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渦街流量計(jì)在空氣壓縮機(jī)氣體測(cè)量廣泛應(yīng)用
在工程實(shí)際應(yīng)用中，壓縮空氣流量計(jì)通常有如圖2所示的幾種安裝方式[10]，其中（a）、（b）、（c）三種方式都屬于水平安裝；（d）則為壓縮空氣流量計(jì)的垂直安裝。對(duì)不同的流體應(yīng)采用不同的安裝方式。普通液體、氣體、含水量液體的氣體、低溫氣體和液體、含微量固體顆粒的液體和氣體等可采用（a）、（c）、（d）方式安裝；高溫液體、高溫氣體、蒸汽可采用（b）、（c）、（d）方式安裝；濕飽和蒸汽可采用（a）、（c）、（d）方式安裝；液－氣（含微量氣體）、液－固（含微量固體）和液－液兩相流中，如果氣、固相不超出可測(cè)量范圍，建議首先采用（d）方式安裝。
實(shí)驗(yàn)及結(jié)果討論
1.1 實(shí)驗(yàn)裝置與過(guò)程
實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)如圖3 所示，水穩(wěn)壓罐為管路提供恒定的水壓，使實(shí)驗(yàn)時(shí)流量穩(wěn)定，水流量的大小由調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)，流量范圍為2～20 m3/h。電磁流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)流量表給出進(jìn)入實(shí)驗(yàn)段的水的標(biāo)準(zhǔn)流量值，精度為0.5%。壓縮空氣流量計(jì)分別按照水平和垂直兩種方式安裝在實(shí)驗(yàn)管路中，它們都具有足夠長(zhǎng)的前、后直管段長(zhǎng)度，并且其它安裝條件都嚴(yán)格按照規(guī)定的要求。壓縮空氣流量計(jì)的信號(hào)通過(guò)示波器采集，采樣頻率選用1000 Hz，每組數(shù)據(jù)包含2500 點(diǎn)。
1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
分別對(duì)在水平和垂直兩種安裝方式時(shí)測(cè)得的渦街信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換（FFT），可以得到渦街頻率值，圖4給出了渦街頻率與流量之間的關(guān)系。從圖中可以看出，兩者之間的差別很小。再分別對(duì)測(cè)得的渦街率與流量做零截距最小二乘擬合，得到水平、垂直安裝的壓縮空氣流量計(jì)儀表系數(shù)分別為2.5202 Hz/(m3/h)和2.5198 Hz/(m3/h)，相對(duì)誤差小于0.02%。可見，安裝方式對(duì)壓縮空氣流量計(jì)的測(cè)量影響很小，可以忽略。
為了進(jìn)一步研究壓縮空氣流量計(jì)安裝方式的影響，本文還比較了在水平和垂直兩種方式下的渦街信號(hào)的幅度。圖5 給出了渦街信號(hào)幅度與流量之間的關(guān)系，可以看出信號(hào)幅度都與流量成近似二次方關(guān)系，在相同流量下，信號(hào)幅度基本上相等，這說(shuō)明壓縮空氣流量計(jì)安裝方式對(duì)其信號(hào)幅度影響很小，也即旋渦的能量（正比于幅度的平方）幾乎不受影響。但是，仔細(xì)比較可以發(fā)現(xiàn)，壓縮空氣流量計(jì)水平安裝時(shí)的信號(hào)幅度略大于垂直安裝的情況，這里可定性地理解為，當(dāng)壓縮空氣流量計(jì)垂直安裝時(shí)部分旋渦能量因?yàn)榭朔亓Χ纳�，使得壓縮空氣流量計(jì)傳感器感測(cè)到的渦街能量變少，從而造成兩端的變形（直徑增大）大于管屏中間的變形；在寬度方向上，中間鋼管的變形（直徑減�。┐笥趦蓚�(cè)鋼管的變形。這主要是由于在不同的焊接區(qū)域，焊縫的變形約束條件和散熱情況不同所致。在管屏焊接的起始段，由于管屏溫度較低，散熱較好，但由于管屏端部變形約束較小，容易變形；當(dāng)焊接至管屏中央時(shí)，即使溫度上升，但變形受到前后管子的約束，不易產(chǎn)生變形；在管屏的尾部，溫度高且散熱條件差，變形約束小，最易變形。圖6 反映了在同一焊接規(guī)范下，由φ76×4 的管子和6×34 的扁鋼組焊成的膜式壁管屏沿長(zhǎng)度方向上的變形情況，直徑變化率約為0.04%。在寬度方向上，具有相反的變形情況。
雖然不同的焊接電源可以設(shè)定為不同的焊接規(guī)范，但在常規(guī)的控制中，對(duì)于同一把焊槍（焊接電源），從起弧到收�。ㄕ麄�(gè)管屏的焊接過(guò)程中）的規(guī)范一般是固定的，從而引起管屏兩端變形（軸向變形），在工程實(shí)踐中，往往需要對(duì)管屏兩端各切除200mm 左右，浪費(fèi)了大量的材料。為減小焊接變形，在本控制系統(tǒng)中，將焊接過(guò)程的規(guī)范按圖7 所示規(guī)律進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控。
起弧時(shí)溫度較低，結(jié)合焊接變形情況，采用較小焊接功率，焊接至100 mm 處進(jìn)入穩(wěn)弧段，設(shè)回正常規(guī)范（焊接功率最大），在終點(diǎn)前150 mm 處，由于散熱條件差，溫度上升較快，因此減小焊接功率（比起弧段還�。�。在實(shí)際應(yīng)用中，將數(shù)據(jù)以焊接規(guī)范和焊接長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的形式存儲(chǔ)在控制系統(tǒng)中，焊接到對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度時(shí)由控制系統(tǒng)下傳到焊接電源中。
