0引言(yán)
　　金屬管轉子流(liu)量計(以下簡稱(cheng)流量計)具有測(ce)量介質種類多(duō)、結構簡單、穩定(dìng)可靠、可測中小(xiao)流量、壓力損失(shi)恒定、使用壽命(ming)長、易于維護、能(néng)就地指示流量(liang)值等特點,廣泛(fàn)應用于石油、化(huà)工、冶金、能源、輕(qīng)工等工業部門(mén)中的流量測量(liàng)。
　　金屬管轉子流(liu)量計屬于面積(ji)式流量計,基于(yu)定壓降變節流(liú)面積測量流量(liàng),如圖1所示。流量(liang)計垂直安裝在(zài)管道✍️上,當流體(tǐ)自下而上流經(jing)錐管時,浮子的(de)前後就産生差(chà)壓。浮子在差壓(ya)作用下産生上(shang)升或下降的位(wèi)移。當使浮👅子上(shang)升的🌈差壓與浮(fu)📞子所受的⛱️重力(li)、浮力及粘性力(li)三者的合力相(xiang)等時,浮子便處(chu)于平衡狀态,因(yin)🈚此,浮子的位移(yí)與流量的大小(xiǎo)存在唯一的對(duì)應關系。檢測出(chu)🔴浮子的位⭐移大(da)小就可以得到(dao)被測流體的流(liu)

　　當浮子處于(yú)靜止位置時,被(bei)測流體的體積(ji)流量可由下💰式(shì)計算:

　　式中:Q爲體(tǐ)積流量;α爲流出(chu)系數; ?k爲浮子最(zui)大直徑與🍉其同(tóng)高度錐🔱管橫截(jié)面之間的環隙(xi)面積;g爲重力加(jia)速度;v?爲浮子的(de)體積🔆;ρ?爲浮🧑🏾‍🤝‍🧑🏼子的(de)密度; ρ爲被測流(liú)體的密度;A爲浮(fu)子的最大截面(miàn)積。
　　當儀表的結(jié)構參數确定後(hòu),而且雷諾數大(da)于界限雷諾數(shù)時,a爲常數,則

　　由(you)式(4)可知,流量與(yǔ)浮子的位移呈(chéng)非線性關系,要(yào)得到線性刻度(du)或輸出線性的(de)電流信号,就必(bi)須設計㊙️非線性(xìng)修正機構進行(háng)線性化。
　　目前,國(guo)内外金屬管轉(zhuan)子流量計采用(yòng)的線性化技術(shù)主要有🧡兩✔️種:一(yī)是應用四連杆(gǎn)進行非線性修(xiu)正;二是利用凸(tū)輪💞進行非線性(xìng)修正。下面着重(zhong)介紹這兩種線(xian)性化技術。
1采用(yòng)四連杆的線性(xing)化技術
　　采用四(sì)連杆進行線性(xìng)化的流量計工(gong)作原理如圖2所(suǒ)示。當被測🚶流體(ti)自下而上流過(guo)錐管1時,浮子2就(jiu)

　　産生位(wei)移,浮子的位移(yi)通過磁鋼4、5的禍(huo)合傳給平衡💚杆(gan)🌈6。此時,位移和流(liú)量的關系爲非(fei)線性,必須通過(guò)連杆8、9、10進行線性(xìng)化才能🤞使指針(zhēn)11有線性流量指(zhǐ)标。四連㊙️杆的工(gong)作原理如圖3所(suǒ)示。

