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關(guān)于氣體渦輪流量計(jì)主要部件設(shè)計(jì)介紹

閱讀:980        發(fā)布時(shí)間:2019-7-12

                  關(guān)于氣體渦輪流量計(jì)主要部件設(shè)計(jì)介紹

氣體渦輪流量計(jì)利用置于流體中的葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流 速的關(guān)系,通過測量葉輪的轉(zhuǎn)速來反映通過管道的氣體的體 積流量大小,是一類測量精度相對較高的封閉管道流體測量儀表。

通過對同類產(chǎn)品的流量范圍、壓力損失以及始動(dòng) 流量進(jìn)行綜合比較,發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵零件前導(dǎo)流、葉輪具有繼續(xù)優(yōu) 化改進(jìn)的空間:同類產(chǎn)品前導(dǎo)流的型式多為錐形和半球加直管段型,這兩種形式的前導(dǎo)流實(shí)際上對流量計(jì)的計(jì)量 精度產(chǎn)生了一定的影響,因?yàn)?,這兩種型式的前導(dǎo)流不能很 好的起到整流的效果,進(jìn)而影響了流量計(jì)的計(jì)量精度。葉輪所比較流行的是直板式和螺旋式兩種模式。直板型盡管加工工藝簡單,但是存在著泄露量大的缺點(diǎn);螺旋型葉輪盡管降低了泄露量,但是加工工藝相對較復(fù)雜。

1.前導(dǎo)流設(shè)計(jì)

前導(dǎo)流器對渦輪流量計(jì)度的影響很大,其形狀可以 設(shè)計(jì)成半圓球形或半楠圓形,但流動(dòng)效果屬流線形。

氣流速度場的穩(wěn)定均勻?qū)α髁坑?jì)的精度有重要影響,以往流量計(jì)的處理方法是在前導(dǎo)流器前面加整流柵。通過實(shí)驗(yàn) 發(fā)現(xiàn),整流柵雖對氣流起到了穩(wěn)定的作用,但也帶來了很大的負(fù)作用:使壓力損失大大提高(為不加整流柵的1. 5倍)。通過計(jì)算,拋棄了原有的整流柵結(jié)構(gòu),改為在前導(dǎo)流器上加 導(dǎo)流葉片,葉片數(shù)和幾何尺寸及位置均由數(shù)值模擬得出。這樣前導(dǎo)流器的功能增加了,同時(shí)流量計(jì)的整體尺寸被減小,實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果表明即使在小流量下也能得到很好的線性度 和精度。

2.葉輪設(shè)計(jì)

根據(jù)對葉輪形式的比較,現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中比較流行的為 直板式葉片葉輪和螺旋式葉片葉輪,通過比較,為彌補(bǔ)兩種葉輪的不足,設(shè)計(jì)了倒梯形式葉片葉輪,下面將對其做具體分析。

2.1直板式葉片葉輪(圖2)

云網(wǎng)客1.jpg

這種葉輪的葉片形式如圖中左上角所示為一直板型式, 葉輪葉片在軸向上的重疊度為1,所以此種設(shè)計(jì)出的葉輪泄露量比較大,使得葉輪的儀表系數(shù)偏下,同時(shí)提高了葉輪旋轉(zhuǎn)所需的氣流流量,即整個(gè)流量計(jì)的始動(dòng)流量提高,影響了儀表的使用。

2.2蠊旋型葉片葉輪(圖3)

云網(wǎng)客2.jpg

螺旋型葉片葉輪為目前在渦輪流量計(jì)葉輪中使用比較的廣泛的葉輪形式,因?yàn)檫@種葉輪的葉片型式為螺旋型即扇形,它克服了直板式葉片葉輪所不能克服的泄露區(qū)間問題,但是,對于螺旋型葉片葉輪的加工確實(shí)一個(gè)難題,由于其螺旋面較大,無論是利用塑料模注塑加工還是利用加工中心進(jìn)行數(shù)控加工其加工起來都較為復(fù)雜。因?yàn)槁菪兔娴木壒?,葉輪葉片外緣和葉輪葉片內(nèi)緣螺旋升角的不同使得螺旋形 葉輪渦輪流量計(jì)的儀表系數(shù)的計(jì)算較為復(fù)雜。

2.3改進(jìn)后的倒梯形型葉片葉輪(圖5)

云網(wǎng)客3.jpg

在增加重疊度同時(shí)適當(dāng)減小葉片根部寬度,使葉片呈倒梯形,一方面可保證葉片頂、根部重疊度相同,另一方面降低了死角區(qū)渦流的產(chǎn)生,減小壓力損失。與傳統(tǒng)葉輪相比,該葉輪有以下特點(diǎn):葉片重疊度增大;葉片形狀呈倒梯形;葉片與筒壁的間隙減小。

葉輪數(shù)比傳統(tǒng)數(shù)目增多,目的在于增加葉片重疊度,較高的重疊度可提高流量計(jì)的靈敏度,降低起始流量。但重疊度的增加由流動(dòng)原理分析會(huì)引起兩個(gè)后果:增加葉片數(shù)使根部密度增加,從而使阻力損失增大;增加葉輪重量,給葉輪的啟動(dòng)增加了負(fù)擔(dān)。

葉輪重量方面使葉輪軸向減少適當(dāng)尺寸以達(dá)到原葉輪 重量。改進(jìn)后的葉輪經(jīng)過與原有葉輪的試驗(yàn)測試比較,得出增加葉片數(shù)后的流量計(jì)壓力損失曲線與增加前幾乎重合,說明壓力損失沒有因葉片數(shù)的增加而增加。通過對起始流量的測量,新葉輪比原葉輪有明顯降低。

葉片與筒壁的間隙從設(shè)計(jì)要求出發(fā)應(yīng)盡量小,考慮到工藝,本機(jī)將原間隙減小了0.2»,以達(dá)到低限度減小該環(huán)形通道表面上由氣流摩擦和渦流引起的損失。

3.實(shí)驗(yàn)方案

為進(jìn)一步確定葉輪和前導(dǎo)流的參數(shù),確定了19種實(shí)驗(yàn)

云網(wǎng)客6.jpg

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果(摘選)

實(shí)驗(yàn)方案:流線型前導(dǎo)流、22片葉輪。,該方案所示的誤差曲線比較平穩(wěn),盡管前段有一些波動(dòng),但是后段能夠取得較理想的結(jié)果。并且它的起步流量較低。它的大流量為988.27 m3/h,此時(shí)的壓力損失為110.4immh20。

圖9方案十八的測試曲線

云網(wǎng)客8.jpg

通過分析各誤差曲線,以及當(dāng)它們達(dá)到大流量時(shí)的壓 力損失,我們不難看出,方案十八為這些方案中較好的方案,及流線型前導(dǎo)流,22片葉片葉輪,無后導(dǎo)流。在這種方案中,能夠較好的降低始動(dòng)流量,減少壓損,提高精度。

 

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