金屬管轉(zhuan)子流量計(jì) 是一種結(jié)構簡單、工(gōng)作可靠的(de)流量測量(liang)儀表,它可(ke)用來連續(xu)測量管道(dào)中液體、氣(qì)體和蒸汽(qì)的流量。
一(yī)、工作原理(lǐ)
　　金屬管轉(zhuan)子流量計(jì)有電遠傳(chuán)型、氣遠傳(chuan)型和指示(shì)型等多種(zhǒng)型式。金屬(shu)管轉子流(liu)量計的工(gōng)作原理見(jian)圖1。當被測(ce)介質自下(xia)向上流過(guò)錐管時,浮(fú)子向上升(sheng)起,浮子的(de)位移通過(guo)磁鋼的藕(ou)合傳出,使(shi)平衡杆産(chan)生角位移(yi),通過四連(lián)杆機構的(de)傳遞,最後(hòu)由指針來(lái)實現流量(liang)指示。

二、出(chū)廠校驗
每(mei)台儀表出(chu)廠前,都要(yao)經過水(或(huò)空氣)的流(liu)量校驗,校(xiào)驗順序如(ru)下:
(l)通過水(shui)流量校驗(yàn)設備,測定(dìng)浮子位移(yí)和流量的(de)關系。流量(liang)數據由實(shi)際測量得(dé)到,浮子位(wei)移數據在(zai)表上的長(zhǎng)條形标尺(chǐ)上讀出。
(2)調(diao)整四連杆(gan)機構,使指(zhi)針有線性(xìng)的流量指(zhi)示。
(3)複校,按(àn)儀表指示(shi)來檢查該(gai)指示值下(xià)的實際流(liu)量值。
三、目(mu)前存在問(wèn)題
(l)在儀表(biao)的出廠校(xiao)驗中,經常(chang)出現“浮子(zi)位移和流(liú)量的關系(xi)不穩定”的(de)情況。
(2)已人(ren)庫的儀表(biǎo),有時發現(xiàn)“流量一位(wei)移”關系發(fa)生改變,儀(yí)表精度出(chu)現超差。
(3)用(yòng)戶無法驗(yan)證新收到(dao)的儀表以(yi)及正常工(gong)作運行中(zhōng)的儀表的(de)指示正确(què)性。
(4)儀表清(qing)洗或維修(xiū)後,無法檢(jiǎn)查和保證(zhèng)儀表的精(jīng)度是否仍(reng)滿足要求(qiu)。.
(5)浮子上的(de)磁鋼有退(tui)磁現象。磁(ci)鋼的磁性(xìng)減弱後,儀(yí)表是否還(hai)能繼續使(shǐ)用?其結果(guǒ)又如何處(chù)理?
　　以上各(ge)種問題都(dōu)是轉子流(liú)量計生産(chan)廠及用戶(hu)所關心和(hé)急待解決(jue)的。發生這(zhe)些問題的(de)根源是流(liu)量計流量(liang)一位移的(de)關系發生(sheng)了變化,而(er)且還缺少(shǎo)一種在現(xian)場檢查它(ta)們變化量(liàng)大小的辦(bàn)法,更沒有(yǒu)在它們變(bian)化後作出(chū)現場調正(zhèng)恢複精度(du)的手段。
四(si)、問題分析(xī)
　　在金屬管(guan)轉子流量(liang)計出廠校(xiao)驗中,最關(guān)鍵的是尋(xún)找流量-位(wei)移正确的(de)對應關系(xì)。此“關系”目(mu)前生産制(zhi)造沒有标(biao)準化,每台(tái)表要不一(yī)樣的。制造(zao)廠自己在(zai)流量校驗(yan)以前也不(bú)知道這台(tai)表的流量(liàng)和浮子位(wèi)移關系的(de)具體數值(zhi),所以才規(gui)定每台儀(yí)表在出廠(chang)前必須經(jing)過流量校(xiao)驗。儀表的(de)流量指示(shì)和輸出信(xìn)号都是在(zài)找出的“流(liu)量一位移(yí)”的基礎上(shang)進行調整(zheng)的(現在的(de)問題是原(yuan)來找好的(de)“關系”後來(lai)變化了,因(yīn)此引起了(le)整個儀表(biǎo)精度的變(biàn)化)。
　　問題的(de)核心是調(diào)整好的“流(liu)量一位移(yí)”關系怎麽(me)會變化?怎(zěn)樣知道“關(guan)系”變化了(le)?變了多少(shao)?變了以後(hòu)怎麽來糾(jiū)正等等。下(xià)面分析一(yi)下“流量-位(wèi)移關系”變(biàn)化的原因(yīn)。
　　圖2爲“流量(liang)一浮子位(wei)移”傳遞關(guān)系圖。浮子(zi)2在錐管l内(nèi)的上下位(wei)置是由流(liú)量的大小(xiao)與轉換器(qi)的大小決(jué)定的,與轉(zhuǎn)換器上的(de)零件無關(guan),所以,可以(yǐ)用浮子的(de)上下位置(zhì)來代表流(liu)量的大小(xiǎo)。但是,由于(yu)殼體是金(jin)屬制作的(de),浮子的位(wei)置見不到(dào)。通常該位(wèi)置是通過(guò)兩對磁鋼(gāng)的藕合來(lai)傳遞的,平(ping)衡杆上的(de)磁鋼與浮(fu)子上的磁(cí)鋼互相吸(xi)引,再通過(guo)平衡杆上(shang)的指針來(lái)反映浮子(zǐ)的位置。問(wèn)題是平衡(héng)杆上的位(wèi)移指針是(shì)否能真實(shi)地反映浮(fu)子位移量(liàng)。試驗發現(xiàn),當平衡杆(gǎn)兩端的平(ping)衡狀态改(gai)變時,盡管(guǎn)浮子位置(zhì)不變,位移(yi)指針的指(zhi)示也會變(biàn)化。另外,位(wèi)移指針本(běn)身還能彎(wan)曲和移動(dòng),這樣就造(zao)成了“流量(liàng)一位移指(zhǐ)示”關系發(fa)生了變化(hua)。

