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:
很好,模型建立,利用三维软件Pro/E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。
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