理論上,若屬管浮子流量計中錐形浮子的錐面加工成拋物線形狀就可以實現流量絕對均勻輸出,但是在實際加工生產中,拋物線不易加工;同時,流量計量程按照用戶的需求,不同的量程值對應不同的拋物線形狀,無法實際批量生產,影響生產效率。因此,對錐形浮子改進要均衡加工性和生產效率,最終確認改進的方向是使流量輸出分布盡量趨于均勻,提高測量精度和刻度盤分布視覺效果。
由于圓弧面易于加工,只需要普通的數控機床即可,因此,將錐形浮子錐面形狀由拋物線近似設計為圓弧面。因流量理論計算公式存在一定的誤差,得出的結論只能作為參考,需要再結合改進前的試驗標定數據確定圓弧錐形浮子的尺寸。
以口徑DN25,流量2500L/h的孔板式浮子流量計為例,進行具體的改進過程分析。改進前的錐形浮子是直錐面,試驗標定數據取0、10%、20%、30%、40%……11個流量點數據,結果如表1所示,刻度差值是指相鄰流量點的刻度差。
將標定結果數據制作成刻度盤,如圖2b所示,刻度中長線對應的是11個流量點,與圖2a所示的標準刻度盤進行對比可知,前40%流量跨度比較大,分布比較疏散,后40%流量跨度小,分布比較集中,視覺效果差。同時測量精度也差,例如90%到100%只有兩個刻度格,因流量變化點相距太近,可能93%到97%范圍間的流量都指示在95%的位置。其他口徑和流量段的分布情況均類似。
由表1數據可知,流量點50%處,對應標準刻度盤的位置為62%,說明錐形浮子上升到總行程的62%,即62%總行程處的浮子外徑與孔板內徑形成的環形流通面積才能測出50%的流量。理想狀態下應該是錐形浮子上升到總行程的50%,即50%總行程處的浮子外徑與孔板內徑形成的環形流通面積就可以測出50%的流量,因此需將62%處的浮子外徑移動到50%處,如圖3所示,
即將c點移動到d點,由a、b、d三點確認圓弧。由表1數據可知,流量點10%~80%位置點均同50%處一樣偏高,通過新確認的圓弧,可將10%~80%位置點均向下進行調整,即對應圖3所有的半徑點均上移。圖2中前40%的流量跨度大,說明傾斜角α較小,新確認的圓弧增加了傾斜角α的角度值;后40%的流量跨度小,說明傾斜角β較大,新確認的圓弧降低了傾斜角β的角度值。
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