　　下面通(tōng)過受力分(fen)析,來尋找(zhao)“關系”變化(hua)的規律。
　　每(měi)台儀表的(de)平衡杆都(dōu)是調過平(píng)衡的,但是(shì)不可能絕(jue)對平衡,一(yī)般總是有(yǒu)點不平衡(héng)的。
　　如圖3所(suo)示,設平衡(héng)杆的磁鋼(gang)端較重,其(qí)不平衡力(li)爲Fl,而磁鋼(gāng)間的吸引(yin)力爲凡,這(zhe)兩個力都(dōu)要使平衡(heng)杆産生轉(zhuǎn)動,但方向(xiàng)相反。平衡(heng)時,這兩個(gè)力(标量)應(yīng)該有如下(xia)關系:
F2sinα=F2′= F1

式中α—内外(wai)兩磁鋼的(de)偏離角
　　若(ruo)兩磁鋼間(jian)的距離爲(wei)α則可算出(chu)磁鋼的偏(pian)離量爲b=αtgα當(dang)偏離角α較(jiào)小時，則tgα≈sinα，所(suo)以b=αtgα≈α sinα=αF1/ F2。
　　從式中(zhong)可見,當平(ping)衡杆兩邊(biān)平衡,即F1=0時(shi),b=0,内外兩磁(ci)鋼的位置(zhi)是正确對(dui)應的。若F1≠0,則(ze)b≠0,而且F1愈大(dà),偏離量b也(yě)愈大。同時(shi),磁鋼的吸(xī)引力F2愈大(dà),b愈小,所以(yi)要求磁鋼(gāng)應具有較(jiao)大強度。當(dang)儀表用了(le)一段時間(jiān)而引起磁(cí)性減弱時(shí)(即所謂退(tuì)磁現象)就(jiù)會引起凡(fan)減小和偏(piān)離量b變大(da)。當然,如果(guo)我們能做(zuò)到使F1=O(即絕(jue)對平衡),那(na)末,不管F2怎(zěn)麽變化(隻(zhi)要F2>0),偏離量(liàng)b始終爲零(ling)。
　　當出現F2< F1時(shi)(因爲F1/ F2== sinα而sina不(bú)可能大于(yú)1,所以無解(jiě)),出現了兩(liang)磁鋼吸不(bu)住而不跟(gen)随的現象(xiang)。
　　由于用戶(hù)在維修和(he)調整儀表(biǎo)時,很難避(bì)免出現破(pò)壞平衡,加(jiā)上磁鋼本(ben)身的退磁(cí)現象,所以(yi)很容易引(yǐn)起偏離量(liang)b的變化,從(cong)而産生了(le)浮子位置(zhi)與指示值(zhi)不一緻的(de)現象。
五、試(shi)驗過程
(l)按(an)常規的出(chū)廠校驗方(fang)法裝配,調(diào)整好一台(tai)完整的儀(yi)表,在水流(liu)量裝置上(shàng)校驗。
(2)記下(xia)校驗中得(dé)到的流量(liang)一位移關(guān)系及“零位(wèi)線”的數據(jù),并在輔助(zhù)度盤上的(de)相應位置(zhi)處畫上“流(liú)量線”和“零(líng)位線”(“流量(liang)線”是20%、60%、100%最大(dà)流量所對(duì)應的浮子(zǐ)位移畫黑(hei)線;“零位線(xian)”是流量爲(wei)零時浮子(zǐ)所停留的(de)位置畫紅(hong)線)。
(3)模仿用(yòng)戶對儀表(biao)的維修、調(diào)整、清洗等(deng)情況,試驗(yàn)它們對儀(yi)表的影響(xiǎng)及清除辦(ban)法。
(4)放置一(yi)段時間後(hou),檢驗“流量(liàng)線”和“零位(wei)線”的穩定(ding)性和正确(què)性。
六、試驗(yan)數據整理(lǐ)
(l)第一次校(xiào)驗、調整後(hòu)得到的數(shu)據見表l。

“零(líng)位線”爲0.65;“流(liu)量線”爲3.35、7.5、11.00
　　表(biǎo)l的儀表規(gui)格是1000L/h,表上(shàng)流量線所(suǒ)對應的标(biao)準流量值(zhi)是200、600和1000Lh/,對2級(ji)精度的儀(yi)表,允許誤(wu)差爲士20L/ho
(2)平(píng)衡破壞,使(shi)平衡杆的(de)磁鋼端偏(pian)重時流量(liang)位移數據(jù)見表o2

“零位(wei)線”指示由(yóu)0.65降到0.4,各“流(liu)量線”下的(de)流量普遍(biàn)增大,最大(dà)變化量爲(wèi)44L/h,即誤差增(zēng)大4%以上。
(3)平(píng)衡杆磁鋼(gāng)端偏輕時(shi)的流量位(wei)移值見表(biao)3。

　　與表1比較(jiao),“零位線”指(zhi)示由0.65升到(dào)0.82,各“流量線(xian)”的流量普(pǔ)遍減小,誤(wu)差變化2%以(yǐ)上。
(4)在磁鋼(gāng)端變輕的(de)不平衡情(qíng)況下,故意(yi)不調整平(ping)衡,隻是把(bǎ)“零位線”的(de)指示放回(hui)到0.65,此時流(liu)量的變化(hua)情況如表(biao)4所示。

　　該數(shù)據與表1比(bǐ)較,雖然也(yě)變小了,但(dàn)變化量不(bu)超過10L/h,所有(you)數據都在(zài)精度範圍(wéi)内。
(5)粗略地(di)重新調平(ping)衡,然後再(zai)把“零位線(xian)”指示調正(zhèng)确,流量和(hé)位移的變(bian)化情況如(rú)表5所不。

