0引言(yán)
　　金屬管轉子流(liu)量計(以下簡稱(chēng)流量計)具有測(cè)量介質種類多(duō)、結構簡單、穩定(ding)☔可靠、可測中小(xiao)流量、壓力損失(shī)恒定、使用壽命(ming)💋長、易于維護、能(néng)就地指示💔流量(liàng)值等特點,廣泛(fàn)應用于石油、化(hua)工、冶金、能源、輕(qing)工等工業部門(men)中的流量測量(liàng)。
　　金屬管轉子流(liú)量計屬于面積(ji)式流量計,基于(yú)定壓✍️降變節流(liú)面積測量流量(liang),如圖1所示。流量(liang)計垂直安裝在(zài)管道上,當流體(ti)自下而上流經(jīng)錐管時,浮子的(de)前後就産生差(chà)🚶‍♀️壓。浮子在差壓(yā)作用下産生上(shàng)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(lì)三者的合力相(xiàng)等時,浮子便處(chù)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻于平衡狀态,因(yīn)此,浮子的位移(yí)與流量的大小(xiao)存在㊙️唯一的對(dui)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(yu)靜止位置時,被(bèi)測流體的體積(ji)流量可☀️由下🔴式(shì)🔞計💘算:

　　式中:Q爲體(ti)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(jie)面之間的環隙(xi)面積;g爲重力加(jiā)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(jie)構參數确定後(hou),而且雷諾數大(dà)于界限雷諾數(shù)時,a爲常數,則

　　由(you)式(4)可知,流量與(yu)浮子的位移呈(chéng)非線性關系,要(yao)得到線💘性刻度(du)或輸出線性的(de)電流信号,就必(bì)須設計👄非線性(xìng)修正機構進行(háng)線性化。
　　目前,國(guó)内外金屬管轉(zhuǎn)子流量計采用(yong)的線性化技術(shù)主要有兩種:一(yi)是應用四連杆(gan)進行非線性修(xiū)正;二是利用凸(tu)輪進行非線性(xìng)修正。下面着重(zhòng)介紹這兩種線(xiàn)性化技術。
1采用(yong)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(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(wèi)移,浮子的位移(yí)通過磁鋼4、5的禍(huò)合傳給平衡杆(gǎn)6。此時👨‍❤️‍👨,位❄️移和流(liu)量的關系爲非(fēi)線性,必須通過(guo)連杆8、9、10進行線性(xìng)化才能使指針(zhēn)11有線性流量指(zhi)标。四連⛹🏻‍♀️杆的工(gong)作原理如圖3所(suo)示。

　　由式(4)求導可得(de)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(yi)所代表的流量(liàng)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(xi),必須滿足dΨ/da也随(suí)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(lian)杆8與平衡杆6固(gu)定在一起,指🏃針(zhēn)☂️與連👣杆10固定在(zai)一起。要求轉角(jiǎo)Ψ的變化和流量(liàng)Q的🌐變化🐕呈線📱性(xing)關系,這樣可用(yong)dΨ代替dQ,用da代替dh,代(dai)人公式(5)得
dΨ/dα=α+2bα　　（6）
　　爲了(le)滿足Ψ的變化和(hé)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(xiang)是一緻的,即随(sui)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(huà),則Sinθ增大;而?應在(zài)90°~180°範圍内變化,則(zé)Sin了減🔴小。這樣就(jiu)達到了當α增🛀大(da)時,dΨ/dα也增大👄,從而(er)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(mó)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(zhu)制造(CAM)技術的推(tui)廣應用,部分生(shēng)産廠家的流量(liang)計開始采用凸(tū)輪進行線性化(huà)。
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(gōng)作原理如圖4所(suo)示💚。當被🤞測流體(ti)自下而上流過(guo)錐管1時,浮子2就(jiù)産生位移,浮子(zi)的位移通過磁(cí)🙇‍♀️鋼4、5的藕合傳給(gei)平衡杆6。經過凸(tū)輪7的線性化和(hé)調整件8的😄傳動(dong),将與流量呈線(xian)性關系的角位(wei)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(huàn)💜成與流量線性(xìng)對應的标準電(diàn)流信号輸出遠(yuǎn)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(gong)誤差不可能一(yī)緻,每台流量計(ji)的流量值Q和浮(fú)子位移h的作✏️線(xian)性💋關系❗也不🏃‍♂️可(ke)能一樣,所以在(zài)實際制造時流(liú)量計的凸輪都(dou)要逐台校驗加(jiā)工,設Q與h的非✨線(xian)性回歸模型爲(wèi)幾📱何關系求出(chu)将p與h線✍️性化所(suo)需的非線性修(xiū)✔️正曲線,以上求(qiú)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(tu)5所示,即可使輸(shū)出電✌️流與流量(liang)呈線性關系。



　　采用凸輪進(jìn)行線性化,減少(shao)了零件數量和(hé)零件之間的傳(chuán)動摩擦力,使流(liú)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(liang)計的校驗時間(jiān)大大縮短,提高(gāo)了儀表制造廠(chang)的💃生産效率。采(cǎi)用該技術後,每(měi)台流量計的出(chū)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(shù)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(chū)現了新的發展(zhan)方向。目📧前,國💘外(wai)有的流量計直(zhi)接将線性化曲(qu)線通過數控加(jiā)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(xi)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(er)傳感🏃‍♀️器檢測浮(fu)子位移,由微處(chu)理器通過軟件(jian)進行線性化,從(cong)而使儀表結構(gòu)更簡化,精确度(du)更高,功能更強(qiáng),工作更可靠。這(zhè)些都代表了流(liú)量🔞計線性化技(jì)術的發展趨勢(shì)。

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