　　由式(4)求導可得(dé)流量對浮子位(wei)移的變化率爲(wèi)
dQ/dh=α+2bh　　(5)
　　由式(5)可知,當h增(zēng)大時,單位位移(yí)所代表的流量(liang)值也增大爲♉了(le)使流量指針的(de)指示角Ψ與角度(du)θ也呈線性關系(xì),必須滿足dΨ/da也随(sui)h的增大而增大(da),這就是對四連(lian)杆線性化能力(li)的要求。
　　連杆8、9、10的(de)長度分别爲A、B、C,連(lián)杆8與平衡杆6固(gù)定在一起,指針(zhēn)🏃‍♀️與連‼️杆😄10固定在(zài)一起。要求轉角(jiao)Ψ的變化和流量(liang)Q的變化呈線💯性(xìng)關系,這樣可🛀🏻用(yòng)dΨ代替dQ,用da代替dh,代(dài)人公式(5)得
dΨ/dα=α+2bα　　（6）
　　爲了(le)滿足Ψ的變化和(he)Q的變化呈線性(xing)關系,要求α增大(dà)時dΨ/dα也增🛀大由圖(tu)3可見:
dΨ/dα=ASinθ/(CSin?)　　（7）
　　式(7)中,角α、θ、三(san)者的變化方向(xiàng)是一緻的,即随(suí)角α增大, θ和也增(zeng)大。因爲A、C爲常數(shu),所以必須使α增(zeng)大時,Sinθs/in?也增大。爲(wèi)此,當α增大時, θ應(ying)♋在0~90°範圍内變化(hua),則Sinθ增大;而?應在(zai)90°~180°範圍内變化,則(ze)Sin了減小。這樣就(jiu)達到了當α增大(dà)時,dΨ/dα也增大,從而(ér)實現線性化的(de)目的。
　　采用四連(lián)杆進行線性化(hua)所用零件多,摩(mo)擦力大,工作😍過(guo)程中易脫落,而(er)且調整也比較(jiào)麻煩。近年來随(sui)着計🔆算機🔞輔助(zhù)制造(CAM)技術的推(tui)廣應用,部分生(shēng)産廠家的流量(liàng)計開始采用凸(tu)輪進行線性化(hua)。
2采用凸輪的線(xiàn)性化技術
　　采用(yòng)凸輪進行線性(xìng)化的流量計工(gong)作原理如圖4所(suo)示。當被測流體(tǐ)自下而上流過(guò)錐管1時,浮子2就(jiù)産生🌈位移,浮子(zǐ)的位🥰移通過磁(cí)鋼4、5的藕合傳給(gei)平衡杆6。經過凸(tu)輪7的線性💋化和(hé)調整件8的傳動(dòng),将與流量呈線(xiàn)性關系的角位(wèi)移傳遞給角位(wèi)移轉換器9,角位(wèi)移轉♻️換器将角(jiao)位移信号轉換(huan)成與流量線性(xing)對應的标準電(diàn)流信号🌐輸出遠(yuan)傳。

　　由于每(měi)台金屬管轉子(zi)流量計的錐管(guǎn)和浮子的加工(gōng)誤差❄️不可能一(yi)緻,每台流量計(jì)的流量值Q和浮(fu)子💯位移h的作線(xian)性🐕關系也不可(kě)能一樣,所以在(zai)實際制👣造時流(liu)量計的凸輪都(dōu)💰要逐台校驗加(jia)工,設Q與h的非線(xiàn)性回歸模型爲(wei)幾何關系求出(chu)将p與h線性化所(suǒ)需⁉️的非線性修(xiu)👣正曲線,以上求(qiu)解過程都通過(guò)計算機👌編程實(shi)現。将求出的非(fēi)線性修👄正曲線(xiàn)通過計算機控(kong)制數控🥰銑床加(jia)工成凸✍️輪,如圖(tú)5所♌示,即可使輸(shu)出電流與流量(liàng)呈線性關系。



　　采用凸輪進(jin)行線性化,減少(shao)了零件數量和(he)零件之㊙️間的傳(chuan)動摩擦力,使流(liu)量計的轉換器(qi)結構簡化,體積(ji)小🆚型化,可靠性(xìng)提高,使⛱️用時更(gèng)加簡單、方便。借(jie)助CAM技術,使流量(liàng)計的校驗💛時間(jiān)大♻️大縮短,提高(gao)了儀表制造廠(chǎng)的生産效率。采(cai)用該技術後,每(měi)台流量計的出(chu)廠校驗時間由(yóu)原來的平均約(yue)40min縮短爲25min,同時提(tí)高了産品質量(liàng),産生了較好的(de)經濟效益。
3結束(shu)語
　　随着機加工(gōng)工藝和計算機(jī)、微電子技術的(de)發展,金屬❄️管轉(zhuǎn)子⭐流量計的線(xiàn)性化技術也出(chu)現了新的發🛀展(zhǎn)方向。目前,國外(wài)有的流量計直(zhí)接将線性化曲(qu)線通過數控加(jia)工💃🏻設備加工到(dao)浮子上,從而使(shǐ)浮子位移與流(liu)量呈線性關系(xì)另外,還📧出現了(le)帶微處理器🏃🏻‍♂️的(de)全電子式的流(liu)量計,采用霍爾(ěr)傳感器檢測浮(fu)子🚩位移,由微處(chù)理器通過軟件(jiàn)進行線性化,從(cong)而使儀表結構(gou)更🏃‍♀️簡化,精确度(du)更高,功能更強(qiáng),工作更可靠💞。這(zhe)些都代表了流(liú)量㊙️計線性化技(ji)術的💯發展趨勢(shi)。

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