　　表(biǎo)5的數據比(bi)表4更好了(le),與表1比較(jiao),誤差變化(huà)隻有0.5%,這對(duì)2級精度的(de)儀表來說(shuo),是令人滿(man)意的。
(6)模仿(pang)用戶維修(xiu)儀表的情(qing)況,把轉換(huan)器的機芯(xin)拆出,傳感(gan)器的浮子(zǐ)、錐管等也(yě)拆下重新(xin)安裝。核對(duì)“零位線”的(de)指示,發現(xiàn)指示不變(bian)。通流量測(ce)定,數據沒(méi)有變。
(7)掉換(huàn)轉換器的(de)試驗。曾校(xiào)驗過一台(tái)錯轉子流(liu)量計,在腐(fǔ)蝕性介質(zhì)中用了一(yī)年後,再用(yong)别的轉換(huan)器與其配(pèi)套重新校(xiào)驗,試驗時(shí)按原出廠(chǎng)的校驗數(shu)據(“零位線(xiàn)”和“流量線(xian),’)進行調整(zheng)。原出廠校(xiào)驗的校驗(yàn)數據見表(biǎo)6(锆轉子,型(xíng)号LZQ一40,規格(ge)4000L/h)。

使用一年(nian)後,轉換器(qì)被換的校(xiào)驗數據見(jian)表7

　　由于儀(yí)表在腐蝕(shi)性的介質(zhi)中已用了(le)一年,浮子(zǐ)和錐管表(biǎo)面的光潔(jie)度已下降(jiàng),尺寸也稍(shao)許發生變(biàn)化(表面上(shang)有氧化層(ceng)),所以數據(jù)稍有差别(bié)。但從試驗(yan)數據中可(kě)以看出,掉(diao)換轉換器(qi)後,儀表的(de)精度羞本(běn)上仍能達(da)到2%。
(8)儀表放(fang)置幾個月(yuè)後(約半年(nián)),檢查原試(shi)驗數據是(shì)否保持穩(wěn)定。由于轉(zhuǎn)換器曾與(yǔ)錯轉子相(xiang)配,調整的(de)位置已有(you)變化,所以(yǐ)要重新調(diao)整“零位線(xiàn)”和線性(這(zhe)些工作都(dou)是在不通(tōng)流量的條(tiáo)件下進行(háng)的),調整好(hǎo)後,測到的(de)流量數據(ju)見表8。

