[科普中国]-冲击式流量计

概述

这类流量计类似于冲击式水轮机，利用水射流的动能使叶轮转动，而达到计量的目的。为此势必在水流的出口处形成高速射流。图1所示为冲击式流量计的结构示意图。这些流量计均使用于液体，它的承压能力可设计达到10MPa。上游侧建议装上60目的过滤器。最小流量可达到1L/min，线性度可达±0.1%。检测装置的频率输出在最大流量时约为150Hz。对于PVC壳体，PTFE转子和不锈钢轴使用温度范围为一40～110℃。最大允许的介质黏度为 。这种流量计适用于水、各种溶剂、各种液体。

这种流量计壳体用不锈钢做成，转子用PTFE材料做成，用小的磁铁嵌于转子的端部。它的流量范围可用改变射流的强弱来调节。管道尺寸约6mm左右，其流量范围约0.003～0．25m³/h，量程比在(30：1)～(50：1)之间，线性度为±1%，复现性为±0．3%。壳体的最大压力可设计到20MPa，工作温度最高为110℃，介质黏度可高至 。

类似的设计为旁通的流量计，从主通道流过孔板的流量可以很大。由于通过主通道的流体与通过旁路的流体流量成正比，因此它的流量最大可达1200m³/h。介质黏度会对这种流量计产生影响。2

工作原理在送料器出口的下方，安装一块与水平面成口角的检测板，检测板与出料口相距高度为h。料状物料自由落在检测板上时，对检测板产生的一个冲击力，如图2所示：图(a)是作用力的分析，图(b)是速度矢量分析。设自由落下的物料瞬时流量为M，由瞬时( )动量变化引起的作用在检测板上的力，可分解成垂直分力 和平行分力 两部分。根据动量原理垂直分力F，可用下式表达：

（1）

M：粉料的瞬时质量流量；

：冲击在检测板上物料速度矿的垂直分速度；

：从检测板物料反跳速度U的垂直分速度。

因为 ，其中k为物料自由落下时空气的阻力系数， ；又令 称为反跳系数，代入式（1）得

令k（1+e）=A，便得

（2）

作用力 的水平分量 为

（3）

同理，作用于检测板上的平行分力 可用下式表达

（4）

冲击式流量转换器转换器的基本结构如图3所示。敏感元件为斜置的检测板，它固定在横梁8上。当物料自方向7落在检测板上时，检测板受到物料的冲击力，使横梁绕支点1产生水平位移，带动差动变压器2的铁芯。铁芯的位移量正比于物料的流量，因此，差动变压器产生电压输出，经电压及功率放大后，转换0~10mA或4～20mA直流标准信号，送到二次仪表显示出物料的流量大小，同时经过积算器累计物料的总量。当然可送到调节仪表，去控制物料的输送量。1

冲击式流量计的应用冲击式流量计适于在料仓或皮带送料等具有垂直下料口的场合，用以测量粉粒散料、块料、浆液、熔体等物料的流量，例如精矿粉、矿石、散装水泥、浆状混凝土、谷物、粉状食品等，因此广泛应用于采矿、冶金、建筑、粮食和储运等部门。

该流量计的工作温度受检测板材料的限制。如果采用耐热材料或水冷钢套等制成耐高温的检测板，可用于测量铁水、锌液、铝液及熔渣等的流量：

该流量计的测量范围，视其制造材料和结构形式的不同而差别很大。它能够测量最小流量为每分钟几公斤；最大流量为每分钟20～30t，测量准确度0．5~2%。1

冲击式流量计的特点

(1)应用广量程宽：

1.可测量从数百纳米大小的微粒到拳头大小的颗粒体；

2.可测量从微小流量到大流量的各种固态颗粒。

(2)全密封可在与大气完全隔绝的状态下进行测量，这样可以防止产生粉尘、氧化还原等。有利于食品原料的卫生要求。

(3)结构简单可靠性高。

(4)满足自动控制的要求，可与指示、记录、调节等仪表配合使用，用来指示、记录连续测量下的动态指标，并可对输出数据进行运算、调节等。

(5)精度较高。由于颗粒直径大小不齐和间断供料的影响，精度为0.5—2%左右。

(6)不影响物料流通。测量仪表发生故障时，不会影响物料的通路。被测物料可以照常流通。

(7)易于安装。3