椭圆齿轮流量计,腰轮流量计,双转子流量计

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圆柱齿轮流量计在高压(可达35MPa)液体流量测量中的特性及应用

在工业生产过程和科学实验中的某些领域,例如,对液压元件和液压系统工作特性的测试过程中,往往需要在高压条件下对液压的流量进行准确的测量,以保证其工作特性测试的准确性。对于高压(可达35MPa)液流的流量测量,目前普遍采用的是涡轮流量计。影响涡轮流量计测量精度的主要因素是仪表常数,而涡轮流量计仪表常数与使用条件密切相关,受被测介质的温度、黏度和密度的影响很大。一般涡轮流量计出厂检验时,采用在常温下用水来校准的方法,并同时测出仪表常数。但是,在液压元件和系统的试验中,按应用场合、试验目的的不同,液体的黏度和试验的温度都是不同的,为了保证测量的准确性,在实际使用过程中不能直接援引生产厂商所提供的涡轮流量计仪表常数,而是必须根据具体使用情况重新校准仪表常数,这使得涡轮流量计在现场的应用非常不方便[1][2]。为解决涡轮流量计应用的局限性,采用基于齿轮马达容积变化原理工作的新型圆柱齿轮流量计,则具有耐高压、精度高、抗污染能力强和受介质温度、黏度变化影响小的显著优点。
  2 流量计的测量原理
  2·1 结构原理
  圆柱齿轮流量计是基于齿轮马达容积变化原理工作的定排量流量计。两个几何尺寸完全相同并相互啮合的圆柱齿轮封闭在壳体中,在液体压差的作用下推动两齿轮连续旋转,如图1a所示;啮合旋转的两个齿轮不断把充满齿间的液体沿壳体内环从进口侧带到出口侧,如图1b所示。若齿轮参数为:模数m,分度圆直径d,齿宽B,齿数Z,并且齿间体积与轮齿的体积相等,则齿轮每转一周流量计所排出的液体体积,即它的排量为。
  2·2 信号检测原理
齿轮均采用强导磁材料制成,每一个齿轮由一个磁电感应传感器来检测其转速,测量原理如图2a所示。在齿轮啮合旋转过程时,当磁电感应传感器的极靴对准齿顶时,间隙小、磁阻小、磁通强;当极靴对准齿间时,间隙大、磁阻大、磁通弱。这样,齿轮的齿顶和齿间对磁头的交替作用,引起检测磁路磁阻产生周期性的变化,使线圈里的感应电势随着产生周期性的变化,从而产生周期性的频率信号,该信号经前置放大、滤波、整形后,即可得到周期性的方波信号,如图2b所示。分别检测两个齿轮转速的磁电传感器,其安装位置的设计是使它们输出的方波信号相差一个90°的相位角,据此可判定液体的流动方向;采用对两个齿轮转速进行检测并求平均的方法,可有效提高齿轮转速检测的准确度。
  由于该方波信号的频率与齿轮的转速成正比,也就是与被测液体的流量成正比,因此,测量单位时间输出的脉冲数,即可求出通过流量计的体积流量。
  2·3 二次显示仪表
  与流量传感器相配套的二次显示仪表用于测量流量的监测:
  (1)可根据需要选择测量液体的瞬时流量值或累积流量值进行显示;
  (2)可显示测量液体的流动方向;
  (3)可根据需要选择带4~20mA或0~10V模拟量输出,以用于计算机数据采集与处理;
  (4)可选择的时间基准有:s,min,h;
  (5)可选择的显示单位有:。
  3 流量计的特点
  与涡轮流量计相比,圆柱齿轮流量计具有显著的技术特点:
  (1)由于直接根据定排量体积进行流量测量,影响测量准确度的因素较少,因此,测量准确度高,线性误差小于±0·1%,重复性误差小于±0·3%;
  (2)耐高压,*高工作压力可达40MPa,峰值工作压力48MPa;
  (3)测量范围较宽,测量范围度可达200∶1(而涡轮流量计仅为20∶1),即使在测量范围下限的小流量时,仍能保证测量准确度;
  (4)黏度范围广,可用于高黏度(1~50000 )液体的测量,而涡轮流量计适用液体的黏度在300以下;
  (5)在规定的黏度范围内测量时,性能受黏度变化的影响较小,而涡轮流量计受介质黏度变化影响较大;
    (6)适用温度范围宽,介质温度在-30℃~150℃范围内测量时,性能受温度变化影响小,而涡轮流量计受介质温度变化影响较大;
  (7)介质的流动方向不影响测量准确度,可用于双向流动液体流量的测量,而涡轮流量计只能测单向流动的液体;
  (8)管道安装条件对流量计测量准确度没有影响,流量计前后无需安装直管段,现场使用方便,而涡轮流量计的进出口有管道安装条件的要求;
  (9)抗污染能力强,对被测介质清洁度的要求比涡轮流量计低。
  4 流量计的选择、安装和使用
  按被测介质的特性和使用要求来合理地选择、正确地安装和使用流量计,是流量计高准确度可靠工作的重要保证。
  (1)按被测介质的物性选择流量计的材质,例如,用于测量各种石油产品的,可选用铸钢、铸铁制造的流量计;用于各种化学液体、食用油、奶油等应选用不锈钢制造;
  (2)根据被测介质的*大流量、黏度和压力损失的使用要求来选择齿轮流量计的量程。在使用过程中,当流量超出一定的范围再继续增大时,则压力损失增大,流量计进出口两端的压差也增大,限于转动元件的转速受到机械条件和使用寿命的限制,不可能无限提高,故在大压差作用下,造成泄漏严重,致使测量误差增大。因此,通常为保证良好的使用性能和较长的使用寿命,使用时*大流量应不大于流量计*大测量值的80%;
  (3)安装流量计的环境应是周围无腐蚀性气体、机械振动小、灰尘少,并且有符合规定的电磁环境;
  (4)安装流量计的环境温度应在-30℃~80℃范围内;
  (5)根据具体的应用要求,选择流量计的连接方式是法兰连接还是螺纹连接,其安装方式可以水平或垂直安装;
  (6)在安装流量计前,管道系统必须彻底清洗和吹扫,清除一切杂物、锈蚀和污垢。在安装前还应核实流量计的参数特性是否符合使用要求;
  (7)在运行过程中应监测介质的流量、温度、压力、黏度等参数是否符合流量计的使用范围;同时,还应对传感器、二次显示仪表的工作状态进行监测,如有异常现象,应立即停机检查,查明原因。
  圆柱齿轮流量计结构简单、工作可靠、耐高压、测量准确度高,并且还具有受使用条件影响小,现场应用方便的优点,因此,近些年在液压元件、汽车制造、塑料、化工、制药、印染、油漆和食品等行业的测试和计量中得到了重要的应用。尤其是在使用条件变化大、工作压力高、测试准确度高的液压元件和系统测试中,圆柱齿轮流量计替代涡轮流量计,更能显示其突出的性能优点。

 

点击次数:  更新时间:2017-05-05 11:33:45  【打印此页】  【关闭