靶式流量計(jì)是60年代為解決介質(zhì)黏度高、雷諾數(shù)低的流量測量而發(fā)展起來的一種流量計(jì)。它具有安裝維護(hù)方便、不易阻塞等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的靶式流量計(jì)測量原理是杠桿平衡原理，直接采用差壓變送器的力平衡機(jī)構(gòu)而設(shè)計(jì)的儀表，它的缺點(diǎn)是精度低，量程比小，并有力平衡機(jī)構(gòu)本身造成的缺陷，如零點(diǎn)易漂移，杠桿機(jī)構(gòu)可靠性差等。

      新型靶式流量計(jì)的力轉(zhuǎn)換器采用應(yīng)變式力轉(zhuǎn)換器，它改進(jìn)了上述缺點(diǎn)，具有結(jié)構(gòu)簡單、精確度高、壓損低、校驗(yàn)方便易維護(hù)等特點(diǎn)，并且新型靶式流量計(jì)還把微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到信號轉(zhuǎn)換器和顯示部分，大大提高了流量計(jì)的性能。

      我廠2002年對裝置進(jìn)行了改造，新增許多測量回路，引進(jìn)一批新型靶式流量計(jì)，投入運(yùn)行后，運(yùn)行良好，現(xiàn)將這一新型靶表及其在運(yùn)行中出現(xiàn)的問題、處理方法作以簡單介紹。

      1 新型靶式流量計(jì)的測量原理

      新式的靶式流量計(jì)利用壓敏電阻（是一種對所受壓力非常敏感的電阻）構(gòu)成的惠斯登電橋平衡技術(shù)，克服了傳統(tǒng)靶式流量計(jì)利用杠桿平衡原理在實(shí)際應(yīng)用中存在的缺陷，極大地提高了測量精度。其結(jié)構(gòu)見圖1、2。

      靶板的受力經(jīng)不銹鋼靶桿傳遞給壓敏電阻應(yīng)變片，再經(jīng)應(yīng)變片電阻構(gòu)成的惠斯登電橋把力轉(zhuǎn)換成與流速平方成正比的電信號。在應(yīng)變片橋路中應(yīng)變片A₂、A₄朝向介質(zhì)流動(dòng)的方向；A₁、A₃背向介質(zhì)流動(dòng)的方向。受力后A₂、A₄受擠壓，電阻減??；A₁，A₃受拉伸，電阻增大。此時(shí)電橋平衡被打破。產(chǎn)生與流速平方成正比的電信號。

      2 參數(shù)的計(jì)算

      當(dāng)流體沖擊靶板時(shí)，靶板受力為：

      式中：F ――靶板受力，N；
              C_d ― 阻力系數(shù)；
              ρ ――流體密度kg/cm³；
              V ――流體速度，m/s；
              A ――靶片受力面積，cm²。

      受力F后，靶桿產(chǎn)生彎曲變形，應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變ε，有：

      式中：¢ ―― 平均應(yīng)力，N；
               L ―― 力F到應(yīng)變片中心距離，cm；
               b、h―靶桿橫截面寬度、厚度，cm；
               E  ――彈性模量；
               ε  ――平均應(yīng)變。

      受力F后，應(yīng)變電阻變化率與應(yīng)變量關(guān)系：

      式中：K――應(yīng)變片靈敏系數(shù)；
               R――應(yīng)變片電阻，Ω；
              △R ―應(yīng)變片電阻變化，△Ω。

      電橋電源電壓為U，電橋輸出電壓信號為△U：

      若R₁=R₂=R₃=R₄，△R₁/R₁、△R₂/R₂、△R₃/R₃、△R₄/R₄較小，則可簡化為：

      可見輸出電壓與各個(gè)橋臂的電阻變化的代數(shù)和近似為線形關(guān)系，△U與F成正比，與V₂成正比，所以，通過將傳感器輸出電壓△U進(jìn)行處理，可計(jì)算出流量。

      3 在流量計(jì)選擇中應(yīng)注意的事項(xiàng)

      首先要了解被測對象的參數(shù)，包括介質(zhì)組分，流量范圍（最大流量、最小流量、正常流量），工作壓力，溫度，黏度，管道內(nèi)徑，允許壓力損失量；然后通過輔助計(jì)算把被測流體流量換算為標(biāo)況下標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)流量，再計(jì)算最大流量靶板受力F_max及最小流量靶板受力F_min，F(xiàn)_max超過最大允許值會(huì)損壞儀表，F(xiàn)_min小于最小允許值會(huì)造成分辨率不足；最后根據(jù)輔助計(jì)算得到的流量范圍，管道雷諾數(shù)、初選口徑及β值，從產(chǎn)品說明書中技術(shù)參數(shù)表查得流量系數(shù)α值，要求最小雷諾數(shù)大于臨界雷諾數(shù)。

      4 流量計(jì)的現(xiàn)場校驗(yàn)方法

      靶式流量計(jì)定期校驗(yàn)可采用干式校驗(yàn)也就是俗稱的掛重法校驗(yàn)，具體方法見圖3。

      注意：砝碼盤重心要始終位于靶板中心軸線上，重力方向垂直于靶平面。

      校驗(yàn)步驟：

      （1）零位及量程調(diào)整：接通電源，預(yù)熱，未加法碼時(shí)，電流表指示下限（4mA）；向砝碼盤加靶受力上限F_max，使電流表指示上限（20mA）。

      （2）示值校驗(yàn)：把F_max值分為5個(gè)校點(diǎn)，算出各點(diǎn)F值及對應(yīng)電流值，向砝碼盤中依次加入各點(diǎn)力值砝碼，讀出電流實(shí)際值I，正反行程各校一次。

      說明：流體作用于靶板力與掛重作用力有區(qū)別，要想得到更高精確度，須實(shí)流校驗(yàn)。

      5 維護(hù)

      在應(yīng)用過程中靶表會(huì)出現(xiàn)應(yīng)變電橋零點(diǎn)漂移、靶桿變型、傳感器零點(diǎn)誤差、二次儀表誤差等現(xiàn)象，對這些情況，可以按以下方法處理：（1）由于電阻值的誤差及粘貼不對稱，或傳感器溫度變化，會(huì)造成零點(diǎn)的漂移，可以在橋臂上加調(diào)零電阻或溫度補(bǔ)償電阻解決；（2）當(dāng)靶表遇到的流量很大時(shí)，有可能造成靶桿變形超過其彈性形變，當(dāng)流量回零時(shí)，靶桿不能立即恢復(fù)原位，造成誤差，對于這種情況應(yīng)定期對傳感器零點(diǎn)進(jìn)行重新修正；（3）由于流量計(jì)位置的變動(dòng)，靶桿靶片受重力影響，會(huì)在電橋兩端產(chǎn)生附加電壓，造成誤差，所以在每次移動(dòng)位置后，必須進(jìn)行零點(diǎn)修正。另外由于靶表直接安裝在現(xiàn)場管線上，受環(huán)境溫度的影響，二次儀表模擬器件有可能發(fā)生溫漂，造成誤差，這需要維護(hù)人員應(yīng)定時(shí)檢N-次儀表零點(diǎn)電壓，及時(shí)消除二次儀表零點(diǎn)漂移。

      6 結(jié)語

      我廠引進(jìn)的幾臺新型靶表結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、調(diào)試容易、并且精度高，在應(yīng)用中收到了較好效果，隨著生產(chǎn)的需要，新型應(yīng)變式靶式流量計(jì)必將在化工領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。

      參考文獻(xiàn)

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      [2] 邵裕森.過程控制及儀表[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，1995.