• 橢圓齒輪流量計,腰輪流量計,雙轉子流量計

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    技術文章

    圓柱齒輪流量計在高壓(可達35MPa)液體流量測量中的特性及應用

    在工業生產過程和科學實驗中的某些領域,例如,對液壓元件和液壓系統工作特性的測試過程中,往往需要在高壓條件下對液壓的流量進行準確的測量,以保證其工作特性測試的準確性。對于高壓(可達35MPa)液流的流量測量,目前普遍采用的是渦輪流量計。影響渦輪流量計測量精度的主要因素是儀表常數,而渦輪流量計儀表常數與使用條件密切相關,受被測介質的溫度、黏度和密度的影響很大。一般渦輪流量計出廠檢驗時,采用在常溫下用水來校準的方法,并同時測出儀表常數。但是,在液壓元件和系統的試驗中,按應用場合、試驗目的的不同,液體的黏度和試驗的溫度都是不同的,為了保證測量的準確性,在實際使用過程中不能直接援引生產廠商所提供的渦輪流量計儀表常數,而是必須根據具體使用情況重新校準儀表常數,這使得渦輪流量計在現場的應用非常不方便[1][2]。為解決渦輪流量計應用的局限性,采用基于齒輪馬達容積變化原理工作的新型圓柱齒輪流量計,則具有耐高壓、精度高、抗污染能力強和受介質溫度、黏度變化影響小的顯著優點。
      2 流量計的測量原理
      2·1 結構原理
      圓柱齒輪流量計是基于齒輪馬達容積變化原理工作的定排量流量計。兩個幾何尺寸完全相同并相互嚙合的圓柱齒輪封閉在殼體中,在液體壓差的作用下推動兩齒輪連續旋轉,如圖1a所示;嚙合旋轉的兩個齒輪不斷把充滿齒間的液體沿殼體內環從進口側帶到出口側,如圖1b所示。若齒輪參數為:模數m,分度圓直徑d,齒寬B,齒數Z,并且齒間體積與輪齒的體積相等,則齒輪每轉一周流量計所排出的液體體積,即它的排量為。
      2·2 信號檢測原理
    齒輪均采用強導磁材料制成,每一個齒輪由一個磁電感應傳感器來檢測其轉速,測量原理如圖2a所示。在齒輪嚙合旋轉過程時,當磁電感應傳感器的極靴對準齒頂時,間隙小、磁阻小、磁通強;當極靴對準齒間時,間隙大、磁阻大、磁通弱。這樣,齒輪的齒頂和齒間對磁頭的交替作用,引起檢測磁路磁阻產生周期性的變化,使線圈里的感應電勢隨著產生周期性的變化,從而產生周期性的頻率信號,該信號經前置放大、濾波、整形后,即可得到周期性的方波信號,如圖2b所示。分別檢測兩個齒輪轉速的磁電傳感器,其安裝位置的設計是使它們輸出的方波信號相差一個90°的相位角,據此可判定液體的流動方向;采用對兩個齒輪轉速進行檢測并求平均的方法,可有效提高齒輪轉速檢測的準確度。
      由于該方波信號的頻率與齒輪的轉速成正比,也就是與被測液體的流量成正比,因此,測量單位時間輸出的脈沖數,即可求出通過流量計的體積流量。
      2·3 二次顯示儀表
      與流量傳感器相配套的二次顯示儀表用于測量流量的監測:
      (1)可根據需要選擇測量液體的瞬時流量值或累積流量值進行顯示;
      (2)可顯示測量液體的流動方向;
      (3)可根據需要選擇帶4~20mA或0~10V模擬量輸出,以用于計算機數據采集與處理;
      (4)可選擇的時間基準有:s,min,h;
      (5)可選擇的顯示單位有:。
      3 流量計的特點
      與渦輪流量計相比,圓柱齒輪流量計具有顯著的技術特點:
      (1)由于直接根據定排量體積進行流量測量,影響測量準確度的因素較少,因此,測量準確度高,線性誤差小于±0·1%,重復性誤差小于±0·3%;
      (2)耐高壓,*高工作壓力可達40MPa,峰值工作壓力48MPa;
      (3)測量范圍較寬,測量范圍度可達200∶1(而渦輪流量計僅為20∶1),即使在測量范圍下限的小流量時,仍能保證測量準確度;
      (4)黏度范圍廣,可用于高黏度(1~50000 )液體的測量,而渦輪流量計適用液體的黏度在300以下;
      (5)在規定的黏度范圍內測量時,性能受黏度變化的影響較小,而渦輪流量計受介質黏度變化影響較大;
        (6)適用溫度范圍寬,介質溫度在-30℃~150℃范圍內測量時,性能受溫度變化影響小,而渦輪流量計受介質溫度變化影響較大;
      (7)介質的流動方向不影響測量準確度,可用于雙向流動液體流量的測量,而渦輪流量計只能測單向流動的液體;
      (8)管道安裝條件對流量計測量準確度沒有影響,流量計前后無需安裝直管段,現場使用方便,而渦輪流量計的進出口有管道安裝條件的要求;
      (9)抗污染能力強,對被測介質清潔度的要求比渦輪流量計低。
      4 流量計的選擇、安裝和使用
      按被測介質的特性和使用要求來合理地選擇、正確地安裝和使用流量計,是流量計高準確度可靠工作的重要保證。
      (1)按被測介質的物性選擇流量計的材質,例如,用于測量各種石油產品的,可選用鑄鋼、鑄鐵制造的流量計;用于各種化學液體、食用油、奶油等應選用不銹鋼制造;
      (2)根據被測介質的*大流量、黏度和壓力損失的使用要求來選擇齒輪流量計的量程。在使用過程中,當流量超出一定的范圍再繼續增大時,則壓力損失增大,流量計進出口兩端的壓差也增大,限于轉動元件的轉速受到機械條件和使用壽命的限制,不可能無限提高,故在大壓差作用下,造成泄漏嚴重,致使測量誤差增大。因此,通常為保證良好的使用性能和較長的使用壽命,使用時*大流量應不大于流量計*大測量值的80%;
      (3)安裝流量計的環境應是周圍無腐蝕性氣體、機械振動小、灰塵少,并且有符合規定的電磁環境;
      (4)安裝流量計的環境溫度應在-30℃~80℃范圍內;
      (5)根據具體的應用要求,選擇流量計的連接方式是法蘭連接還是螺紋連接,其安裝方式可以水平或垂直安裝;
      (6)在安裝流量計前,管道系統必須徹底清洗和吹掃,清除一切雜物、銹蝕和污垢。在安裝前還應核實流量計的參數特性是否符合使用要求;
      (7)在運行過程中應監測介質的流量、溫度、壓力、黏度等參數是否符合流量計的使用范圍;同時,還應對傳感器、二次顯示儀表的工作狀態進行監測,如有異?,F象,應立即停機檢查,查明原因。
      圓柱齒輪流量計結構簡單、工作可靠、耐高壓、測量準確度高,并且還具有受使用條件影響小,現場應用方便的優點,因此,近些年在液壓元件、汽車制造、塑料、化工、制藥、印染、油漆和食品等行業的測試和計量中得到了重要的應用。尤其是在使用條件變化大、工作壓力高、測試準確度高的液壓元件和系統測試中,圓柱齒輪流量計替代渦輪流量計,更能顯示其突出的性能優點。

     

    點擊次數:  更新時間:2017-05-05 11:33:45  【打印此頁】  【關閉
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