180°範圍(wéi)内變化,則(zé)Sin了減小。這(zhè)樣♻️就達到(dào)❓了當α增大(dà)時,dΨ/dα也增大(dà),從而實現(xiàn)線性化的(de)目的。
　　采用(yòng)四連杆進(jìn)行線性化(huà)所用零件(jian)多,摩擦力(lì)大,工作過(guò)程中易脫(tuo)落,而且調(diào)整也比較(jiao)麻煩。近年(nian)來随着計(ji)👣算機輔助(zhù)制造(CAM)技術(shù)🧡的推廣應(yīng)用,部分生(sheng)産廠家的(de)流量計開(kai)🍓始采用凸(tū)輪進行線(xiàn)性化。
2采用(yong)凸輪的線(xiàn)性化技術(shu)
　　采用凸輪(lun)進行線性(xìng)化的流量(liàng)計工作原(yuán)理如圖4所(suo)示。當被測(ce)流體自下(xià)而上流過(guo)錐管1時,浮(fu)子2就産生(shēng)位移,浮子(zǐ)的位移通(tōng)過磁鋼4、5的(de)藕合傳給(gei)平衡杆6。經(jīng)過凸輪7的(de)線性化和(hé)調整件8的(de)傳動,将🙇‍♀️與(yǔ)流量呈線(xiàn)性關系的(de)角位移傳(chuan)🐕遞給角位(wèi)移轉換器(qì)9,角位移轉(zhuan)換器将角(jiao)位移信号(hao)轉換🧡成與(yǔ)流量線性(xing)對應的标(biāo)🔞準電流信(xin)号輸出遠(yuǎn)傳。

　　由(yóu)于每台金(jin)屬管轉子(zi)流量計的(de)錐管和浮(fú)子的加工(gong)誤差🥵不可(ke)能一緻,每(mei)台流量計(jì)的流量值(zhi)Q和浮子位(wèi)移h的作線(xiàn)性🧑🏽‍🤝‍🧑🏻關系也(yě)不可能一(yī)樣,所以在(zài)實際制造(zào)時流量計(ji)的凸輪都(dōu)要逐台校(xiào)驗加工,設(she)Q與h的非線(xiàn)性回歸模(mó)型爲幾☔何(he)關系求出(chu)将p與h線💘性(xìng)化所需🌈的(de)非線性修(xiu)正曲線,以(yi)上🏃‍♀️求解過(guò)程都通過(guò)計算機編(biān)程實現。将(jiāng)求出的非(fei)線性修㊙️正(zheng)曲線通過(guò)計算機✨控(kòng)制數控銑(xi)床加工成(chéng)凸輪,如圖(tu)5所示,即可(ke)使輸出電(dian)☁️流與流量(liang)呈線性關(guan)系。



　　采用凸(tū)輪進行線(xiàn)性化,減少(shao)了零件數(shù)量和零件(jian)之間的傳(chuan)動摩擦力(lì),使流量計(jì)的轉換器(qi)結構簡化(huà),體積小型(xing)化,可靠性(xìng)提高,使用(yong)時更加簡(jian)單、方便。借(jie)助🏃‍♀️CAM技術,使(shǐ)流量計🐕的(de)校驗時間(jian)大大縮短(duan),提高了儀(yí)表制造廠(chǎng)的生産效(xiao)率。采用該(gāi)技術後,每(měi)台流量計(ji)的🤞出廠校(xiào)驗時間由(you)原來的平(ping)均約40min縮短(duan)爲25min,同時提(ti)高🚶了産品(pin)質量,産生(shēng)了較好的(de)經🆚濟效益(yì)。
3結束語
　　随(suí)着機加工(gong)工藝和計(ji)算機、微電(dian)子技術的(de)發展,金屬(shu)管轉子流(liu)量計的線(xiàn)性化技術(shù)也出現了(le)新的發展(zhǎn)方向。目前(qian),國外有的(de)流量計直(zhi)接将線性(xìng)化曲線通(tōng)過數控加(jiā)工設備加(jia)工到浮子(zǐ)上,從而使(shi)浮子位移(yí)與流量呈(chéng)線性關系(xì)另外,還出(chu)現了帶🔞微(wei)處理器的(de)全電子式(shì)的流量計(jì),采用霍爾(er)傳感🌈器檢(jiǎn)測浮子位(wei)移,由微處(chu)理器通過(guo)軟件進行(hang)線性化,從(cong)而使儀表(biǎo)結構更簡(jiǎn)化,精确度(du)更高,功能(néng)更強,工作(zuò)更可靠。這(zhe)些都代表(biao)了流量計(ji)線性化技(ji)術的發展(zhǎn)趨勢。

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