信息摘要(yào):
隨(suí)著科學技術的發展(zhǎn),為金屬管浮(fú)子流量(liàng)計(jì)的發展提供有力的支援,使得金屬管浮子流量計在電遠傳、現場指示、測量精度、量程範圍(wéi)等方麵都取得(dé)很大進步…
隨著科學技術的發展,為金屬管浮子流量計的(de)發展提供有力的支援,使得金屬管浮子流量(liàng)計在電遠(yuǎn)傳、現場指示、測(cè)量(liàng)精度、量程範圍等方麵(miàn)都取得很大進步。浮子位置的測量方法也由單純的(de)機械式發展(zhǎn)到機械式、電子式等多種測量方法。機械式在原(yuán)來(lái)的基礎上加入了轉角變送器(qì),輸出(chū)的是差壓信號,提高了測(cè)量精度。電子(zǐ)式的金屬(shǔ)管浮子(zǐ)流量(liàng)計則是通過(guò)微(wēi)處理器進(jìn)行信號采集(jí)、轉換和輸出(chū)顯示。隨著加(jiā)工工藝的發展與新型(xíng)材料的研(yán)發,金(jīn)屬管(guǎn)浮子流量計的非常大可耐壓到(dào)達 100MPa,非常高耐(nài)溫 300℃,金屬管浮子流量計的具有了更廣闊的前景,更龐大的市場。
目前,生產金(jīn)屬管浮子流量(liàng)計的國外廠家主要有美國的 King 儀表公司、英(yīng)國的 Platon 儀表(biǎo)公司、德國的 Krohne 公司、日本的東京計裝公司以及俄羅斯的(de)廠家等。Krohne 公司生產的浮子流量(liàng)計是在單純機械式(shì)的基礎上是裝有轉角變(biàn)送器,輸出差(chà)壓信號,是新型金(jīn)屬管浮(fú)子流量計。英(yīng)國 Platon 儀表公司(sī)的 C2076金屬管浮子流量計采用了(le)固態傳(chuán)感器,是可實現信號的電遠傳和流量累計的電子式金屬管浮子流量計。
相比國(guó)外(wài),我國國內的金屬管浮子(zǐ)流(liú)量(liàng)計起步較晚,但發展較為迅速。20 世紀中期,我國上海某廠產出(chū)帶輸出信號的金(jīn)屬管浮子流量計[6-9]。70 年代,我國製定浮子流量計的行業規範,以使浮子流量計生產規範化。在國內學者和技(jì)術人員的努力(lì)下,金屬管浮(fú)子(zǐ)流量計有了較為成熟的、以機械式為(wéi)主的產品。但與國外產品相比,國內的金屬管浮子流量計仍然生產(chǎn)水平仍然較低(dī),在行業標準、技術研發、製造工藝、加工效率等方麵,落後(hòu)於國外(wài)先進產品。
基於(yú) CFD 方法的浮子流量計內部流場計算
目前,為了降低能耗,提高(gāo)效益,工業界對流量傳感器的測(cè)量範圍和精度等級的要求日益提高。然而,傳統的產品優(yōu)化(huà)上主要是依靠設計者的經驗以及實(shí)流實驗進行驗證(zhèng)分析,該方法成本高、周期長。因而,在浮子流量傳感器設計中,引入了(le)計(jì)算流體(tǐ)動力學(computational fluid dynamics, CFD)。利用 CFD 方法對(duì)浮子流量傳感器內部流場進(jìn)行,數值模擬,不僅能通過實驗(yàn)和仿真結果進行分析評價浮子結構設計,而且還可以分析得到的微觀流場的速度(dù)分(fèn)布、流動分離以及壓力分(fèn)布等多方麵的數(shù)據,成本(běn)低、周期短(duǎn)、提(tí)供信(xìn)息詳實[10-14]。
德國學者 和 Durst.F首次將 CFD方(fāng)法引入浮子流量(liàng)傳感器研究之中,證明了 CFD 計算與 LDA 實驗測試結果(guǒ)具有(yǒu)很好的一(yī)致性,同時(shí)分析了數值計算和實驗數據之(zhī)間有差異的原因。經(jīng)過他們的研究實驗證明,計算流體力學方法可以用於分析浮子流量傳感器(qì)的內部微觀流場(chǎng)以及受力,在此基礎上,越來越多的科學家將 CFD 方法作為(wéi)進行科(kē)學研究的重要手段。
徐英采用計算流體力學(CFD)方法,使(shǐ)用標準 K-ε模(mó)型為計算模型,對浮子流量計的仿真模型(xíng)進行(háng)了深入、細致的分析,利用“浮子受力平衡度誤差分析法(fǎ)”控製(zhì)計算精度,詳細、科學的研究了浮子流(liú)量計的內部(bù)受力及流量值等微觀信息。
葉佳敏[20,21]等對水平式以及(jí)豎直式安裝金屬管(guǎn)浮子流量計三維流場進行了仿真研究,並通過將仿真(zhēn)結果與物理實驗結果比對,驗證(zhèng)和修改初樣設計。
蘇鋒[22]對測量低粘度流體(tǐ)介質金屬管浮子流(liú)量計進行了仿真研究,分(fèn)析了浮子受力,並且(qiě)計算得到浮子受力平衡下的流量,通過將仿真數值與物理實(shí)驗比對,證明該仿真模型(xíng)滿(mǎn)足金屬管浮子流量計設計的需要。
利俊[23]等設計了安放在流量計內部的(de)列狀整流器,比較分析了安裝不同整流(liú)器的內部流場變化和仿真結果,同時評估了整流器的整流效果。
樸立華[24,25]利用 CFD 方法實現大口徑錐管浮子流量(liàng)傳感(gǎn)的結構(gòu)設計與優化,並在利用實驗與仿真結合的情況下,提出了雙錐型孔(kǒng)板浮子(zǐ)流量傳感器設計,大大提高了孔板浮子流量傳感器的線性度,改善壓損情況。
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