雙流束熱量表的流量測量技術(shù)研究
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我國熱量表技術(shù)較國外先進水平還有較大的差距。從國產(chǎn)熱量表的三個重要組成部分積算儀、流量傳感器和溫度測量技術(shù)現(xiàn)狀看，由于多采用進口微處理器，積算儀的有關問題得到了較好的解決。溫度測量多采用技術(shù)較成熟PT1000鉑電阻，也得到較好的解決。目前問題較多的是流量測量部分，國產(chǎn)熱量表基表多采用原有熱水表，其測量精度和可靠性難以達到熱量表的流量技術(shù)要求，因此開發(fā)精度高、工作可靠的熱量表基表，是目前熱量表研制的重要課題。本文對熱量表單流束基表技術(shù)問題進行分析探討，提出了“導流片”分流和葉輪室頂蓋設置“調(diào)節(jié)筋條”調(diào)節(jié)當量脈沖的新方法，得到了很好的效果。
2.單流束基表設計的技術(shù)方案
傳統(tǒng)的單流束基表結(jié)構(gòu)如圖1所示，為了保證葉輪按一定的方向旋轉(zhuǎn)，其進水口和出水口往往偏心設置，并在一定的部位設置當量脈沖的調(diào)整部件。這種結(jié)構(gòu)存在以下弊端，首先進水口和出水口的偏心設置，給機械加工帶來一定的難度，在加工進、出水口時，由于偏心設置，給工件的裝夾、找正帶來不便，費時費工，效率低下；同時給外形設計造成一定的困難，難以設計出美觀的外形。再者，以往熱量表基表多采用原有的單流束熱水表，由于價格等因素的制約，其設計精度、材料的使用等存在較多的問題，其精度難以滿足熱量表流量檢測精度的要求。
圖1 傳統(tǒng)的單流束基表結(jié)構(gòu)示意圖
圖2 新型單流束基表
1－表殼底座 2－葉輪室底座
3－整流隔柵 4－葉輪
5－葉輪室上蓋 6－表殼蓋
7－擋塊 8－半圓膜片
9－剛玉 1 0－軸套
圖3 葉輪式底座
熱量表工作時水流從基表進水口經(jīng)整流隔柵進入基表，在葉輪室底座入口處由導流片分流成兩股，分別從兩個通道進入葉輪室。水流在葉輪室內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，推動葉輪旋逆時針旋轉(zhuǎn)，之后依次經(jīng)葉輪室出口、基表出口流出。本設計中所采用了無磁式流量傳感方式，就是通過葉輪室上蓋上方設置的三個電感在葉輪旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生振蕩信號來實現(xiàn)的。
由圖3可見，葉輪室入口的收縮流道截面積A1沿水流方向逐漸減小，而擴張流道截面積A2逐漸增大，由不可壓縮流體的連續(xù)性方程可知，過流面積和流速成反比，進入收縮流道的水流速度V1將增大，而進入擴張流道的水流速度V2將減小。由伯努利方程可以得到，V1減小，p 1增大，V2增大，p2減小，如此從兩個通道進入葉輪室的水流之間就存在壓強差 ，此壓強差將推動水流向壓強小的方向流動，從而推動葉輪逆時針旋轉(zhuǎn)；收縮通道提高了進入腔體的水流速度，增大其動量，在微小流量時，葉輪受軸與軸承之間摩擦阻力的影響較大，如果基表中不設此導流片而是一個單一通道，水流更易直接從葉輪間隙流過，而不推動葉輪旋轉(zhuǎn)，從而使始動流量值增大。
由上述分析可知，在流動初始時刻，兩通道的幾何形狀對決定葉輪旋轉(zhuǎn)方向至關重要，該設計依靠兩通道出口的壓強差使水流在基表腔體內(nèi)沿逆時針方向流動。第二通道出口水流速度V2大于第一通道出口速度V1,并且偏轉(zhuǎn)的角度較V1更大，這種流動機制決定了水流開始流動時葉輪必須沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)。
最初設計的葉輪室及導流片形狀如圖3，導流片前端靠近葉輪室外徑處是一尖角，其與中心連線和橫軸的夾角為8度，在進行85℃熱水試驗后，導流片變形受損，因此，必須加以改進。改進從兩個方面著手，一是更換耐高溫的材料，再就是改變導流片的幾何形狀。
導流片的改進示意圖見圖4。改進前的導流片橫截面為三角形ABC，改進后為五邊形AAB’BC。A’，B’比A、B兩點向中心線方向偏移2°。如此改動之后導流片的橫截面積增大，厚度增加，強度也必然相應提高。同時，導流片靠近中心線一側(cè)傾斜角度減小，改變了收縮通道的形狀，流經(jīng)此通道的水流流動情況相應的會發(fā)生變化。
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