动量流量计的研制

   2023-07-11 互联网2750
核心提示:1.动量流量计的测量原理 动量流量计是根据动量定理推导出流体流量与流体所受力之间的关系。当流体通过管道内的某一控制体时,其

    1.动量流量计的测量原理

    动量流量计是根据动量定理推导出流体流量与流体所受力之间的关系。当流体通过管道内的某一控制体时,其速度发生变化,而速度的变化是因为流体受到了外界的作用力,再根据动量定理通过所受力折算出流体此时的流量。同时作用力的测量是通过一个外设装置—压力传感器实现。

流量计信息网内容图片

流量计信息网内容图片

流量计信息网内容图片

    流体经进水管进入流量计,随后紧接一渐缩管(渐变角度为θ2=15ο)即喷管,进入流量计主工作区[1]。同时在水流管外侧套接一个渐变角度为θ1=45ο的渐扩管构成一个直径为D2=65mm的主工作区。相应的测流元件就装设在此工作区。

    喷管后方即主工作区后盖处装设一转轮具体构造如图示[2]

流量计信息网内容图片

    与转轮活塞相连接的就是测量受力的压力传感器。外侧连接流量显示器。出流管道装设在主工作区后盖板偏下方。

    特别注明:

    (1)装置转轮的目的在于减少水流回贱对测量结果精确度的影响。

    (2)转轮活塞与传感器连接处结构处理:采用螺纹口,套接弹塑皮碗的装置。这种处理解决了两方面的问题。

    一方面是达到我们所期待的结果——使转轮所受力在损失最小的情况下被传感器感知。采用螺纹套口能使转轮直接与传感器相连接,传感器探针可以直接抵住转轮活塞。大大提高了测量的精确度。另一方面,采用高弹橡皮碗,正是利用了它的高弹性与密封性,这样一来一方面提高了传力的精确性,另一方面消除了漏水的隐患。

    2. 工作(测量)流程

    水流从进水管进入动量流量计之后,经过渐变管段后从喷嘴处喷出,打到转轮上使之转动,转动的转轮使流体沿转轮径向的切线方向流出,喷到漏斗状集水管中,然后流体通过出水管引出。喷到转轮的流体除使转轮发生转动外,还会给转轮施加一个向后的推力,这个力又通过转轮传递给安装在其后的探针。这样传感器就可以通过探针探测到转轮所受到的推力,并通过变送器将其转换成流量值,进而就得出了流体的流量。

    具体工作原理如下:水流经管道进入测流计的喷管,速度为v1,并以v1冲击转轮,使其旋转,当水流沿转轮孔进入转轮后随转轮一起转动,然后再以垂直于v1的方向流出,故在水流撞击完转轮后,沿v1的方向上动量发生了变化。这是因为受到了转轮对它的作用力。依据作用力与反作用力的关系,转轮受到水流的作用力F`=-F。该流量计就是利用传感器测量该力(F`)转换成电信号再经转换器将其转换成流量值输出[5]。如图6

流量计信息网内容图片

    利用公式如下:

流量计信息网内容图片

流量计信息网内容图片

    ρ→流体的密度 Q→流体的流量 F→转轮对流体的作用力

    F`→流体对转轮的作用力 A1→喷嘴的断面面积

    3. 误差分析及测量范围

    动量流量计安装于管道中,流体流经后会产生一定的压力损失不仅与流量有关,而且与转轮比β及管径D有关。动量流量计的压损一般低于节流式流量计。

    动量流量计由测量装置和力转换器两部分组成。测量装置用来将流体作用在转轮上的力转换成为相应的信号。力—电(电流)转换器是将测量部分的“压力信号”成比例的转换为标准直流电流信号。电信号代表了被测流量大小,即与流速的平方成正比。

    动量流量计的口径系列为12mm∼200mm测量准确度可达±4%测量范围设为:0.2kg/s~100kg/s

    动量流量计产生测流误差的主要原因有两个:

    (1)由于在动量流量计的流量计算时,我们忽略了第二项力的影响。但在实际测量高粘性的流体流量时,流体对转轮的粘滞摩擦力将使其实际受力增加,从而导致仪表显示的流量偏大。

    (2)在被测流量较小时,由于粘滞力的影响,流体对转轮的作用力与流体速度的平方不成线性。

    4. 结论

    动量流量计是根据动量定理推导出流体流量与流体所受力之间的关系。当流体通过管道内的某一控制体时,其速度发生变化,而速度的变化是因为流体受到了外界的作用力,再根据动量定理通过所受力折算出流体此时的流量。同时作用力的测量是通过一个外设装置—压力传感器实现。随着电子技术,材料和加工技术的飞速发展,一流程工业为先导的各工业部门和公用事业大量使用流量仪表,促使各种实用新颖的流量仪表相继问世和发展。如涡轮式、电磁式、超声式和涡街式及科里奥利质量测流计等。动量流量计是基于农田灌溉而产生的。在现代化的灌溉技术中,灌溉流量的测量与控制对整个灌溉起着举足轻重的影响。而动量流量计的研制很好地解决了这一问题。相信紧随着中国农业的现代化进程,动量流量计的应用范围将会越来越广。

    参考文献

    [1]孙淮清。试论插入式流量传感器的流速计法和流量计法。自动化仪表,1991,12(12)
    [2]孙淮清。插入式流量计精度的研究。上海:自动化仪表,1992,13(8)
    [3]李福翔。插入式大口径流量计现场检定方法的探讨,见中国仪器仪表学会过程检测控制仪表分会编,流量测量技术及仪表论文集1995。6
    [4]梁国伟,郑建光,叶蜂。用科里奥利质量流量计测量气体流量。自动化仪表,1999,20(3)
    [5]蔡武昌。电磁流量计若干动态。自动化仪表,1996(2)


 
举报收藏 0打赏 0评论 0
 
更多>同类资讯
推荐图文
推荐资讯
点击排行
网站首页  |  关于我们  |  联系方式  |  使用协议  |  版权隐私  |  隐私政策  |  网站地图  |  排名推广  |  广告服务  |  积分换礼  |  RSS订阅