新一代金屬管浮子流量計的設(shè)計與創(chuàng)新

耐腐蝕材料選擇和防腐措施

查閱金屬材料手冊并結(jié)合現(xiàn)場其它設(shè)備材料的應(yīng)用實際，陽極管道中的介質(zhì)為含氯氣的鹽液，傳感器中所有與介質(zhì)接觸的零件均采用鈦(Ti)材制造，兩法蘭密封面及殼體與導(dǎo)管組件密封面均進(jìn)行涂鈀處理。
　　
　　整個傳感器具有良好的抗氧化及耐腐蝕性能。而陰極管道中的介質(zhì)為堿液和氫氣及氯氣等，傳感器中所有與介質(zhì)接觸的零件均采用不銹鋼(SUS316L)材質(zhì)制造，整個傳感器具有良好的耐腐蝕性能。經(jīng)兩年多的使用證明是可行的。
　　
　　連接尺寸與安裝方式
　　
　　由于用戶的原有流量計為水平安裝，這與常規(guī)浮子流量計垂直安裝、流體自下而上的流向完全不同，因此必須將其設(shè)計成(水)平進(jìn)(水)平出結(jié)構(gòu)，由于已有管道的開檔尺寸足夠長，于是設(shè)計成如圖1所示的浮子流量計。
　　
　　最大限度地保證工作條件下流量計的穩(wěn)定
　　
　　就流量計自身而言，克服波動(不論是外部還是內(nèi)部原因所致)的常用而有效的措施是加裝阻尼器。阻尼器一般分為機(jī)械式和電(磁)式，顯然對浮子流量計應(yīng)首先考慮選用前者。
　　
　　按阻尼介質(zhì)不同又分為液體阻尼器和氣體阻尼器。
　　
　　由于本應(yīng)用對象中已產(chǎn)生和存在著氣體且浮子波動幅度不十分劇烈，所以可采用活塞式氣體阻尼器。另外，就阻尼器的結(jié)構(gòu)位置而言可置于傳感器上也可置于轉(zhuǎn)換器上，但由于后者須對轉(zhuǎn)換器內(nèi)部結(jié)構(gòu)做相當(dāng)大的改動，工作量、試驗量都很大。因此，確定選用前者，參見圖1。應(yīng)當(dāng)說明，帶有液體阻尼器的浮子流量計已有過設(shè)計和應(yīng)用的報道，但尚無采用氣體阻尼器的金屬管浮子流量計信息。
　　
　　阻尼器的設(shè)計
　　
　　設(shè)計阻尼器必須了解和確定下列數(shù)據(jù)：
　　
　　波動幅度與頻率：經(jīng)在現(xiàn)場幾小時觀測統(tǒng)計未裝阻尼器的流量計的波動幅度約為15%~25%，(士7.5%~士12%)；頻率約為180~350次/min。
　　
　　(1)要求阻尼效果：波動幅度應(yīng)不大于士2%；頻率約不大于50~90次/min。當(dāng)然，由于沒有適當(dāng)?shù)膬x器進(jìn)行定量檢測，所以阻尼的最終效果是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，一定程度上還應(yīng)通過實際應(yīng)用由現(xiàn)場技術(shù)和操作人員判斷和認(rèn)定。
　　
　　(2)依照上述實際工況和阻尼目標(biāo)，兼顧該浮子流量計結(jié)構(gòu)尺寸、鈦材管料規(guī)格等，求出阻尼系數(shù)之后，初步確定阻尼器結(jié)構(gòu)及尺寸，如圖2所示。而決定阻尼效果的阻尼室與阻尼體之間間隙的最佳尺寸必須經(jīng)現(xiàn)場試驗后才能確定。
　　
　　試驗室試驗驗證
　　
　　為了初步驗證這一阻尼器的效果，以阻尼管內(nèi)徑實測尺寸為準(zhǔn)，精制了4組不同外徑尺寸的阻尼頭，使兩者的配合間隙分別為0.8mm、0.6mm、0.4mm和0.2mm，分次裝入特殊設(shè)計的浮子流量計進(jìn)行試驗。為造成浮子跳動并盡量少對水流量裝置做較大變動，試驗系統(tǒng)如圖3所示。
　　
　　浮子的跳動由緊靠彎頭的球閥快開、快關(guān)與水流經(jīng)彎頭的急劇流場變化造成，實際跳動情況借助于流量計的指針、度盤觀察，也可由轉(zhuǎn)換器的輸出電流信號借助指針式電流表觀測。
　　
　　試驗時金屬管浮子流量計上端自然存有空氣做為阻尼介質(zhì)。試驗方法是：初始流量置于約50%最大流量處，這時指針仍略有擺動但有滿意讀數(shù)(系流場不穩(wěn)所致，可視為穩(wěn)定)，然后迅速開啟(或關(guān)閉)球閥，使指針約達(dá)80%(或20%)最大流量處并記下時間，等待指針雖擺動仍有可滿意讀數(shù)為止，再記下時間，即可得知阻尼時間。經(jīng)多次試驗統(tǒng)計結(jié)果大致如表1所示：
　　
　　間隙(mm)0.80.60.40.2
　　
　　阻尼時間(s)5～64～52～43～5
　　
　　從上述試驗結(jié)果可以看出后兩組間隙的阻尼器效果較好。但必竟現(xiàn)場實際工況與試驗室條件有較大差別，因此還必須進(jìn)行現(xiàn)場試驗。