金屬管轉(zhuan)子流量計 是(shì)一種結構簡(jian)單、工作可靠(kao)的流量測量(liang)儀表,它可用(yong)來連續測量(liàng)管道中液體(ti)、氣體和蒸汽(qi)的流量。
一、工(gōng)作原理
　　金屬(shǔ)管轉子流量(liang)計有電遠傳(chuán)型、氣遠傳型(xing)和指示型等(deng)多種型式。金(jīn)屬管轉子流(liu)量計的工作(zuo)原理見圖1。當(dāng)被測介質自(zì)下向上流過(guò)錐管時,浮子(zǐ)向上升起,浮(fu)子的位移通(tōng)過磁鋼的藕(ou)合傳出,使平(píng)衡杆産生角(jiao)位移,通過四(sì)連杆機構的(de)傳遞,最後由(you)指針來實現(xian)流量指示。

二、出廠校驗(yan)
每台儀表出(chu)廠前,都要經(jing)過水(或空氣(qì))的流量校驗(yàn),校驗順序如(ru)下:
(l)通過水流(liú)量校驗設備(bei),測定浮子位(wei)移和流量的(de)關系。流量數(shu)據由實際測(cè)量得到,浮子(zi)位移數據在(zài)表上的長條(tiao)形标尺上讀(dú)出。
(2)調整四連(lian)杆機構,使指(zhǐ)針有線性的(de)流量指示。
(3)複(fu)校,按儀表指(zhǐ)示來檢查該(gāi)指示值下的(de)實際流量值(zhi)。
三、目前存在(zài)問題
(l)在儀表(biǎo)的出廠校驗(yan)中,經常出現(xiàn)“浮子位移和(he)流量的關系(xì)不穩定”的情(qing)況。
(2)已人庫的(de)儀表,有時發(fā)現“流量一位(wei)移”關系發生(shēng)改變,儀表精(jing)度出現超差(cha)。
(3)用戶無法驗(yan)證新收到的(de)儀表以及正(zheng)常工作運行(hang)中的儀表的(de)指示正确性(xing)。
(4)儀表清洗或(huo)維修後,無法(fa)檢查和保證(zhèng)儀表的精度(dù)是否仍滿足(zu)要求。.
(5)浮子上(shàng)的磁鋼有退(tuì)磁現象。磁鋼(gāng)的磁性減弱(ruo)後,儀表是否(fou)還能繼續使(shǐ)用?其結果又(you)如何處理?
　　以(yi)上各種問題(ti)都是轉子流(liú)量計生産廠(chǎng)及用戶所關(guan)心和急待解(jiě)決的。發生這(zhe)些問題的根(gēn)源是流量計(jì)流量一位移(yí)的關系發生(shēng)了變化,而且(qiě)還缺少一種(zhong)在現場檢查(cha)它們變化量(liang)大小的辦法(fǎ),更沒有在它(ta)們變化後作(zuo)出現場調正(zhèng)恢複精度的(de)手段。
四、問題(ti)分析
　　在金屬(shu)管轉子流量(liang)計出廠校驗(yàn)中,最關鍵的(de)是尋找流量(liang)-位移正确的(de)對應關系。此(cǐ)“關系”目前生(sheng)産制造沒有(yǒu)标準化,每台(tái)表要不一樣(yàng)的。制造廠自(zì)己在流量校(xiào)驗以前也不(bú)知道這台表(biǎo)的流量和浮(fu)子位移關系(xì)的具體數值(zhi),所以才規定(ding)每台儀表在(zài)出廠前必須(xū)經過流量校(xiao)驗。儀表的流(liú)量指示和輸(shu)出信号都是(shi)在找出的“流(liu)量一位移”的(de)基礎上進行(háng)調整的(現在(zai)的問題是原(yuán)來找好的“關(guān)系”後來變化(hua)了,因此引起(qǐ)了整個儀表(biao)精度的變化(huà))。
　　問題的核心(xin)是調整好的(de)“流量一位移(yi)”關系怎麽會(huì)變化?怎樣知(zhī)道“關系”變化(hua)了?變了多少(shao)?變了以後怎(zěn)麽來糾正等(děng)等。下面分析(xī)一下“流量-位(wei)移關系”變化(huà)的原因。
　　圖2爲(wèi)“流量一浮子(zǐ)位移”傳遞關(guan)系圖。浮子2在(zài)錐管l内的上(shàng)下位置是由(yóu)流量的大小(xiǎo)與轉換器的(de)大小決定的(de),與轉換器上(shang)的零件無關(guan),所以,可以用(yòng)浮子的上下(xià)位置來代表(biao)流量的大小(xiǎo)。但是,由于殼(ke)體是金屬制(zhi)作的,浮子的(de)位置見不到(dào)。通常該位置(zhi)是通過兩對(duì)磁鋼的藕合(he)來傳遞的,平(ping)衡杆上的磁(cí)鋼與浮子上(shàng)的磁鋼互相(xiang)吸引,再通過(guò)平衡杆上的(de)指針來反映(ying)浮子的位置(zhi)。問題是平衡(héng)杆上的位移(yí)指針是否能(neng)真實地反映(yìng)浮子位移量(liang)。試驗發現,當(dāng)平衡杆兩端(duān)的平衡狀态(tài)改變時,盡管(guǎn)浮子位置不(bu)變,位移指針(zhen)的指示也會(huì)變化。另外,位(wèi)移指針本身(shen)還能彎曲和(he)移動,這樣就(jiu)造成了“流量(liàng)一位移指示(shì)”關系發生了(le)變化。

