【正文】 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 1 第一章 流量測量裝置單元 節(jié)流變壓降流量計的工作原理是，在管道內(nèi)裝入節(jié)流件，流體流過節(jié)流件的時候流束收縮，于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生差壓，對于一定的形狀和尺寸的節(jié)流件，一定的測壓位置和前后直管段情況，一定參數(shù)的流體，節(jié)流見前后的差壓隨流量的改變而改變倆者之間有確定的關(guān)系，因此可一通過差壓來測量流量。 節(jié)流件常用的有孔板和噴嘴，本實(shí)驗(yàn)中采用孔板。 節(jié)流式流量計通常由能將流體流量轉(zhuǎn)換成差壓信號的節(jié)流裝置及測量差壓并顯示流量的差 壓計組成． 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置包括節(jié)流件及其取壓裝置、節(jié)流件上游側(cè)第一個阻力件、第二個阻力件、下游側(cè)第一個阻力件以及在它們之間的直管短段，節(jié)流裝置如圖 11所示。 圖 11整套節(jié)流裝置示意 節(jié)流件 安裝 標(biāo)準(zhǔn)孔板的開口直徑 d 是一個重要的尺寸，應(yīng)實(shí)際測量，孔板的安裝要求如下： （ 1） 節(jié)流件前后的直管段必須是直的，不得有肉眼可見的彎曲。 （ 2）安裝節(jié)流件用得直管段應(yīng)該是光滑的，如不光滑，流量系數(shù)應(yīng)乘以粗糙度修正稀疏。 （ 3）為保證流體的 流動在節(jié)流件前 1D 出形成充分發(fā)展的紊流速度分布，而且使這種分布成均勻的軸對稱形，所以 1）直管段必須是圓的，而且對節(jié)流件前 2D 范圍，其圓度要求其甚為嚴(yán)格，并且有一全開閘閥 節(jié)流件 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 2 定的圓度指標(biāo)。具體衡量方法： （ A）節(jié)流件前 OD， D/2， D， 2D4 個垂直管截面上，以大至相等的角距離至少分別測量 4 個管道內(nèi)徑單測值，取平均值 D。任意內(nèi)徑單測量值與平均值之差不得超過177。 0。3% （ B）在節(jié)流件后，在 OD 和 2D位置用上述方法測得 8個內(nèi)徑單測值，任意單測值與D比較，其最大偏差不得超過177。 2% 2）節(jié)流件前后要求一段足夠長的直管段， 這段足夠長的直管段和節(jié)流件前的局部阻力件形式有關(guān)和直徑比β有關(guān)，見表 1（β =d/D, d 為孔板開孔直徑， D為管道內(nèi)徑）。 （ 4）節(jié)流件上游側(cè)第一阻力件和第二阻力件之間的直管段長度可按第二阻力件的形式和β =0。 7（不論實(shí)際β值是多少）取表一所列數(shù)值的 1/2 （ 5）節(jié)流件上游側(cè)為敞開空間或直徑≥ 2D 大容器時，則敞開空間或大容器與節(jié)流件之間的直管長不得小于 30D（ 15D）若節(jié)流件和敞開空間或大容器之間尚有其它局部阻力件時，則除在節(jié)流件與局部阻力件之間設(shè)有附合表 1 上規(guī)定的最小直管段長 1外，從 敞開空間到節(jié)流件之間 的直管段總長也不得小于 30D（ 15D） 。 取壓方式 取壓方式采用法蘭取壓裝置，法蘭取壓裝置如圖 12 所示，孔板夾在倆個特質(zhì)的法蘭之間，其間加倆片墊片，厚度不超過 1mm，上游取壓中心線與節(jié)流裝置的距離l= 下游取壓中心線與節(jié)流裝置的距離 l=，取壓孔必須符合單獨(dú)鉆孔取壓的全部要求，取壓孔中心線必須與管道中心線垂直。 圖 12 法蘭取壓 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 3 第二章 流量 到差 壓的 變換 流量 q 通過節(jié)流裝置如孔板、噴嘴得到與差壓的關(guān)系，差壓與流量成平方關(guān)系 :△ｐ＝ Kq2。 節(jié)流變壓降流量計的顯示儀表就是測量差壓的儀表 — 差壓計。目前使用最多的是雙波紋管式差壓計電動力平衡式與電容式差壓變送器。雙波紋管式差壓計如圖 21 所示。 圖 21雙波紋管式差壓計 工業(yè)上流量測量用差壓計的標(biāo)尺一般都以流量值分度，并刻出最大流量處的差壓值。