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活塞式氣體流量裝置的建立
作者：
時(shí)間：2013-08-08
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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① 缸體壁厚的確定
缸體的壁厚應能滿(mǎn)足在正常工作條件下對缸體強度和剛性的要求。由缸體的徑向和周向許用應力及應變來(lái)計算缸體的壁厚。得到缸體壁厚δ=8.6mm。因此，選擇缸體壁厚為10mm。
② 缸體容積變形量計算
通過(guò)計算可以得到在最大工作壓力0.2MPa下，缸體內容積變形量為0.0019%。因此最大壓力下缸體容積變形的影響可以忽略。
③ 加工要求
為保證缸筒內表面與密封環(huán)間密封的可靠性并有效減小摩擦，對活塞缸筒內表面的不圓柱度和表面光潔度應有較高的要求。
3. 活塞與密封系統
① 活塞尺寸的確定
裝置的工作過(guò)程是由活塞在活塞缸筒內沿軸向勻速運動(dòng)完成的。在這個(gè)過(guò)程中需活塞運行平穩，即活塞在缸筒中運行時(shí)其相對于缸體軸線(xiàn)應始終保持垂直，不應有扭曲或晃動(dòng)的現象發(fā)生。
活塞在缸體中的晃動(dòng)不但會(huì )引起運行的不平穩，嚴重時(shí)還會(huì )發(fā)生活塞卡死的現象。
密封圈的壓縮量為0.2mm，要保證活塞與活塞缸軸線(xiàn)的相對位置，在運動(dòng)過(guò)程中變化小，應增加活塞厚度B，但如活塞厚度增加過(guò)多，又會(huì )增加裝置的整體高度，在此選取B=120mm。
② 密封結構
在裝置工作過(guò)程中缸內氣體應只能通過(guò)出氣口排除，因活塞與缸體存在著(zhù)相對運動(dòng)，因此必須有良好的密封結構使得活塞與活塞缸之間無(wú)泄漏?；钊嫌腥齻€(gè)密封環(huán)，在上兩個(gè)密封環(huán)之間是密封油槽，油槽內的油通過(guò)定位導向桿連接到裝置外面的油面指示器。指示器上裝有光電測油位的報警器，當密封油泄漏時(shí)油面降低，當缸內氣體進(jìn)入到油槽內時(shí)油面升高或有氣泡排出，油面變化超過(guò)警戒位置時(shí)或有氣泡排出時(shí)報警器報警。
4. 伺服電機、減速機構、絲杠和導向桿
伺服電機、減速機構、滾珠絲杠使用一體化的成品。滾珠絲杠能提供良好的定位及運行平穩性，為保證活塞運行速度的平穩，需要電機、傳動(dòng)系統和滾珠絲杠有良好的穩定性，電機使用伺服電機，減速器為渦輪渦桿。
5. 基座、進(jìn)排氣管道和排污孔
基座底面為一錐面，最下端是排污孔，進(jìn)出氣管道的上沿均高于錐面，以防油或其他污物進(jìn)入。底面上還有兩個(gè)測溫孔和一個(gè)測壓孔。
進(jìn)氣管上裝有兩個(gè)密封性良好的球閥，兩個(gè)球閥之間接有壓縮空氣進(jìn)氣口，當測量壓力損失大于500Pa的流量計時(shí)可先使缸內壓力達到預定值，以減少試驗所需的平衡時(shí)間。進(jìn)氣管的前端裝有氣體過(guò)濾器，過(guò)濾器為60目和120目?jì)蓪咏饘龠^(guò)濾網(wǎng)，以防灰塵進(jìn)入缸內。排氣管道上為一個(gè)球閥，并接有法蘭連接口與被測流量計連接。底座下是一底板，底板上有三個(gè)底 腳水平調整螺釘，安裝時(shí)調整缸體為垂直位置安放。
四、 電控
1. 硬件配置
電氣控制柜主要由電氣層、控制器層、計算機層、儀表層及驅動(dòng)層五部分組成。電氣層功能為：電源開(kāi)關(guān)、電機斷電；控制器層主要功能為：控制器電源開(kāi)關(guān)、電機控制、手動(dòng)轉速信號等；計算機層用于放置計算機主機；儀表層用于放置溫度計、壓力計及光柵數顯表；驅動(dòng)層用于放置電機驅動(dòng)器及直流電源等設備。
2. 軟件配置
流量計檢定程序是在VisiuaI Basic5.0下編寫(xiě)的測控軟件，使用VB5.0自帶的Access數據庫。
五、 技術(shù)指標
1. 技術(shù)指標
流量范圍：（0.009 ～0.6）m3/h
體積流量不確定度：U=0.05%,k=2
重復性：優(yōu)于0.05%
缸內工作壓力：絕壓200kPa
工作溫度：（10 ～30）℃
密封性：裝置最大相對漏失量：0.005%/min
2. 功能
計算機采集數據：
缸內溫度（10℃～ 30℃，± 0.01℃）
缸內壓力（95KPa～200kPa，±10Pa）
流量計前溫度（10℃～30℃， ±0.01℃）
活塞下降高度（0～600mm， ±0.005mm）
試驗時(shí)間（30s～1800s，±0.001s）
脈沖信號輸入（10Hz～10kHz，計數999999±1）
電流信號輸入（0～10mA，4mA～20mA， ±0.001mA）
電壓信號輸入（0～5V±0.001V）
控制： 分為手動(dòng)和自動(dòng)：
自動(dòng)：設置流量、行程或試驗時(shí)間、試驗次數、輸入方式等參數后，按試驗開(kāi)始鍵后活塞運行，系統自動(dòng)判斷壓力穩定后開(kāi)始試驗。中途可緊急停止，活塞碰到限位開(kāi)關(guān)后停止。
手動(dòng)：手動(dòng)控制試驗開(kāi)始、結束，控制活塞運行等。
計算：缸內平均溫度
活塞下降高度所代表的體積V
用狀態(tài)方程換算到流量計前的體積V
進(jìn)行相應的流量計性能計算
報表：自動(dòng)生成檢定記錄表，并存入Access數據庫中
報警：油位報警、碰上、下限限位開(kāi)關(guān)電機停止。
六、結論
1 氣體活塞式流量裝置具有穩定性高、重復性好等優(yōu)點(diǎn)，具有流量標準裝置所需的功能。
2 氣體活塞式流量裝置的內壓力最高可達200KPa，滿(mǎn)足高壓損流量計，特別是音速?lài)娮斓男市枰?
3 該裝置產(chǎn)生流量的原理是恒流，然后靠流體本身的特性來(lái)達到恒壓，因此流量點(diǎn)的調節易于控制。
4 相信該裝置在流量量傳體系中將起到重要作用，特別是在裝置間的比對等方面具有優(yōu)勢。
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