　　下(xià)面通過受力(li)分析,來尋找(zhǎo)“關系”變化的(de)規律。
　　每台儀(yi)表的平衡杆(gǎn)都是調過平(píng)衡的,但是不(bu)可能絕對平(píng)衡,一般總是(shì)有點不平衡(heng)的。
　　如圖3所示(shì),設平衡杆的(de)磁鋼端較重(zhòng),其不平衡力(li)爲Fl,而磁鋼間(jiān)的吸引力爲(wei)凡,這兩個力(lì)都要使平衡(héng)杆産生轉動(dong),但方向相反(fan)。平衡時,這兩(liǎng)個力(标量)應(ying)該有如下關(guān)系:
F2sinα=F2′= F1

式中α—内外兩(liang)磁鋼的偏離(li)角
　　若兩磁鋼(gang)間的距離爲(wèi)α則可算出磁(ci)鋼的偏離量(liang)爲b=αtgα當偏離角(jiao)α較小時，則tgα≈sinα，所(suo)以b=αtgα≈α sinα=αF1/ F2。
　　從式中可(kě)見,當平衡杆(gǎn)兩邊平衡,即(ji)F1=0時,b=0,内外兩磁(ci)鋼的位置是(shì)正确對應的(de)。若F1≠0,則b≠0,而且F1愈(yu)大,偏離量b也(yě)愈大。同時,磁(cí)鋼的吸引力(li)F2愈大,b愈小,所(suǒ)以要求磁鋼(gang)應具有較大(dà)強度。當儀表(biao)用了一段時(shi)間而引起磁(cí)性減弱時(即(jí)所謂退磁現(xian)象)就會引起(qi)凡減小和偏(piān)離量b變大。當(dāng)然,如果我們(men)能做到使F1=O(即(ji)絕對平衡),那(na)末,不管F2怎麽(me)變化(隻要F2>0),偏(piān)離量b始終爲(wei)零。
　　當出現F2< F1時(shi)(因爲F1/ F2== sinα而sina不可(ke)能大于1,所以(yǐ)無解),出現了(le)兩磁鋼吸不(bú)住而不跟随(suí)的現象。
　　由于(yú)用戶在維修(xiu)和調整儀表(biao)時,很難避免(mian)出現破壞平(píng)衡,加上磁鋼(gāng)本身的退磁(ci)現象,所以很(hěn)容易引起偏(piān)離量b的變化(huà),從而産生了(le)浮子位置與(yǔ)指示值不一(yi)緻的現象。
五(wu)、試驗過程
(l)按(an)常規的出廠(chang)校驗方法裝(zhuāng)配,調整好一(yī)台完整的儀(yí)表,在水流量(liang)裝置上校驗(yàn)。
(2)記下校驗中(zhōng)得到的流量(liàng)一位移關系(xi)及“零位線”的(de)數據,并在輔(fu)助度盤上的(de)相應位置處(chù)畫上“流量線(xiàn)”和“零位線”(“流(liú)量線”是20%、60%、100%最大(dà)流量所對應(ying)的浮子位移(yí)畫黑線;“零位(wèi)線”是流量爲(wèi)零時浮子所(suo)停留的位置(zhì)畫紅線)。
(3)模仿(páng)用戶對儀表(biao)的維修、調整(zheng)、清洗等情況(kuang),試驗它們對(duì)儀表的影響(xiang)及清除辦法(fǎ)。
(4)放置一段時(shí)間後,檢驗“流(liú)量線”和“零位(wèi)線”的穩定性(xing)和正确性。
六(liù)、試驗數據整(zhěng)理
(l)第一次校(xiao)驗、調整後得(dé)到的數據見(jian)表l。