注:“正(zhèng)”和“反”是正(zheng)行程和反(fǎn)行程,前面(mian)沒有寫“正(zheng)、反”的均爲(wei)正行程。
　　這(zhe)是滿量程(chéng)爲1000L/h的儀表(biao),各流量點(dian)的标準流(liu)量值依次(ci)爲200、400、600、500以及100OLh/,按(an)精度爲士(shi)2%計算,各流(liu)量測試值(zhi)與标準值(zhi)之差不得(dé)超過士20L/h,從(cong)表8可看出(chu),流量數據(ju)是符合精(jing)度要求的(de)。雖然儀表(biao)已被放置(zhi)半年,而且(qie)轉換器上(shang)的零件曾(ceng)被“打亂”過(guò)(被調整“錯(cuò)轉子”了),但(dan)隻要按原(yuán)出廠時畫(huà)的“零位線(xian)”和“流量線(xian)”進行檢查(cha)和校正,不(bú)需要通水(shui)試驗就能(neng)保持原有(yǒu)的儀表精(jing)度。
七、試驗(yan)結論和說(shuō)明
(l)本文中(zhong)所說的“零(líng)位線”是指(zhi)流量爲零(líng),浮子落在(zài)最低處時(shi)的浮子位(wèi)移指示值(zhí)。而此時的(de)流量指示(shi)值一般應(ying)在“0”以下。制(zhì)造廠爲了(le)使儀表在(zài)流量爲零(ling)時流量指(zhi)示爲“0”,一般(bān)是通過轉(zhuan)換器内的(de)限位機構(gou)來保證“0”流(liu)量指示的(de)。爲了讀取(qu)“零位線”的(de)真實數據(ju),應将限位(wèi)機構松開(kāi),以便讓平(píng)衡杆能夠(gou)“自由”降落(luo)到最低處(chu)。讀得“零位(wèi)線”的數值(zhi)後,再通過(guò)限位使流(liú)量擴示值(zhí)指 “O”。
（2）當平衡(héng)破壞後,如(rú)不調整“零(ling)位線”指示(shi),儀表的流(liu)t精度是不(bú)能保證的(de)。從表2和衷(zhong)3可粉出,誤(wù)差變化最(zuì)大爲4%以上(shàng)。
(3)當平衡破(po)壞後,如果(guo)不宜斷調(diao)組平衡,隻(zhi)是恢複“零(ling)位線”指示(shi),從表4和表(biǎo)1的試驗數(shù)據來看,其(qi)誤差變化(hua)最大爲1%。
(4)當(dāng)平衡破壞(huài)後,粗略地(dì)調平衡,然(ran)後調回“零(ling)位線”指示(shì),從表5的數(shù)據可看出(chu),誤差變化(hua)不超過0.5%。調(diao)平衡時,隻(zhī)要使平衡(heng)杆在沒有(you)外力作用(yong)下能保持(chí)水平位t而(ér)不向一端(duān)偏轉就行(háng)。
