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新聞詳情
LDCK電磁流量計的適配器形狀對應力的作用來源：上海自儀作者：上海上儀
LDCK電磁流量計中，適配器用于連接傳感器部分和變送器部分。在一體式電磁流量計中，由于電磁流量計的變送器部分比較重，在運輸過程中或者管道發(fā)生振動的時候，要求適配器能夠抵抗此時振動所產(chǎn)生的應力。適配器的結(jié)構(gòu)形式直接影響了應力的分布，選擇適當?shù)倪m配器結(jié)構(gòu)，能夠極大地降低應力的分布，從而降低適配器斷裂的風險。 電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應定律制成的一種測量導電性液體體積的儀表，由于具有無壓損、可以測量較寬的流量范圍、測量液體與溫度無關以及成本比較低的優(yōu)勢，所以現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛用于各種行業(yè)。從安裝形式看，電磁流量計主要分為遠程式電磁流量計和一體式電磁流量計。其中對于極其惡劣的工況，比如高腐蝕和高溫的環(huán)境，客戶一般定制一體式不銹鋼電磁流量計。但是一體式不銹鋼電磁流量計的變送器外殼材料也采用不銹鋼，所以變送器比較重，在運輸過程中或者管道發(fā)生振動的時候，會導致變送器與傳感器的連接部分的應力較大，如果應力大于材料的屈服應力，極有可能會導致變送器和傳感器的連接部分發(fā)生斷裂。流量計的結(jié)構(gòu)抗振性由多方面因素決定，其中一個重要的因素就是適配器的結(jié)構(gòu)，不同的適配器結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生不同的應力效果。一、電磁流量計適配器結(jié)構(gòu)分析 電磁流量計主要由傳感器和變送器組成，傳感器的外殼通常采用碳鋼或者不銹鋼材料，也有部分廠家采用了鋁合金材料，在這里我們只針對于不銹鋼材料的外殼進行分析。從安裝形式看，電磁流量計分為遠程式安裝和一體式結(jié)構(gòu)安裝，一體式的電磁流量計的變送器直接安裝在傳感器上，那么適配器具體是指用于連接傳感器和變送器的部分。一般適配器是焊接到傳感器的外殼上，適配器與傳感器外殼的連接結(jié)構(gòu)大多分為兩種，一種為圓形結(jié)構(gòu)，一種為長方形結(jié)構(gòu)。在市面上常見的幾種國際品牌的電磁流量計中，西門子電磁流量計為圓形的適配器，科隆電磁流量計為圓形的適配器，羅斯蒙特電磁流量計為圓形結(jié)構(gòu)的適配器和長方形結(jié)構(gòu)的適配器。二、電磁流量計適配器結(jié)構(gòu)比較 下面通過ANSYS（有限元分析軟件）仿真程序來去驗證在同等的情況下哪一種形狀產(chǎn)生的應力更小。由于在驗證的時候所采用的變送器和傳感器外殼一致，所以在仿真模型的處理上，不用對整個電磁流量計進行處理，只需要對局部進行仿真驗證。由于電磁流量計所應用的區(qū)域位于具有較低振動的管道，所以在測試電磁流量計的時候，基于IEC61298-3-2008國際電工委員會標準規(guī)范，選擇了2G的正弦掃頻振動，其基本要求如下：掃頻頻率范圍為10-57.5Hz，正弦掃頻振動，*振幅0.15mm，掃頻速度0.5oct/min；掃頻頻率范圍為57.5-1000Hz，正弦掃頻振動，*峰值加速度為2G，掃頻速度0.5oct/min。仿真程序步驟如下： *，模型建立，利用三維軟件Pro/E所建立的三維模型導入到ANSYSWorkebench（協(xié)同仿真平臺）中，模型建立的時候僅僅選擇傳感器的中間部分外殼和適配器。 第二，靜應力分析，用于分析僅僅施加重力加速度時的應力分布。 第三，模態(tài)分析，用于查找共振的各個頻率以及共振的模態(tài)。 第四，諧響應分析，用于分析在共振情況下的應力分布情況，判定出*惡劣的振動方向。 圓形的適配器是焊接到傳感器外殼上的，在這里只是截取部分外殼進行分析，選擇了適配器與傳感器外殼的連接區(qū)域，在共振的時候，其應力*，*應力為327MPa。長方形的適配器同樣也是焊接到傳感器外殼上，所分析的部分同圓形的適配器是一致的，在共振的時候，應力*，其*應力為1700MPa，*應力產(chǎn)生在長方形的角上，極其容易發(fā)生應力集中。 對于共振頻率的分析，由于其選擇模型的部分只為局部模型，所以仿真的共振頻率是與實際不完全符合的，但是其趨勢一致。圓形適配器結(jié)構(gòu)*應力對應的共振頻率為287.3Hz，長方形適配器結(jié)構(gòu)*應力對應的共振頻率為70.2Hz。三、結(jié)果 通過上面的ANSYS仿真分析，在同等情況下，適配器形狀對于應力的分布有著很大的影響，圓形的適配器在應力分布上更加均勻，同時也不容易產(chǎn)生應力集中，應力的峰值也比較小。此外，圓形的適配器的共振頻率遠遠高于方形的適配器結(jié)構(gòu)，說明圓形的適配器的結(jié)構(gòu)更加不容易發(fā)生共振。綜上所述，在發(fā)生沖擊的時候，圓形適配器的結(jié)構(gòu)抵抗沖擊性會更強，破裂風險會更低，所以在設計適配器的時候，在不影響其他方面的情況下，建議采用圓形的適配器結(jié)構(gòu)，避免選擇長方形或者方形的適配器。
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