“零位線”爲(wei)0.65;“流量線”爲3.35、7.5、11.00
　　表(biǎo)l的儀表規格(gé)是1000L/h,表上流量(liang)線所對應的(de)标準流量值(zhí)是200、600和1000Lh/,對2級精(jing)度的儀表,允(yǔn)許誤差爲士(shi)20L/ho
(2)平衡破壞,使(shǐ)平衡杆的磁(cí)鋼端偏重時(shi)流量位移數(shu)據見表o2

“零位(wèi)線”指示由0.65降(jiàng)到0.4,各“流量線(xiàn)”下的流量普(pǔ)遍增大,最大(dà)變化量爲44L/h,即(jí)誤差增大4%以(yi)上。
(3)平衡杆磁(cí)鋼端偏輕時(shí)的流量位移(yi)值見表3。

　　與表(biǎo)1比較,“零位線(xiàn)”指示由0.65升到(dào)0.82,各“流量線”的(de)流量普遍減(jian)小,誤差變化(hua)2%以上。
(4)在磁鋼(gang)端變輕的不(bú)平衡情況下(xià),故意不調整(zhěng)平衡,隻是把(ba)“零位線”的指(zhi)示放回到0.65,此(cǐ)時流量的變(bian)化情況如表(biǎo)4所示。

　　該數據(jù)與表1比較,雖(suī)然也變小了(le),但變化量不(bú)超過10L/h,所有數(shu)據都在精度(dù)範圍内。
(5)粗略(luè)地重新調平(ping)衡,然後再把(ba)“零位線”指示(shi)調正确,流量(liàng)和位移的變(biàn)化情況如表(biǎo)5所不。

　　表5的數(shù)據比表4更好(hao)了,與表1比較(jiao),誤差變化隻(zhī)有0.5%,這對2級精(jing)度的儀表來(lai)說,是令人滿(mǎn)意的。
(6)模仿用(yòng)戶維修儀表(biǎo)的情況,把轉(zhuan)換器的機芯(xin)拆出,傳感器(qì)的浮子、錐管(guan)等也拆下重(zhong)新安裝。核對(duì)“零位線”的指(zhǐ)示,發現指示(shì)不變。通流量(liang)測定,數據沒(méi)有變。
(7)掉換轉(zhuan)換器的試驗(yan)。曾校驗過一(yi)台錯轉子流(liú)量計,在腐蝕(shi)性介質中用(yòng)了一年後,再(zài)用别的轉換(huàn)器與其配套(tao)重新校驗,試(shi)驗時按原出(chu)廠的校驗數(shu)據(“零位線”和(hé)“流量線,’)進行(háng)調整。原出廠(chǎng)校驗的校驗(yan)數據見表6(锆(gào)轉子,型号LZQ一(yī)40,規格4000L/h)。

使用一(yī)年後,轉換器(qi)被換的校驗(yan)數據見表7

　　由(yóu)于儀表在腐(fǔ)蝕性的介質(zhì)中已用了一(yi)年,浮子和錐(zhui)管表面的光(guang)潔度已下降(jiàng),尺寸也稍許(xǔ)發生變化(表(biao)面上有氧化(huà)層),所以數據(ju)稍有差别。但(dan)從試驗數據(jù)中可以看出(chu),掉換轉換器(qi)後,儀表的精(jing)度羞本上仍(réng)能達到2%。
(8)儀表(biao)放置幾個月(yue)後(約半年),檢(jian)查原試驗數(shu)據是否保持(chi)穩定。由于轉(zhuǎn)換器曾與錯(cuò)轉子相配,調(diao)整的位置已(yǐ)有變化,所以(yi)要重新調整(zheng)“零位線”和線(xian)性(這些工作(zuò)都是在不通(tōng)流量的條件(jian)下進行的),調(diao)整好後,測到(dao)的流量數據(ju)見表8。

