活塞式氣體流量裝置的建立
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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最大工作壓力0.2MPa下，缸體內(nèi)容積變形量為0.0019%。因此最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，最下端是排污孔，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VisiuaI Basic5.0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：裝置最大相對漏失量：0.005%/min
2. 功能
計算機采集數(shù)據(jù)：
缸內(nèi)溫度（10℃～ 30℃，± 0.01℃）
缸內(nèi)壓力（95KPa～200kPa，±10Pa）
流量計前溫度（10℃～30℃， ±0.01℃）
活塞下降高度（0～600mm， ±0.005mm）
試驗時間（30s～1800s，±0.001s）
脈沖信號輸入（10Hz～10kHz，計數(shù)999999±1）
電流信號輸入（0～10mA，4mA～20mA， ±0.001mA）
電壓信號輸入（0～5V±0.001V）
控制： 分為手動和自動：
自動：設(shè)置流量、行程或試驗時間、試驗次數(shù)、輸入方式等參數(shù)后，按試驗開始鍵后活塞運行，系統(tǒng)自動判斷壓力穩(wěn)定后開始試驗。中途可緊急停止，活塞碰到限位開關(guān)后停止。
手動：手動控制試驗開始、結(jié)束，控制活塞運行等。
計算：缸內(nèi)平均溫度
活塞下降高度所代表的體積V
用狀態(tài)方程換算到流量計前的體積V
進(jìn)行相應(yīng)的流量計性能計算
報表：自動生成檢定記錄表，并存入Access數(shù)據(jù)庫中
報警：油位報警、碰上、下限限位開關(guān)電機停止。
六、結(jié)論
1 氣體活塞式流量裝置具有穩(wěn)定性高、重復(fù)性好等優(yōu)點，具有流量標(biāo)準(zhǔn)裝置所需的功能。
2 氣體活塞式流量裝置的內(nèi)壓力最高可達(dá)200KPa，滿足高壓損流量計，特別是音速噴嘴的校準(zhǔn)需要。
3 該裝置產(chǎn)生流量的原理是恒流，然后靠流體本身的特性來達(dá)到恒壓，因此流量點的調(diào)節(jié)易于控制。
4 相信該裝置在流量量傳體系中將起到重要作用，特別是在裝置間的比對等方面具有優(yōu)勢。
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