改變節(jié)流件的類型和尺寸，或者改變被測介質(zhì)的種類和參數(shù)都必須重新分度標(biāo)尺。這是由于分度關(guān)系去 Qm=K P? 中的常數(shù) K 在上述情況下發(fā)生了變化。 由于流量與差壓之間為平方關(guān)系，因此差壓計的標(biāo)尺上的流量刻度是不均勻的，在流量相對較小時相對誤差會迅速增大。因此，流量測量范圍常限于 1/3（或 1/4） 標(biāo)尺上限流量至標(biāo)尺上限流量之間。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 4 第 三 章 差壓變送器 的構(gòu)成 力平衡式差壓變送器的構(gòu)成方框如圖 21所示，它主要包括測量部分、杠桿系統(tǒng)、位移檢測放大器及電磁反饋機(jī)構(gòu)。測量部分 將被測差壓△ Pi轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸人力 p， 圖 21 力平衡式差壓變送器構(gòu)成方框圖 該力與電磁反饋機(jī)構(gòu)輸出的作用力 F。一起作用于杠桿系統(tǒng)，使杠桿產(chǎn)生微小的偏移，冉經(jīng)位移檢測放大器轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的直流電流輸出信號。 這類差壓變送器是基于力矩平衡原理工作的，它是以電磁反饋力產(chǎn)生的力矩去平衡輸入力產(chǎn)生的力矩。由于采用了深度負(fù)反饋，因而測量精度較高，而且保證了被測差壓△ Pi和輸出電流 I。之間的線性關(guān)系。在力平衡式差壓變送器的杠桿系統(tǒng)中，目前已廣泛采用了固定支點(diǎn)的矢量機(jī)構(gòu)，并用平衡錘使副杠桿的重心與其支點(diǎn)相 重合，從而提高了儀表的可靠性和穩(wěn)定性。下面就以這種變送器為例進(jìn)行討論。變送器的主要性能指標(biāo)基本誤差一般為士 %，低差壓為士 1%，微差壓為士 % 、土 %。變差為士 %，靈敏度為土 %，負(fù)載電阻為 250350Ω。 差壓變送器的工作原理可以用結(jié)構(gòu)示意圖 27 來說明。被測差壓信號 P1 、 P2分別引人測量元件 3的兩側(cè)時，膜盒就將兩者之差 (△ Pi)轉(zhuǎn)換輸人力 Fi。此力作用于主杠桿的下端，使主杠桿以軸封膜片 4 為支點(diǎn)而偏轉(zhuǎn)，并以力 F1沿水平方向推動矢量機(jī)構(gòu) 8。矢量機(jī)構(gòu) 8 將推力 F1，分解成 F2和 F3， F2使矢量機(jī)構(gòu)的推板向上移動，并通過連接簧片帶動副杠桿 14，以 M 為支點(diǎn)逆時針偏轉(zhuǎn)。這使固定在副杠桿上的差動變壓器 13 的檢測片 (銜鐵 )找靠近差動變壓器，使兩者間的氣隙減小。檢測片的位移變化量通過低頻位移檢測放大器 15 轉(zhuǎn)換并放大為 420mA 的直流電流 I。，作為變送器的輸出信號。同時，該電流又流過電磁反饋機(jī)構(gòu)的反饋動圈 16，產(chǎn)生電磁反饋力 Ff，使副杠桿順時針偏轉(zhuǎn)。當(dāng)反饋力 Ff，所產(chǎn)生的力矩和輸入力 Fi所產(chǎn)生的力矩平衡時， 變送器便達(dá)到一個新的穩(wěn)定狀態(tài)。此時，放大器的輸出 電流 I。反映了被測差壓△ Pi 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 5 的大小。 圖 27 力平衡式差壓變送器結(jié)構(gòu)示意圖 圖 28 變送器信號傳輸方框圖 根據(jù)上述工作原理可以畫出如圖 28所示的變送器信號傳輸方框圖（設(shè)遷移彈簧未起作用）。圖中各符號代表意義如參照圖 27 和杠桿系統(tǒng)受力圖 (圖 29)。它分別表示如下 : A— 膜片有效面積 。 l1,l2— F1F2到主杠桿支點(diǎn) H 的力臂 。 l3,l0,lf— F2,F0,Ff到副杠桿支點(diǎn) M的力臂 。 l4— 檢測片 12 到副杠桿支點(diǎn) M 的距離 。 tan? — 矢量機(jī)構(gòu)的力傳遞系數(shù)， ? 為矢量角 。 K1— 副杠桿力矩一位移轉(zhuǎn)換系數(shù) 。 K2— 低頻位移檢測放大器位移一電流轉(zhuǎn)換系數(shù) 。 Kf— 電磁反饋機(jī)構(gòu)的電磁結(jié)構(gòu)常數(shù) A l 1/ l 2 tan ? l 3 M il fK 2K1