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一、結(jié)構(gòu)及工作原理

1、結(jié)構(gòu)

煙氣流量計(jì)主要由測量管（外殼）、新型電容力傳感器（含阻流元件）、積算顯示和輸出部分組成。根據(jù)不同的介質(zhì)和工況，必須選用相適應(yīng)的電容力傳感器，因此，用戶提供準(zhǔn)確的計(jì)量對象及參數(shù)，生產(chǎn)廠家選用合適的的電容力傳感器是產(chǎn)品能否計(jì)量準(zhǔn)確的關(guān)鍵。

其結(jié)構(gòu)如右（圖1）:

二、工作原理

當(dāng)介質(zhì)在測量管中流動時，因其自身的動能通過阻流件（靶片）時而產(chǎn)生的壓差，并對阻流件有一作用力，其作用力的大小與介質(zhì)流速的平方成正比。阻流件(靶片)接受的作用力F，經(jīng)剛性連接的傳遞件（測桿）傳至電容力傳感器，電容力傳感器產(chǎn)生電壓信號輸出。

由此，此電壓信號經(jīng)前置放大、AD 轉(zhuǎn)換及計(jì)算機(jī)處理后，即可得到相應(yīng)的瞬時流量和累積總量，其工作原理見示意（圖2）：

三、技術(shù)參數(shù)

四、流量計(jì)運(yùn)行時示屏顯示內(nèi)容

流量計(jì)顯示屏為液晶顯示屏，其顯示內(nèi)容及位置見（圖3）

流量計(jì)檢定時顯示屏顯示內(nèi)容

流量計(jì)處于檢定狀態(tài)時，顯示屏可顯示流量系數(shù)、溫度系數(shù)以及流量、溫度傳感器零點(diǎn)值系數(shù)以及零點(diǎn)溫度飄移補(bǔ)償系數(shù)，滿量程溫度補(bǔ)償系數(shù)，其具體顯示內(nèi)容及含義詳見《參數(shù)設(shè)置及保存方法》。

五、煙氣流量計(jì)的分類

煙氣流量計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)是力的轉(zhuǎn)換方式,即傳感器的結(jié)構(gòu)形式。經(jīng)過幾十年的發(fā)展進(jìn)步,其類型已多種多樣。不同的生產(chǎn)廠商有不同分類方法,目前尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。為便于描述和統(tǒng)一認(rèn)識,本文從兩個方面對煙氣流量計(jì)按結(jié)構(gòu)和信號轉(zhuǎn)換形式進(jìn)行了分類,如圖1所示。

按結(jié)構(gòu)形式分為:軸封膜片結(jié)構(gòu)型;撓性管結(jié)構(gòu)型;扭力管結(jié)構(gòu)型和差壓靶結(jié)構(gòu)型。

按信號轉(zhuǎn)換形式分為:力-氣壓轉(zhuǎn)換型,稱為氣動煙氣流量計(jì);力-位移-電壓轉(zhuǎn)換型、力-應(yīng)變-電壓轉(zhuǎn)換型、力-扭距-電壓轉(zhuǎn)換型,此三種轉(zhuǎn)換形式都稱為電動煙氣流量計(jì);另外還有力-差壓轉(zhuǎn)換型,稱為差壓煙氣流量計(jì)。

無論何種結(jié)構(gòu)形式,煙氣流量計(jì)都由力產(chǎn)生裝置(靶片和測量管)、力轉(zhuǎn)換裝置和信號處理單元(包括顯示部分)三大部分組成。

5.1軸封膜片氣動煙氣流量計(jì)

軸封膜片氣動式流量計(jì)是一種力-氣壓轉(zhuǎn)換型的流量計(jì),結(jié)構(gòu)如圖2所示,其工作過程是:杠桿在靶力的作用下繞軸封膜片轉(zhuǎn)動,改變噴嘴的出氣間隙,從而改變氣動放大單元的輸入壓力,zui終改變輸出壓力,使輸出壓力隨著靶力的變化而變化。調(diào)試時,通過零點(diǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)來調(diào)整噴嘴的初始位置,以設(shè)定零點(diǎn);通過改變滿量程調(diào)整機(jī)構(gòu)的位置來調(diào)整噴嘴的出氣間隙,也可以通過改變靶片的大小,使不同的流量產(chǎn)生相同的靶力來調(diào)整滿量程。

