理论上,若属管浮子流量计中锥形浮子的锥面加工成抛物线形状就可以实现流量绝对均匀输出,但是在实际加工生产中,抛物线不易加工;同时,流量计量程按照用户的需求,不同的量程值对应不同的抛物线形状,无法实际批量生产,影响生产效率。因此,对锥形浮子改进要均衡加工性和生产效率,最终确认改进的方向是使流量输出分布尽量趋于均匀,提高测量精度和刻度盘分布视觉效果。
由于圆弧面易于加工,只需要普通的数控机床即可,因此,将锥形浮子锥面形状由抛物线近似设计为圆弧面。因流量理论计算公式存在一定的误差,得出的结论只能作为参考,需要再结合改进前的试验标定数据确定圆弧锥形浮子的尺寸。
以口径DN25,流量2500L/h的孔板式浮子流量计为例,进行具体的改进过程分析。改进前的锥形浮子是直锥面,试验标定数据取0、10%、20%、30%、40%……11个流量点数据,结果如表1所示,刻度差值是指相邻流量点的刻度差。
将标定结果数据制作成刻度盘,如图2b所示,刻度中长线对应的是11个流量点,与图2a所示的标准刻度盘进行对比可知,前40%流量跨度比较大,分布比较疏散,后40%流量跨度小,分布比较集中,视觉效果差。同时测量精度也差,例如90%到100%只有两个刻度格,因流量变化点相距太近,可能93%到97%范围间的流量都指示在95%的位置。其他口径和流量段的分布情况均类似。
由表1数据可知,流量点50%处,对应标准刻度盘的位置为62%,说明锥形浮子上升到总行程的62%,即62%总行程处的浮子外径与孔板内径形成的环形流通面积才能测出50%的流量。理想状态下应该是锥形浮子上升到总行程的50%,即50%总行程处的浮子外径与孔板内径形成的环形流通面积就可以测出50%的流量,因此需将62%处的浮子外径移动到50%处,如图3所示,
即将c点移动到d点,由a、b、d三点确认圆弧。由表1数据可知,流量点10%~80%位置点均同50%处一样偏高,通过新确认的圆弧,可将10%~80%位置点均向下进行调整,即对应图3所有的半径点均上移。图2中前40%的流量跨度大,说明倾斜角α较小,新确认的圆弧增加了倾斜角α的角度值;后40%的流量跨度小,说明倾斜角β较大,新确认的圆弧降低了倾斜角β的角度值。
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