一種懸浮陀螺式質(zhì)量流量計的研究
加入技術(shù)交流群
隨著(zhù)工業(yè)水平的不斷提高，人們對流量計量的要求也越來(lái)越高，目前發(fā)展的趨勢是單純的體積流量測量已不能滿(mǎn)足工業(yè)要求，而質(zhì)量流量測量作為一種更加穩定的，更符合生產(chǎn)和貿易輸送需求的計量方法得到了廣大用戶(hù)的青睞。
我們所研究的新型懸浮陀螺式質(zhì)量流量計利用雙通道法實(shí)現質(zhì)量流量測量，具有結構簡(jiǎn)單，適用于臟污流及兩相流的測量，抗震性好，傳感器無(wú)須外部供電，使用壽命長(cháng)等特點(diǎn)。下面首先介紹懸浮陀螺流量計的結構與工作原理。
2. 懸浮陀螺質(zhì)量流量計的結構
懸浮陀螺流量傳感器的殼體主要由收縮段、喉段、漸擴段、腹段和尾段組成，如圖1所示。殼體內部封有一個(gè)帶中心通孔的小球，小球的里面與通孔垂直的方向上裝有磁環(huán)。入口和尾部的收縮段與中部的漸擴段使得傳感器的前后產(chǎn)生一定的壓差，可以用差壓傳感器測取這個(gè)差壓值。
f=K2qv （1）
式中 f-----小球的旋轉頻率（可通過(guò)頻率計檢測出來(lái)），Hz；
K2-----傳感器的體積流量系數。
入口和尾部的收縮段與中部的漸擴段產(chǎn)生的壓差信號，通過(guò)差壓傳感器檢出，這路信號可表示為：
p1---傳感器前的壓力，pa;
p2---傳感器后的壓力，pa;
ρ----工作狀況下被測流體的密度，kg/m3；
k1---傳感器的差壓流量系數。
上式可改寫(xiě)成：
（2）
將式（1）、（2）的兩邊分別相除，得
（3）
K—傳感器的質(zhì)量流量系數。
式（3）是基于雙通道信號檢測原理的新型質(zhì)量流量計的流量方程式。從該方程式可以看出，此新型流量計和傳統的流量?jì)x表不同，當被測流體流經(jīng)傳感器時(shí)會(huì )同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)信號，而且這兩個(gè)信號都和流量有內在的物理聯(lián)系，通過(guò)靈活應用，便得到了上面所示的質(zhì)量流量測量結果。
3. 理論分析
懸浮陀螺流量計工作的物理基礎是流體動(dòng)力學(xué)懸浮效應和動(dòng)量矩原理。前者可以保證小球穩定懸浮，后者將流體動(dòng)能轉化為機械能，再轉換為電能進(jìn)行流量測量。
流體動(dòng)力學(xué)懸浮效應是指在一定流體動(dòng)力學(xué)條件下，位于有限管道中的流體中的旋轉體不與管壁接觸，也不會(huì )被流體沖走而是固定某一位置，處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。因為特殊的壓力分布，小球能穩定懸浮于流體中某一點(diǎn)（懸浮點(diǎn)）。 在懸浮點(diǎn)滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件（假設F是由懸浮點(diǎn)出發(fā)的向量，在懸浮點(diǎn)處r=0）：
——流體作用于懸浮體上各個(gè)方向的力； Fr—任一方向上的作用力；
Kr— r方向上流體動(dòng)力懸浮的剛度系數。
將小球所受的空間力分解為三方向的力：X向（軸向）、y向（徑向）、z向（橫向），由于球在z向上受的力總相等（因為球和管道相對于管道軸線(xiàn)是對稱(chēng)的），所以對球在z向上受力不做分析，只對球在軸向、y向上受力情況進(jìn)行分析。
差壓式流量計相關(guān)文章:差壓式流量計原理
評論