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華立渦輪流量計傳感器的五大結構
關鍵字:渦輪流量計,流量計    日期:2012-9-5 8:38:56

華立渦輪流量計傳感器的五大結構       渦輪流量計的傳感器的結構主要由儀表殼體、葉輪(渦輪)、導流器、信號檢測放大器及軸承等組成。

    1、儀表殼體
       渦輪流量計表殼體一般采用不導磁的材料如鋁合金或不銹鋼制成,對于大口徑傳感器亦可用碳鋼與不銹鋼組合的鑲嵌結構:殼體是傳感器的主體部件,它的作用是承受被測流體的壓力、連接管道及固定安裝檢測部件,殼體內裝有導流器、軸、葉輪、軸承,殼體外壁安裝有信號檢測放大器。對于一體化溫度、壓力補償型的流量計,殼體上還安裝有溫度、壓力傳感器。

    2、渦輪葉輪
       渦輪葉輪也稱作葉輪,檢測氣體通常采用工程塑料或鋁合金材質,檢測液體通常采用高導磁性材料(如2Cr3或Cr17Ni2等),是傳感器的檢測部件,其作用是把流體動能轉換成機械能。葉輪有直板葉片、螺旋葉片和丁字形葉片等幾種。通過葉輪旋轉,在葉片上取出和流量成正比的頻率信號。亦可用嵌有許多導磁體的多孔護罩環(huán)來增加有一定數量葉片渦輪旋轉的頻率。葉輪由支架中軸承支承,與殼體同軸,其葉片數視口徑大小而定。葉輪的幾何形狀及尺寸對傳感器性能有較大影響,要根據流體性質、使用要求、流量范圍等設計。葉輪的動態(tài)平衡非常重要,直接影響儀表的計量性能和使用壽命。

    3、導流器
       導流器也稱作整流器或流量調整器。選用不導磁的鋁合金、工程塑料或硬鋁材、不銹鋼材質料制作,安裝在傳感器進出口處,對流體起導向整流作用,從而避免意外擾動對葉輪的影響,需注意采用導流器會產生一定的壓力損失。

    4、信號檢測放大器
       國內常用信號檢測放大器一般采用變磁阻式,它由永久磁鋼、導磁棒(鐵芯)、線圈等組成,其作用是把渦輪的機械轉動信號轉換成電脈沖信號輸出。由于永久磁鋼對高導磁材料制成的葉片有吸引力而產生磁阻力矩,對于小口徑傳感器在小流量時,磁阻力矩在諸阻力矩中成為主要項,為此將永久磁鋼分為大小兩種規(guī)格,小口徑配小規(guī)格以降低磁阻力矩。一般線圈感應得到的信號較小,需配上前置放大器放大、整形輸出幅值較大的電脈沖信號。線圈輸出信號有效值在lOmV以上的,也可以直接配用流量計算機。

    5、軸與軸承
       渦輪流量計的軸與軸承通常選用不銹鋼(如2Cr13,4Cr13,Cr17Ni2或lCr18Ni9Ti等)或硬質合金制作,它們組成一對運動副,支承和保證葉輪自由旋轉,且需有足夠的剛度、強度和硬度、耐腐性、耐磨性它決定著傳感器的可靠性和使用壽命。傳感器失效一般是由軸與軸承引起的,故其結構與材料的選用以及維護是重要問題。
       軸承一般有碳化鎢、聚四氟乙烯和碳石墨三種規(guī)格:碳化鎢的精度最高,可作為工業(yè)拄制的標準件;聚四氟乙烯、碳石墨能防腐,通常在化工場所優(yōu)先選用。軸承的壽命與流速的平方成正反比,故流速最好選擇最大流速的1/3。
       在設計時應考慮軸向推力的平衡,流體作用于葉輪上的力使葉輪轉動,同時也給葉輪一個軸向力,使軸承的摩擦轉矩增大。為了抵消這一軸向力,在結構上采取各種軸向推力平衡措施。另外,軸承磨損要小。這是提高測量準確度、延長儀表壽命的重要環(huán)節(jié)。滾動軸承雖然摩擦力矩很小,但對臟污流體及腐蝕性流體的適應性較差,壽命不長。故目前仍廣泛使用滑動軸承(空心套形軸承)?;瑒虞S承的軸與軸承間的摩擦轉矩與葉輪的重量及軸的直徑或正比,因此在機械強度允許的情況下,應該盡可能把軸做細,使葉輪的重量減輕。合理選擇軸與軸承的材質及兩者的配合間隙也是非常重要的,目前常采用的材料是耐磨性好的碳化鎢硬質合金材料,軸承也可用寶石、塑料或石墨等材料。為減小石墨軸承的磨損,通常在不銹鋼軸表面鍍以硬鉻并進行精磨,其表面粗糙度為( 0. 8~0.2) ht,m。為了能夠徹底解決軸承磨損的問題,我國目前已開始生產無軸承的渦輪流量變送器。
       渦輪的軸承一般采用滑動配合的硬質合金軸承,耐磨性能好。由于流體通過渦輪時會對渦輪產生一個軸向推力,使鈾承的摩擦轉矩增大,加速鈾承磨損,為了消除軸向力,需在結構上采取水力平衡措施。由于渦輪處直徑DH略小于前后支架處直徑D。因此,在渦輪段流通截面擴大,流速降低,使流體靜壓上升Ap,這個Ap的靜壓會起到抵消部分軸向推力的作用。
 

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