活塞式氣體流量裝置的建立

發(fā)布：2018-12-18 | 點擊：人次

摘要：活塞式氣體流量裝置的建立資訊由優(yōu)秀的流量計、流量儀生產(chǎn)報價廠家為您提供。關(guān)鍵字：活塞式，氣體流量，量傳體系一、氣體活塞裝置的特點標(biāo)準(zhǔn)體積值準(zhǔn)確:標(biāo)準(zhǔn)體積僅與活塞下降的距離及缸體直徑有關(guān)，相關(guān)影響因素較少。重復(fù)性好：從原理上看，其重復(fù)。更多的流量計廠家選型號價格報價歡迎您來電咨詢，下面是活塞式氣體流量裝置的建立文章詳情。

關(guān)鍵字：活塞式，氣體流量，量傳體系

一、氣體活塞裝置的特點

標(biāo)準(zhǔn)體積值準(zhǔn)確:標(biāo)準(zhǔn)體積僅與活塞下降的距離及缸體直徑有關(guān)，相關(guān)影響因素較少。

重復(fù)性好：從原理上看，其重復(fù)性僅與缸體面積的變化、光柵測量的重復(fù)性及密封圈的變形等因素有關(guān)，而這些影響因素均很小。

內(nèi)壓力大：可通過向缸內(nèi)充以壓縮空氣的方法來實現(xiàn)對缸內(nèi)平衡壓力的調(diào)節(jié)，此裝置的zui高內(nèi)壓力可達(dá)到200kPa（表壓100kPa）。

流量穩(wěn)定：由于流量值為活塞運行速度與缸體橫截面積的乘積，活塞由伺服電機帶動，而伺服電機的轉(zhuǎn)動速度易于調(diào)整和控制，因此在試驗時，能夠容易地使流量達(dá)到并穩(wěn)定在設(shè)定流量點上。

壓力穩(wěn)定：對流量與壓差存在正比關(guān)系的流量計，在試驗過程中，靠流量與壓差的自平橫關(guān)系，可以在較短的時間內(nèi)實現(xiàn)壓力穩(wěn)定。

二、工作原理

1.工作原理

如圖所示，裝置工作時活塞向下運動，將缸內(nèi)氣體通過管路、流量計排出。在活塞向下勻速運動時，氣缸內(nèi)的壓力經(jīng)過一個上升過程后逐步達(dá)到穩(wěn)定值。認(rèn)為氣體在這個過程中溫度、壓力、體積不發(fā)生變化，由于缸體內(nèi)徑已知，可計算出活塞運行一定距離排出氣體的體積值。以此作為標(biāo)準(zhǔn)體積流量，與流量計示值相比較，從而檢測流量計。

2.系統(tǒng)組成

活塞式氣體流量裝置主要由伺服電機、減速機構(gòu)、滾珠絲杠、光柵、活塞缸、活塞、溫度測量系統(tǒng)、壓力測量系統(tǒng)、管路及進(jìn)、出氣閥門、計算機數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)等組成。

3.體積流量計算方法

計算活塞下降排出的氣體體積值：Vs=A*h（1）

式中：A——缸體面積，m2;

h——活塞有效下降高度，m;

認(rèn)為氣體在缸內(nèi)的溫度、壓力不變，因此活塞排出的氣體體積即為通過流量計的氣體累積流量值。

即：Vp=Vs（2）

通過流量計的氣體瞬時體積流量為：qs=Vp/t（3）

式中：qs——標(biāo)準(zhǔn)裝置給出的質(zhì)量流量，kg/s;

t——試驗時間，s;

三、機械結(jié)構(gòu)

活塞式氣體流量裝置的核心部分為活塞和缸體。正是活塞缸和活塞組成了缸體內(nèi)的封閉空間為流量計量提供了準(zhǔn)確的體積，工作時活塞在缸內(nèi)沿著缸軸平移，在保證密封的前提下，活塞缸的內(nèi)截面積與活塞移動距離的乘積即為裝置給出的標(biāo)準(zhǔn)累積流量。因此，裝置的設(shè)計主要以保證活塞與活塞缸間的密封、活塞缸幾何形狀公差、尺寸公差指標(biāo)為中心，結(jié)合國內(nèi)機加工條件下的性能價格比等因素進(jìn)行綜合考慮。

裝置的機械結(jié)構(gòu)主要由缸體、活塞、行程測量系統(tǒng)、減速和絲杠系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、底座和加強桿、進(jìn)出氣管路和閥門等組成。

1.整體結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)與合理

根據(jù)類似裝置的結(jié)構(gòu)和運行工作過程，活塞缸應(yīng)垂直安放，這樣有以下特點：

a缸筒受力均勻，不易變形。

b缸內(nèi)密封用油如滲出發(fā)生積存現(xiàn)象，不會影響標(biāo)準(zhǔn)體積值。

c活塞自重對缸內(nèi)壓力有一定的加強。

d有利于活塞的平穩(wěn)運行，不易產(chǎn)生低速下的爬行現(xiàn)象。

由于電機和傳動系統(tǒng)位于活塞缸上面，為增加穩(wěn)定性和系統(tǒng)剛性另加三根支桿，支桿上與托盤、下與底座連接。

2.活塞缸

由設(shè)計流量進(jìn)行缸內(nèi)總體積計算，考慮活塞缸直徑-高度比，將活塞缸的尺寸定為：Ф200mm×800mm，其中缸筒上下100mm內(nèi)為非工作區(qū)，加工時主要保證缸筒中間600mm內(nèi)缸筒內(nèi)園的不園柱度的形位公差。

