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寶德流量計的工作原理與結構資料參數分為哪些
1、寶德流量計在管道安放一個渦輪,兩端由軸承支撐.當流體通過管道時,沖擊渦輪葉片,對渦輪產生驅動力矩,使渦輪克服摩擦力矩和流體阻力矩而產生旋轉.在一定的流量范圍內,對一定的流體介質粘度,渦輪的旋轉角速度與流體流速成正比.由此,流體流速可通過渦輪的旋轉角速度得到,從而可以計算得到通過管道的流體流量.
寶德流量計渦輪的轉速通過裝在機殼外的傳感線圈來檢測.當渦輪葉片切割由殼磁鋼產生的磁力線時,就會引起傳感線圈中的磁通變化.傳感線圈將檢測到的磁通周期變化信號送入前置放大器,對信號進行放大、整形,產生與流速成正比的脈沖信號,送入單位換算與流量積算電路得到并顯示累積流量值;同時亦將脈沖信號送入頻率電流轉換電路,將脈沖信號轉換成模擬電流量,進而指示瞬時流量值.
寶德流量計總體原理框用見圖3—2所示.
2.渦輪流量計的構造
寶德流量計流體從機殼的進口流入.通過支架將一對袖承固定在管軸線上,渦輪安裝在軸承上.在渦輪上下游的支架上裝有呈輻射形的整流板,以對流體起導向作用,以避免流體自旋而改變對渦輪葉片的作用角度.在渦輪上方機殼外部裝有傳感線圈,接收磁通變化信號.
下面介紹主要部件.
(1)渦輪
寶德流量計渦輪由導磁不銹鋼材料制成,裝有螺旋狀葉片.葉片數量根據直徑變化而不同,2-24片不等.為了使渦輪對流速有很的響應,要求盡可能小.
對渦輪葉片結構參數的一般要求為:葉片傾角10°-15°(氣體),30°-45°(液體);葉片重疊度P為1—1.2;葉片與內殼間的間隙為0.5—1mm.
(2)軸承
渦輪的軸承一般采用滑動配合的硬質合金軸承,要求耐磨.
由于流體通過渦輪時會對渦輪產生一個軸向推力,使鈾承的摩擦轉矩增大,加速鈾承磨損,為了消除軸向力,需在結構上采取水力平衡措施,這方法的原理見圖3—3所示.由于渦輪處直徑DH略小于前后支架處直徑Ds,所以,在渦輪段流通截而擴大,流速降低,使流體靜壓上升 P,這個 P的靜壓將起到抵消部分軸向推力的作用.
(3)前置放大器
寶德流量計由磁電感應轉換器與放大整形電路兩部分組成,示意圖見圖3—4所示.
磁電轉換器內一般采用磁阻式,它由及外部纏繞的感應線圈組成.當流體通過使諷輪旋轉的,葉片在正下方時磁阻小,兩葉片空隙在磁鋼下方時磁阻大,渦輪旅轉,不斷地改變磁路的磁通量,使線圈中產生變化的感應電勢,送入放大整形電路,變成脈沖信號.
對于任何一個流量測量值來說,必須包括兩部分內容:一是流量測量值本身;二是它的誤差允許范圍.否則是不完整的.所以,對于任何一種流量計,都必須了解它的誤差特性。
所謂誤差特性,就是流量計的誤差值與流量測量值之間的關系。討論誤差特性,就是討論和研究測量誤差值隨流量測量值變化而變化的趨勢.
容積式流量計的測量誤差值E,可由指示值與真值之差與指示值之比表示.設:V為通過流量計的流體體積真值;I為流量計指示值,則誤差值E可表示為
E= (2-5)
將流體體積V與指示值I之間的關系式(2-3)代入,可得:
E=1- (2-6)
由式2-6可見,容積式流量計的誤差特性僅與流量計內部的計量空間體積v、儀表齒輪比常數a有關.也就是說,從測量原理的角度來說,容積式流量計的測量誤差僅與流量計的幾何結構有關,而與流體性質和流量值無關,我們把這個誤差特性稱為容積式流量計的誤差特性.畫成曲線,是一條平行于橫軸的水平線,如圖2-6中曲線1所示.
然而,當我們對容積式流量計進行標定,畫出實際誤差特性曲線時,則較接近曲線2的形式.在小流量時,誤差值急劇地向負方向傾斜;隨著流量增大,誤差值逐漸由負方向向正方向移動,并穩定在某一定位上,誤差曲線平行于橫軸.流量繼續增加,誤差值又將向負方向偏移.實際誤差特性曲線所以呈現這種變化趨勢,是因為在于容積式流量計中存在著不可避免的漏流現象.所謂漏流,就是流體通過轉動件與外殼之間的間隙直接從入口流向出口,沒有被計量.以下將討論考慮了漏流現象的誤差特性關系式.
假設在單位時間內的流體漏流量用 g表示;通過流量計的流量為qv;通過流量計總的流體體積量為V;在這一段時間內總的漏流的體積量為 V.這株 V可表示為
* V= g (2-7)
所以,當存在漏流時,轉子排出N個計量空間流體量時,實際通過流量計的流體體積為
V=Nv+ V (2-8)
將式2-2,2-7代入式2-8,可得:
V= v+ g (2-9)
式(2-9)可整理成:
V= (2-10)
將式(2-10)代入誤差定義式(2-5),可得:
E=1- (2-11)
分析式2—11可見,由于計量空間體積v、齒輪比常數a均為定值,所以誤差E與流量之間的關系受單位時間漏流量 g影響.
若假定該容積式流量計的漏流量 g是一恒定值,可利用式(2—11)討論其誤差曲線的變化趨勢.
當流量很小,在情況下,qr= g,則式(2—11)中括號內為0,誤差值E趨向負無窮大.
隨著流量qv增加,式(2—11)中括號內數值逐漸增大,誤差值E也逐漸向正方向增加。