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电磁流量计的适配器形状对应力的影响
时间:2020-10-10 06:00 点击次数:22

  在电磁流量计中,适配器用于连接传感器部分和变送器部分。在集成式电磁流量计中,由于电磁流量计的变送器部分较重,要求适配器能够抵抗运输过程中或管道振动时的振动所产生的应力。适配器的结构形式直接影响应力分布。选择合适的适配器结构可以大大降低应力分布,从而降低适配器断裂的风险。

  电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积的仪器。它具有无压力损失、流量范围宽、不受温度影响、成本低等优点,在各个行业得到了广泛的应用。从安装形式来看,电磁流量计主要分为远程电磁流量计和集成电磁流量计。对于极其恶劣的工作条件,如高腐蚀、高温环境,客户一般定制一体化不锈钢电磁流量计。但是一体式不锈钢电磁流量计的变送器外壳材料也是不锈钢的,所以变送器比较重,在运输过程中或者管道振动时会对变送器和传感器的连接部位造成较大的应力。如果应力大于材料的屈服应力,变送器和传感器之间的连接部分很可能会断裂。流量计的结构抗振性由多种因素决定,其中之一是适配器的结构,不同的适配器结构会产生不同的应力效应。

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  一、电磁流量计适配器结构分析

  电磁流量计主要由传感器和变送器组成。传感器的外壳通常用碳钢或不锈钢制成,有的厂家用铝合金。这里只分析不锈钢做的外壳。从安装形式上看,电磁流量计可分为远程安装和一体化结构安装。集成电磁流量计的变送器直接安装在传感器上,所以适配器特指用于连接传感器和变送器的部分。通常,适配器焊接在传感器外壳上,适配器与传感器外壳之间的连接结构大多分为两种,一种是圆形结构,另一种是矩形结构。在几个国际品牌的电磁流量计中,西门子电磁流量计为圆形适配器,科隆电磁流量计为圆形适配器,罗斯蒙特电磁流量计为圆形适配器和矩形适配器。

  二、电磁流量计适配器结构比较

  以下ANSYS(有限元分析软件)仿真程序用于验证在相同条件下,哪种形状产生的应力较小。由于验证中使用的变送器和传感器外壳是一致的,所以在仿真模型处理中不需要对整个电磁流量计进行处理,只需要进行局部仿真验证。由于电磁流量计应用在低振动的管道中,在测试电磁流量计时,基于IEC61298-3-2008,选择正弦扫频振动,其基本要求如下:扫频范围为10-57.5Hz,正弦扫频振动,* *大幅度为0.15mm,扫频速度为0.5 CT/min;扫频范围57.5-1000Hz,正弦扫频振动,* *大峰值加速度2G,扫频速度0.5 CT/min。模拟程序步骤如下:

  好,建立模型,使用三维软件Pro/E建立的三维模型导入到ANSYSWorkebench(协同仿真平台)中。建立模型时,只选择传感器的中间外壳和适配器。

  其次,静态应力分析用于分析仅施加重力加速度时的应力分布。

  第三,模态分析用于寻找共振的频率和模式。

  第四,谐波响应分析,分析共振时的应力分布,确定不良振动方向。

  圆形适配器焊接在传感器外壳上。这里只截取部分外壳进行分析。选择适配器和传感器外壳之间的连接区域。共振时其应力* *大,应力327MPa。矩形适配器也焊接在传感器外壳上,分析部分与圆形适配器相同。共振时应力* *大,为1700MPa,应力产生在矩形的拐角处,极易出现应力集中。

  至于共振频率的分析,所选模型的部分只是局部模型,所以模拟的共振频率并不完全符合实际,但其趋势是一致的。圆形转接结构* *大应力对应的共振频率为287.3Hz,矩形转接结构* *的共振频率为70.2Hz。

  三.结论

  通过以上ANSYS仿真分析,相同条件下,转接件形状对应力分布影响较大,圆形转接件应力分布更均匀,不易产生应力集中,应力峰值相对较小。此外,圆形适配器的谐振频率远高于方形适配器结构,这表明圆形适配器结构不太可能谐振。综上所述,在发生冲击的情况下,圆形适配器的结构会有更强的抗冲击性,更低的开裂风险,所以在设计适配器时,建议采用圆形适配器结构,不影响其他方面,避免选择矩形或方形适配器。

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