其原因是:由于結(jié)構(gòu)上的問題,導(dǎo)致該流量計(jì)的零點(diǎn)穩(wěn)定性較差、靈敏度低、量程范圍窄、耐壓能力低、調(diào)試繁瑣,而且安裝現(xiàn)場必須提供標(biāo)準(zhǔn)氣源,相關(guān)設(shè)備投入大、維護(hù)成本高。但在一些特殊的地方,如防爆要求嚴(yán)格、老設(shè)備改造等場合還經(jīng)常可以見到該類型流量計(jì)。

5.2軸封膜片位移煙氣流量計(jì)

軸封膜片位移煙氣流量計(jì)是一種力-位移-電壓轉(zhuǎn)換型的流量計(jì),其結(jié)構(gòu)如圖3所示。其工作過程是:杠桿在靶力的作用下繞軸封膜片轉(zhuǎn)動,通過矢量機(jī)構(gòu)帶動差動變壓器中的鐵芯移動,改變差動變壓器的輸出電壓,該電壓送電器單元處理后,輸出與流量相關(guān)的電流信號。調(diào)試時,通過零點(diǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu),設(shè)定鐵芯的初始位值,以設(shè)定零點(diǎn);通過滿量程調(diào)整機(jī)構(gòu)改變矢量機(jī)構(gòu)的角度,來設(shè)定靶力達(dá)到zui大時鐵芯的移動距離;也可以通過改變靶片的大小,使不同的流量產(chǎn)生相同的靶力來設(shè)定滿量程。

上述結(jié)構(gòu)是煙氣流量計(jì)在七八十年代的主要結(jié)構(gòu)形式,而到90年代初期已基本不生產(chǎn)。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)試極其困難、穩(wěn)定性很差、易受到振動干擾,測量精度和靈敏度低、量程范圍窄、耐壓能力低,一度導(dǎo)致煙氣流量計(jì)的市場萎縮殆盡。至今仍有人對煙氣流量計(jì)抱有不良印象,就是這種結(jié)構(gòu)造成的。

5.3軸封膜片應(yīng)變煙氣流量計(jì)

軸封膜片應(yīng)變煙氣流量計(jì)是一種力-應(yīng)變-電壓轉(zhuǎn)換類型的流量計(jì),其結(jié)構(gòu)如圖4所示。其工作過程是:靶力通過杠桿(軸封膜片為支點(diǎn))傳遞到彈性體,對彈性體產(chǎn)生彎矩作用,引起彈性體彎曲變形,導(dǎo)致由四個應(yīng)變計(jì)組成的電橋失去平衡,產(chǎn)生輸出,該輸出經(jīng)電器單元處理,輸出與流量相關(guān)的電流信號。調(diào)試時,只需調(diào)整電器單元的兩個電位器,就可以完成零點(diǎn)和滿量程的設(shè)置。此外,該結(jié)構(gòu)需另設(shè)靜壓調(diào)整裝置,以消除靜壓漂移。

上述結(jié)構(gòu)是90年代中期發(fā)展起來的,在力的轉(zhuǎn)換方式上已經(jīng)*摒棄了以往機(jī)械的模式,它采用的是以電子技術(shù)為基礎(chǔ)、以應(yīng)變測量為手段的測力方式,測量精度大為提高。由于電子技術(shù)的廣泛使用,使流量計(jì)的結(jié)構(gòu)大為簡化,可靠性提高,調(diào)試簡單,制造成本和維護(hù)費(fèi)用明顯降低,使一度萎靡的煙氣流量計(jì)市場重現(xiàn)生機(jī)。

5.4撓性管煙氣流量計(jì)

撓性管煙氣流量計(jì)也是一種力-應(yīng)變-電壓轉(zhuǎn)換型的流量計(jì),其結(jié)構(gòu)如圖5所示。其工作過程是:靶力通過杠桿傳遞到撓性管上,對撓性管產(chǎn)生彎矩作用,引起撓性管彎曲變形,導(dǎo)致由四個應(yīng)變計(jì)組成的電橋失去平衡,產(chǎn)生輸出,該輸出經(jīng)電器單元處理,輸出與流量相關(guān)的電流信號。其調(diào)試方式與軸封膜片應(yīng)變煙氣流量計(jì)基本相同,只需調(diào)整電器單元的兩個電位器來完成零點(diǎn)和滿量程的設(shè)置,但不需要靜壓調(diào)整裝置。

