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    电磁流量计适配器形状对应力影响
    发布时间:2020-9-2 08:18:19

    摘要: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。在一体式电磁流量计中,由于电磁流量计的变送器部分比较重,在运输过程中或者管道发生振动的时候,要求适配器能够抵抗此时振动所产生的应力。适配器的结构形式直接影响了应力的分布,选择适当的适配器结构,能够极大地降低应力的分布,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--种测量导电性液体体积的仪表,由于具有无压损、可以测量较宽的流量范围、测量液体与温度无关以及成本比较低的优势,所以现在已经被广泛用于各种行业。从安装形式看,电磁流量计主要分为远程式电磁流量计和一体式电磁流量计。其中对于极其恶劣的工况,比如高腐蚀和高温的环境,客户一般定制一体式不锈.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采用不锈钢,所以变送器比较重,在运输过程中或者管道发生振动的时候,会导致变送器与传感器的连接部分的应力较大,如果应力大于材料的屈服应力,极有可能会导致变送器和传感器的连接部分发生断裂。流量计的结构抗振性由多方面因素决定,其中一个重要的因素就是适配器的结构,不同的适配器结构会产生不同的应力效果。
    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,传感器的外壳通常采用碳钢或者不锈钢材料,也有部分厂家采用了铝合金材料,在这里我们只针对于不锈钢材料的外壳进行分析。从安装形式看,电磁流量计分为远程式安装和一体式结构安装,一体式的电磁流量计的变送器直接安装在传感器上,那么适配器具体是指用于连接传感器和变送器的部分。一般适配器是焊接到传感器的外壳上,适配器与传感器外壳的连接结构大多分为两种,一种为圆形结构,一种为长方形结构。在市面上常见的几种国际品牌的电磁流量计中,西门子电磁流量计为圆形的适配器,科隆电磁流量计为圆形的适配器,罗斯蒙特电磁流量计为圆形结构的适配器和长方形结构的适配器。
    二、电磁流量计适配器结构比较
      下面通过ANSYS(有限元分析软件)仿真程序来去验证在同等的情况下哪一.种形状产生的应力更小。由于在验证的时候所采用的变送器和传感器外壳一致,所以在仿真模型的处理上,不用对整个电磁流量计进行处理,只需要对局部进行仿真验.证。由于电磁流量计所应用的区域位于具有较低振动的管道,所以在测试电磁流量计的时候,基于IEC61298-3-2008国际电工委员会标准规范,选择了2G的正弦扫频振动,其基本要求如下:扫频频率范围为10-57.5Hz,正弦扫频振动,最大振幅0.15mm,扫频速度0.5oct/min;扫频频率范围为57.5-1000Hz,正弦扫频振动,最大峰值加速度为2G,扫频速度0.5oct/min。仿真程序步骤如下:
    第一,模型建立,利用三维软件ProE所建立的三维模型导入到ANSYSWorkebench(协同仿真平台)中,模型建立的时候仅仅选择传感器的中间部分外壳和适配器。
    第二,静应力分析,用于分析仅仅施加重力加速度时的应力分布。
    第三,模态分析,用于查找共振的各个频率以及共振的模态。
    第四,谐响应分析,用于分析在共振情况下的应力分布情况,判定出最恶劣的振动方向。
      圆形的适配器是焊接到传感器外壳上的,在这里只是截取部分外壳进行分析,选择了适配器与传感器外壳的连接区域,在共振的时候,其应力最大,最大应力为327MPa。长方形的适配器同样也是焊接到传感器外壳上,所分析的部分同圆形的适配器是:一致的,在共振的时候,应力最大,其最大应力为1700MPa,最大应力产生在长方形的角上,极其容易发生应力集中。
      对于共振频率的分析,由于其选择模型的部分只为局部模型,所以仿真的共振频率是与实际不完全符合的,但是其趋势一致。圆形适配器结构最大应力对应的共振频率为287.3Hz,长方形适配器结构最大应力对应的共振频率为70.2Hz。
    三、结语
      通过.上面的ANSYS仿真分析,在同等情况下,适配器形状对于应力的分布有着很大的影响,圆形的适配器在应力分布.上更加均匀,同时也不容易产生应力集中,应力的峰值也比较小。此外,圆形的适配器.的共振频率远远高于方形的适配器结构,说明圆形的适配器的结构更加不容易发生共振。综上所述,在发生冲击的时候,圆形适配器的结构抵抗冲击性会更强,破裂风险会更低,所以在设计适配器的时候,在不影响其他方面的情况下,建议采用圆形的适配器结构,避免选择长方形或者方形的适配器。

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