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渦輪流量計(jì)的組成及要點(diǎn)
關(guān)鍵字:渦輪流量計(jì)    日期:2012-11-14 9:11:28

渦輪流量計(jì)的傳感器的結(jié)構(gòu)主要由儀表殼體、葉輪(渦輪)、導(dǎo)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(jì)表殼體一般采用不導(dǎo)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(jié)構(gòu):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(nèi)裝有導(dǎo)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(bǔ)償型的流量計(jì),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(zhì),檢測液體通常采用高導(dǎo)磁性材料(如2Cr3Cr17Ni2等),是傳感器的檢測部件,其作用是把流體動能轉(zhuǎn)換成機(jī)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(zhuǎn),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(dǎo)磁體的多孔護(hù)罩環(huán)來增加有一定數(shù)量葉片渦輪旋轉(zhuǎn)的頻率。葉輪由支架中軸承支承,與殼體同軸,其葉片數(shù)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(jù)流體性質(zhì)、使用要求、流量范圍等設(shè)計(jì)。葉輪的動態(tài)平衡非常重要,直接影響儀表的計(jì)量性能和使用壽命。

    3、導(dǎo)流器
      
導(dǎo)流器也稱作整流器或流量調(diào)整器。選用不導(dǎo)磁的鋁合金、工程塑料或硬鋁材、不銹鋼材質(zhì)料制作,安裝在傳感器進(jìn)出口處,對流體起導(dǎo)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(dǎo)流器會產(chǎn)生一定的壓力損失。

    4、信號檢測放大器
      
國內(nèi)常用信號檢測放大器一般采用變磁阻式,它由永久磁鋼、導(dǎo)磁棒(鐵芯)、線圈等組成,其作用是把渦輪的機(jī)械轉(zhuǎn)動信號轉(zhuǎn)換成電脈沖信號輸出。由于永久磁鋼對高導(dǎo)磁材料制成的葉片有吸引力而產(chǎn)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(xiàng),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(yīng)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(jì)算機(jī)。

    5、軸與軸承
       渦輪流量計(jì)
的軸與軸承通常選用不銹鋼(如2Cr134Cr13,Cr17Ni2lCr18Ni9Ti等)或硬質(zhì)合金制作,它們組成一對運(yùn)動副,支承和保證葉輪自由旋轉(zhuǎn),且需有足夠的剛度、強(qiáng)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(jié)構(gòu)與材料的選用以及維護(hù)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)時應(yīng)考慮軸向推力的平衡,流體作用于葉輪上的力使葉輪轉(zhuǎn)動,同時也給葉輪一個軸向力,使軸承的摩擦轉(zhuǎn)矩增大。為了抵消這一軸向力,在結(jié)構(gòu)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(zhǔn)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(yīng)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(zhuǎn)矩與葉輪的重量及軸的直徑或正比,因此在機(jī)械強(qiáng)度允許的情況下,應(yīng)該盡可能把軸做細(xì),使葉輪的重量減輕。合理選擇軸與軸承的材質(zhì)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(zhì)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(jìn)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(chǎn)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(zhì)合金軸承,耐磨性能好。由于流體通過渦輪時會對渦輪產(chǎn)生一個軸向推力,使鈾承的摩擦轉(zhuǎn)矩增大,加速鈾承磨損,為了消除軸向力,需在結(jié)構(gòu)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(kuò)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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