該結(jié)構(gòu)是軸封膜片應(yīng)變煙氣流量計(jì)的改進(jìn)型,它將前者的彈性體和軸封膜片設(shè)計(jì)成一體,使機(jī)構(gòu)更為簡化。撓性管結(jié)構(gòu)的顯著優(yōu)勢是提高了流量計(jì)的耐壓性能和密封可靠性,使耐壓能力達(dá)到25MPa以上。中間環(huán)節(jié)的減少,消除了力的傳遞誤差,提高了測量精度。不足之處是對應(yīng)變計(jì)的耐溫性能要求有所提高,應(yīng)變計(jì)的粘接工藝要求更嚴(yán)格。現(xiàn)在市場上的煙氣流量計(jì)大多是這種結(jié)構(gòu)。

5.5扭力管煙氣流量計(jì)

扭力管煙氣流量計(jì)也是一種力-應(yīng)變-電壓轉(zhuǎn)換型的流量計(jì),其結(jié)構(gòu)如圖6所示。其工作過程是:靶力通過杠桿傳遞到扭力管上,對扭力管產(chǎn)生扭矩作用,引起扭力管扭轉(zhuǎn)變形,導(dǎo)致由四個扭矩應(yīng)變計(jì)組成的電橋失去平衡,產(chǎn)生輸出,該輸出經(jīng)電器單元處理,輸出與流量相關(guān)的電流信號。其調(diào)試方式與撓性管煙氣流量計(jì)*相同,只需調(diào)整電器單元的兩個電位器來完成零點(diǎn)和滿量程的設(shè)置,同樣不需要靜壓調(diào)整裝置。

該結(jié)構(gòu)是zui近的全新結(jié)構(gòu),其開發(fā)目的是解決微小流量、寬量程比、高溫和高壓的測量要求。根據(jù)類似結(jié)構(gòu)的使用經(jīng)驗(yàn),其所測靶力可在0.1N到幾百N范圍,耐壓能力可達(dá)到42MPa以上。

5.6差壓煙氣流量計(jì)

差壓煙氣流量計(jì)的測量原理與其他煙氣流量計(jì)的測量原理有較大區(qū)別,它是通過測量靶片上下游的壓力差來測量流體流量的。其計(jì)算公式如下:

式中:P1為差壓膜盒(靶片)上游的壓力,Pa;P2為差壓膜盒(靶片)下游的壓力,Pa;d為差壓膜盒(靶片)直徑,m;D為測量管直徑,m。

從計(jì)算公式的推導(dǎo)過程和公式的形式上可以看出:差壓煙氣流量計(jì)兼有節(jié)流裝置(差壓原理)和煙氣流量計(jì)(測力)的數(shù)學(xué)特征。

研究和試驗(yàn)表明:靶片上所受到的力包括流體流動對靶的作用力、流體在靶片上下游流速變化形成的差壓作用于靶上的力及流體與靶之間的摩擦力。在差壓靶流量計(jì)研究推導(dǎo)過程中,前兩項(xiàng)都給出了明確的計(jì)算公式,因此,式(2)比式(1)包含了更多的影響因素,計(jì)算結(jié)果也更精確。差壓煙氣流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖7所示。其工作過程是:流體流經(jīng)差壓膜盒(靶片)時,對差壓膜盒施以差壓作用,該差壓傳遞給電器單元進(jìn)行處理,輸出與流量相關(guān)的電流信號。該流量計(jì)不需要任何調(diào)整,可直接投入使用。

差壓煙氣流量計(jì)是一種全新概念的流量測量儀表,它綜合了節(jié)流裝置和煙氣流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn),克服了各自的缺點(diǎn),具有理論清晰、結(jié)構(gòu)簡單、安裝維修方便、測量精度高、性能可靠等優(yōu)點(diǎn),必將為流量測量行業(yè)提供更好的服務(wù)。