注:“正”和(he)“反”是正行程(chéng)和反行程,前(qian)面沒有寫“正(zhèng)、反”的均爲正(zheng)行程。
　　這是滿(man)量程爲1000L/h的儀(yi)表,各流量點(diǎn)的标準流量(liang)值依次爲200、400、600、500以(yǐ)及100OLh/,按精度爲(wei)士2%計算,各流(liu)量測試值與(yǔ)标準值之差(chà)不得超過士(shi)20L/h,從表8可看出(chū),流量數據是(shi)符合精度要(yào)求的。雖然儀(yi)表已被放置(zhì)半年,而且轉(zhuǎn)換器上的零(líng)件曾被“打亂(luan)”過(被調整“錯(cuo)轉子”了),但隻(zhi)要按原出廠(chang)時畫的“零位(wei)線”和“流量線(xiàn)”進行檢查和(hé)校正,不需要(yao)通水試驗就(jiu)能保持原有(you)的儀表精度(du)。
七、試驗結論(lun)和說明
(l)本文(wén)中所說的“零(ling)位線”是指流(liú)量爲零,浮子(zǐ)落在最低處(chù)時的浮子位(wèi)移指示值。而(er)此時的流量(liang)指示值一般(bān)應在“0”以下。制(zhi)造廠爲了使(shi)儀表在流量(liàng)爲零時流量(liang)指示爲“0”,一般(ban)是通過轉換(huàn)器内的限位(wei)機構來保證(zheng)“0”流量指示的(de)。爲了讀取“零(ling)位線”的真實(shi)數據,應将限(xian)位機構松開(kāi),以便讓平衡(héng)杆能夠“自由(yóu)”降落到最低(dī)處。讀得“零位(wei)線”的數值後(hou),再通過限位(wei)使流量擴示(shi)值指 “O”。
（2）當平衡(heng)破壞後,如不(bú)調整“零位線(xiàn)”指示,儀表的(de)流t精度是不(bu)能保證的。從(cong)表2和衷3可粉(fen)出,誤差變化(huà)最大爲4%以上(shang)。
(3)當平衡破壞(huai)後,如果不宜(yí)斷調組平衡(heng),隻是恢複“零(ling)位線”指示,從(cóng)表4和表1的試(shi)驗數據來看(kàn),其誤差變化(hua)最大爲1%。
(4)當平(ping)衡破壞後,粗(cu)略地調平衡(heng),然後調回“零(ling)位線”指示,從(cóng)表5的數據可(kě)看出,誤差變(bian)化不超過0.5%。調(diào)平衡時,隻要(yao)使平衡杆在(zài)沒有外力作(zuo)用下能保持(chí)水平位t而不(bú)向一端偏轉(zhuan)就行。
(5)對于電(dian)遠傳型和氣(qì)遠傳型儀表(biǎo),其前面的流(liú)量指示部分(fen)的結構原理(li)是相同的,隻(zhi)是在指示型(xing)儀表的基礎(chǔ)上再附加一(yi)套遠傳機構(gòu)而已。遠傳部(bu)分的作用是(shi)将流量指示(shi)轉換爲電(或(huò)氣)标準信号(hao)輸出,這部分(fen)的調整方法(fa)在各自的産(chǎn)品說明書上(shang)均有介紹,是(shi)不用水流量(liàng)試驗的。隻要(yao)流量指示正(zheng)确,其輸出信(xìn)号也是正确(què)性。
(6)雖然采用(yòng)的零件已相(xiàng)隔十年,并未(wei)發現因“退磁(cí)”現象而對儀(yí)表精度造成(chéng)的影響。
(7)金屬(shu)管轉子流量(liàng)計,儀表口徑(jìng)爲φ15~150mm,盡管口徑(jing)不同,但其轉(zhuǎn)換器是通用(yòng)的,所以本文(wén)介紹的方法(fǎ)對各種口徑(jing)都是适用的(de)。
八、試驗成果(guǒ)的意義
　　一台(tái)儀表在調整(zhěng)好後,雖然其(qi)“流量一位移(yi)”關系還可能(néng)會改變(見表(biǎo)2和表3),甚至會(huì)變得使流量(liàng)超差,但通過(guò)試驗,找到了(le)它的變化規(gui)律。隻要通過(guò)對“零位線”的(de)檢查,就可以(yi)發現位移指(zhi)示的變化量(liang),通過“零位線(xian)”對準,就可糾(jiū)正其變化量(liàng)。
　　當儀表安裝(zhuang)在現場使用(yong)時,除了儀表(biao)的讀數外,用(yong)戶不可能知(zhi)道管道内的(de)真實流量值(zhí),因此也無法(fa)核對儀表的(de)指示是否正(zhèng)确,也無法判(pàn)斷流量與浮(fú)子位移的關(guan)系是否還正(zheng)确對應。我們(men)從圖1上可以(yǐ)看到,當流量(liang)爲零時,浮子(zǐ)就落到最低(di)處,坐落在導(dǎo)向環上,對每(mei)一台制造好(hao)的儀表來說(shuo),這個位置是(shì)固定不變的(de)。不管儀表使(shi)用多少年,浮(fu)子的“機械零(líng)位”都應該保(bǎo)持同一個數(shù)值。因此,在“浮(fú)子位移”标尺(chi)上的“零位線(xiàn)”指示也應該(gai)保持不變。若(ruò)由于某種原(yuán)因使“零位線(xiàn)”的指示變了(le),就應該果斷(duan)地把它調回(hui)來。“流量線”反(fǎn)映的是浮子(zi)離開“零位”的(de)高度。隻要“零(líng)位線”的指示(shi)保持不變,“流(liu)量線”位置上(shang)的流量值也(ye)基本不會改(gǎi)變。用戶不需(xu)要流量測試(shì)設備,就能自(zì)行檢查和調(diào)整。

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