一种中部通孔动节流元件的流量变送器

　　0 引言

　　目前，基于节流原理的流量测量仍被广泛应用，其原因在于节流式流量计使用方便、适应性好，不像涡街流量计易受外界测量条件影响[1 -2]。节流式流量计中，差压式流量计使用固定式节流元件，靶式和转子流量计使用动节流元件。

　　固定式节流元件孔板、喷嘴或文丘里管固定在管道中，流体从其中部的通孔流过; 靶式或转子流量计的动节流元件为悬在管道中央的圆盘靶或转子，没有中部通孔，流体从圆盘靶或转子与管道间的环形间隙流过。固定式节流元件与差压计间需设导压管，故不适合小管径和脏污流体的流量测量。

　　与靶式或转子流量计不同，本文设计的流量变送器使用中部通孔的孔板、喷嘴或文丘里管作为动节流元件，将被测流量转换为流体作用在动节流元件上的推力，无需导压管。

　　1 流量变送器的结构与原理

　　流量变送器由中部通孔的动节流元件测量装置与应变式位移检测元件的力平衡式变送器两部分组成，流量变送器结构原理如图 1 所示。

　　流体在固定式节流元件前后产生压差与在动节流元件上产生推力是节流原理的一体两面，其本质是相同的。考虑到测量推力比测量压差更直接，且无需导压管，因而使用动节流元件比固定式节流元件更有优势。

　　由于没有导压管在传递微小压差方面的困难，因此，与差压变送器主要用孔板不同[3]，本文设计的变送器主要使用文丘里管。与孔板相比，文丘里管流阻更小，因而更符合现代流量计要求流动损失小的发展趋势。

　　使用文丘里管时，流体中的污物不会像孔板那样在前方堆积，流量变送器既不存在导压管堵塞问题，也不易堵塞主管道，因而适用于测量脏污流体。研制该流量变送器的初衷是为小口径的户用型热计量表设计一款合用的流量计，但很明显，它也可用于许多其他场合。在测量装置中，动节流元件采用文丘里管，其两端各配接一个带边缘波纹的金属波纹弹性膜片，膜片内缘与文丘里管的出、入口密封连接，外缘与前、后端管密封连接。上述密封连接形成一个流体从前端管入口流入、接着流过文丘里管中部通孔、最后从后端管出口流出的无泄漏的流动通道。

　　金属弹性膜片既有隔离被测流体并承受该流体压力的功能，又有支撑文丘里管并允许其沿轴向移动的功能。机壳架与前、后端管刚性连接，以固定两端管间距离，并可在上面安装其他部件。在力平衡式变送器中，反馈动圈固定安装在杠杆上端，并处于永久磁钢的磁场中。应变片粘贴在一个刚度系数很低的悬臂梁上，悬臂梁上端固定，下端感受经杠杆传递的文丘里管位移。