六、流量計(jì)常見故障及處理方法

（流量計(jì)帶故障自檢程序，用戶通過顯示屏可查知部分原因！）

1、當(dāng)管道內(nèi)被測介質(zhì)流速為零時，流量計(jì)示值瞬時流量值不為零，造成該現(xiàn)象的主要原因有：

a、安裝前后流量計(jì)水平度不*，以至靶片和靶桿因傾斜而產(chǎn)生軸向水平分力導(dǎo)致瞬時流量存在；

b、流量計(jì)長期運(yùn)行，其傳感器內(nèi)部應(yīng)力釋放產(chǎn)生微變；

c、安裝或運(yùn)行過程中，嚴(yán)重過載造成零點(diǎn)飄移；

以上三種方式均可參照有關(guān)流量計(jì)清零的步驟和方法處理。

d、流量計(jì)殼體接地不良；

處理方法：用戶重新接地。

e、靶片、靶桿與測具之間被雜物卡住；

處理方法：關(guān)閉流量計(jì)前后閥門，用工具松開流量計(jì)過度部件與測量管之間的連接螺栓，并輕輕的晃動過渡

部件或取出，清理雜物后照原樣復(fù)位即可。

2、流量計(jì)工作過程中示值出現(xiàn)非正常增大，造成該現(xiàn)象的主要原因有：

a、靶片以及靶桿上掛有絲狀及帶狀雜物；

處理方法：參照處理雜物方法。

b、高結(jié)圬條件下，靶片和靶桿產(chǎn)生嚴(yán)重結(jié)圬，使受力元件靶板沿測量管軸線上投影面積增加，即靶片與測量管之間環(huán)形過流面積減少，進(jìn)而在相同流量下，傳感器受力增大，zui終導(dǎo)致流量示值非正常增加；

處理方法：取下過渡部件，用工具將靶片和靶桿以及測量管內(nèi)壁上的圬物清除即可。

計(jì)量誤差大，造成該現(xiàn)象的原因很多，其zui主要的原因?yàn)橐韵聨追N：

a、安裝時流量計(jì)與連接管道相對同心度出現(xiàn)較大錯位，密封墊片未同心，從而形成節(jié)流阻件，極大影響被測介質(zhì)流態(tài)；

處理方法：調(diào)整安裝狀態(tài)。

b、流量計(jì)前后直管段太短，并于流量計(jì)前直接安裝了彎頭，閥門等極大干擾被測介質(zhì)流態(tài)部件；

處理方法：按照說明書要求進(jìn)行安裝或?qū)α髁坑?jì)進(jìn)行實(shí)地實(shí)流標(biāo)定。

c、旁通管道泄漏；

處理方法：檢查及更換旁通管路。

d、靶片上繞纏有帶狀雜物，增大了靶片受力；

流量計(jì)無示值或無發(fā)信號，其原因主要有以下四種：

a、電源接觸不良或脫落；

處理方法：對于自帶電池的流量計(jì)，檢查電池是否裝穩(wěn)，觸點(diǎn)是否良好，以及電池是否有電。對于外接電源，

應(yīng)檢查連接導(dǎo)線之間連接是否完好，導(dǎo)線是否導(dǎo)通，外供電源是否正常。

b、流量計(jì)電路損壞；

處理方法：返廠修理。

c、顯示屏損壞；

處理方法：返廠更換。

d、用戶信號接收系統(tǒng)故障；

處理方法：檢查、排除故障。

流量計(jì)運(yùn)行過程中示值一直為零，此種現(xiàn)象主要原因有：

a、受力元件(靶片)脫落，導(dǎo)致傳感器無力感應(yīng)；

處理方法：裝配相同規(guī)格的靶片。

b、流量計(jì)傳感器無電壓輸出信號；

處理方法：首先判斷傳感器是否損壞，具體的方法是看傳感器數(shù)據(jù)有無變化。

c、被測介質(zhì)流量太小，低于流量計(jì)的zui小刻度流量；

處理方法：返廠重新更換受力元件。

當(dāng)屏幕出現(xiàn)閃爍時表示管道內(nèi)流量超過設(shè)定滿量程數(shù)據(jù)10﹪。