①缸體壁厚的確定

缸體的壁厚應(yīng)能滿足在正常工作條件下對缸體強度和剛性的要求。由缸體的徑向和周向許用應(yīng)力及應(yīng)變來計算缸體的壁厚。得到缸體壁厚δ=8.6mm。因此，選擇缸體壁厚為10mm。

②缸體容積變形量計算

通過計算可以得到在zui大工作壓力0.2MPa下，缸體內(nèi)容積變形量為0.0019%。因此zui大壓力下缸體容積變形的影響可以忽略。

③加工要求

為保證缸筒內(nèi)表面與密封環(huán)間密封的可靠性并有效減小摩擦，對活塞缸筒內(nèi)表面的不圓柱度和表面光潔度應(yīng)有較高的要求。

3.活塞與密封系統(tǒng)

①活塞尺寸的確定

裝置的工作過程是由活塞在活塞缸筒內(nèi)沿軸向勻速運動完成的。在這個過程中需活塞運行平穩(wěn)，即活塞在缸筒中運行時其相對于缸體軸線應(yīng)始終保持垂直，不應(yīng)有扭曲或晃動的現(xiàn)象發(fā)生。

活塞在缸體中的晃動不但會引起運行的不平穩(wěn)，嚴(yán)重時還會發(fā)生活塞卡死的現(xiàn)象。

密封圈的壓縮量為0.2mm，要保證活塞與活塞缸軸線的相對位置，在運動過程中變化小，應(yīng)增加活塞厚度B，但如活塞厚度增加過多，又會增加裝置的整體高度，在此選取B=120mm。

②密封結(jié)構(gòu)

在裝置工作過程中缸內(nèi)氣體應(yīng)只能通過出氣口排除，因活塞與缸體存在著相對運動，因此必須有良好的密封結(jié)構(gòu)使得活塞與活塞缸之間無泄漏?；钊嫌腥齻€密封環(huán)，在上兩個密封環(huán)之間是密封油槽，油槽內(nèi)的油通過定位導(dǎo)向桿連接到裝置外面的油面指示器。指示器上裝有光電測油位的報警器，當(dāng)密封油泄漏時油面降低，當(dāng)缸內(nèi)氣體進(jìn)入到油槽內(nèi)時油面升高或有氣泡排出，油面變化超過警戒位置時或有氣泡排出時報警器報警。

4.伺服電機、減速機構(gòu)、絲杠和導(dǎo)向桿

伺服電機、減速機構(gòu)、滾珠絲杠使用一體化的成品。滾珠絲杠能提供良好的定位及運行平穩(wěn)性，為保證活塞運行速度的平穩(wěn)，需要電機、傳動系統(tǒng)和滾珠絲杠有良好的穩(wěn)定性，電機使用伺服電機，減速器為渦輪渦桿。

5.基座、進(jìn)排氣管道和排污孔

基座底面為一錐面，zui下端是排污孔，進(jìn)出氣管道的上沿均高于錐面，以防油或其他污物進(jìn)入。底面上還有兩個測溫孔和一個測壓孔。

進(jìn)氣管上裝有兩個密封性良好的球閥，兩個球閥之間接有壓縮空氣進(jìn)氣口，當(dāng)測量壓力損失大于500Pa的流量計時可先使缸內(nèi)壓力達(dá)到預(yù)定值，以減少試驗所需的平衡時間。進(jìn)氣管的前端裝有氣體過濾器，過濾器為60目和120目兩層金屬過濾網(wǎng)，以防灰塵進(jìn)入缸內(nèi)。排氣管道上為一個球閥，并接有法蘭連接口與被測流量計連接。底座下是一底板，底板上有三個底腳水平調(diào)整螺釘，安裝時調(diào)整缸體為垂直位置安放。

四、電控

1.硬件配置

電氣控制柜主要由電氣層、控制器層、計算機層、儀表層及驅(qū)動層五部分組成。電氣層功能為：電源開關(guān)、電機斷電；控制器層主要功能為：控制器電源開關(guān)、電機控制、手動轉(zhuǎn)速信號等；計算機層用于放置計算機主機；儀表層用于放置溫度計、壓力計及光柵數(shù)顯表；驅(qū)動層用于放置電機驅(qū)動器及直流電源等設(shè)備。

2.軟件配置

流量計檢定程序是在VisiuaIBasic5.0下編寫的測控軟件，使用VB5.0自帶的Access數(shù)據(jù)庫。

五、技術(shù)指標(biāo)

1.技術(shù)指標(biāo)

流量范圍：（0.009～0.6）m3/h

體積流量不確定度：U=0.05%,k=2

重復(fù)性：優(yōu)于0.05%

缸內(nèi)工作壓力：絕壓200kPa

工作溫度：（10～30）℃

密封性：裝置zui大相對漏失量：0.005%/min

2.功能

計算機采集數(shù)據(jù)：