(5)對于電遠(yuan)傳型和氣(qì)遠傳型儀(yi)表,其前面(miàn)的流量指(zhi)示部分的(de)結構原理(lǐ)是相同的(de),隻是在指(zhi)示型儀表(biǎo)的基礎上(shang)再附加一(yī)套遠傳機(jī)構而已。遠(yuan)傳部分的(de)作用是将(jiang)流量指示(shì)轉換爲電(dian)(或氣)标準(zhun)信号輸出(chu),這部分的(de)調整方法(fa)在各自的(de)産品說明(ming)書上均有(yǒu)介紹,是不(bu)用水流量(liàng)試驗的。隻(zhī)要流量指(zhi)示正确,其(qi)輸出信号(hào)也是正确(què)性。
(6)雖然采(cai)用的零件(jiàn)已相隔十(shí)年,并未發(fa)現因“退磁(cí)”現象而對(dui)儀表精度(dù)造成的影(ying)響。
(7)金屬管(guǎn)轉子流量(liang)計,儀表口(kou)徑爲φ15~150mm,盡管(guǎn)口徑不同(tóng),但其轉換(huàn)器是通用(yong)的,所以本(běn)文介紹的(de)方法對各(ge)種口徑都(dou)是适用的(de)。
八、試驗成(cheng)果的意義(yì)
　　一台儀表(biǎo)在調整好(hǎo)後,雖然其(qí)“流量一位(wèi)移”關系還(hái)可能會改(gai)變(見表2和(hé)表3),甚至會(hui)變得使流(liú)量超差,但(dàn)通過試驗(yan),找到了它(ta)的變化規(guī)律。隻要通(tōng)過對“零位(wei)線”的檢查(cha),就可以發(fā)現位移指(zhi)示的變化(huà)量,通過“零(líng)位線”對準(zhǔn),就可糾正(zheng)其變化量(liàng)。
　　當儀表安(ān)裝在現場(chang)使用時,除(chu)了儀表的(de)讀數外,用(yong)戶不可能(neng)知道管道(dào)内的真實(shi)流量值,因(yin)此也無法(fa)核對儀表(biǎo)的指示是(shi)否正确,也(yě)無法判斷(duan)流量與浮(fu)子位移的(de)關系是否(fǒu)還正确對(duì)應。我們從(cong)圖1上可以(yi)看到,當流(liu)量爲零時(shí),浮子就落(luo)到最低處(chù),坐落在導(dǎo)向環上,對(duì)每一台制(zhì)造好的儀(yi)表來說,這(zhe)個位置是(shì)固定不變(bian)的。不管儀(yí)表使用多(duō)少年,浮子(zi)的“機械零(ling)位”都應該(gāi)保持同一(yī)個數值。因(yīn)此,在“浮子(zi)位移”标尺(chǐ)上的“零位(wèi)線”指示也(ye)應該保持(chí)不變。若由(yóu)于某種原(yuan)因使“零位(wei)線”的指示(shì)變了,就應(yīng)該果斷地(di)把它調回(huí)來。“流量線(xiàn)”反映的是(shì)浮子離開(kai)“零位”的高(gāo)度。隻要“零(líng)位線”的指(zhǐ)示保持不(bu)變,“流量線(xian)”位置上的(de)流量值也(yě)基本不會(huì)改變。用戶(hù)不需要流(liú)量測試設(she)備,就能自(zi)行檢查和(hé)調整。

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