罗茨气体流量计的结构设计

目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
1绪 论 1
1.1 引言 1
1.2 罗茨气体流量计的特点 1
1.３罗茨气体流量计的应用场合[3] 2
1.4 发展前景[5] 6
2罗茨气体流量计的工作及结构原理 7
2.1 罗茨气体流量计的工作原理[3] 7
2.2罗茨气体流量计的结构原理 7
2.2.1 罗茨气体流量计的结构原理[4] 7
2.2.2 罗茨气体流量传感器的结构 8
3罗茨气体流量计叶轮设计 11
3.1叶轮的叶型对加工的影响[8] 11
3.2叶轮叶型结构参数的确定[9] 11
4 导流器与传感器设计 16
4.1导流器的改进 16
4.2传感器的改进[13] 18
4.2.1 传感器的分类 18
4.2.2流体密度对传感器的影响 19
5 罗茨气体流量计中轴与轴承设计 20
5.1 罗茨气体轴的改进 20
5.2 罗茨气体流量计中轴承的结构改进 21
6流量计硬件电路设计 24
6.1流量传感变送模块 24
6.2AT89C51单片机 25
6.3键盘液晶显示部分 29
6.3.1 键盘模块 29
6.4通信模块 29
6.4.1RS-485简介 30
6.4.2串行通信协议介绍 30
6.4.3接口电路设计 31
7 软件部分设计 32
7.1 主程序设计 32
7.2 中断程序 33
7.3 流量检测程序 34
7.4 功能模块程序 35
结 论 37
参考文献 38
2罗茨气体流量计的工作及结构原理
2.1 罗茨气体流量计的工作原理[3]
罗茨气体流量计是将罗茨气体置于被测流体中，当气体进入流量计时，在特殊结构整流器的作用下得到整流并加速，在一定流量范围内罗茨气体的角速度和流量成正比。利用电磁感应原理感应出与流体体积流量成正比的脉冲信号，该信号经前置放大器放大，整形后将得到实际流量，并显示在LCD屏上；如果同温度压力传感器检测到的信号一起输入智能流量积算仪进行运算处理，将得到标准状况下的流量，并显示于LCD屏上。
2.2罗茨气体流量计的结构原理
叶轮式流量计是一种速度式流量计，主要有罗茨气体流量计、分流旋翼流量计、水表和叶轮风速计等。罗茨气体流量计时叶轮式流量计的主要品种，在国际上已有近半个世纪的工业应用历史，我国从60年代开始生产，已形成全系列化仪表。它利用置于流体中的叶轮的旋转角速度与流体流速成比例关系，通过测量叶轮的转速来反映通过管道的体积流量大小，是目前流量仪表中比较成熟的高精度仪表。罗茨气体流量计有罗茨气体流量传感器和流量显示仪表组成，可实现瞬时流量和累积流量的计量。传感器输出与流量成正比的脉冲频率信号，该信号通过传输线路远离传送仪表，便于累计和显示。此外传感器输出的脉冲频率信号可以单独与计算机配套使用，有计算机代替流量显示仪表实现密度或温度、压力补偿，显示质量流量或气体体积流量。本类仪表适用于流体总量的测量。如今，罗茨气体流量计已在石油、化工、科研、国防和计量等各部门中获得广泛应用。
2.2.1 罗茨气体流量计的结构原理[4]
罗茨气体流量传感器的结构如下图2—2所示。它主要由仪表壳体1，前后导向架组件2和4，叶轮组件3和信号检测放大器6组成。当被测流体通过罗茨气体流量传感器时，流体通过导流器冲击罗茨气体叶片，由于罗茨气体的叶片与流体流向间有一倾角，流体的冲击力对罗茨气体产生转动力矩，使罗茨气体克服机械摩擦阻力矩和流动阻力矩而转动。实践表明，在一定的流量范围内，对于一定的流体介质粘度，罗茨气体的旋转角速度与通过罗茨气体的流量成正比。所以，可以通过测量罗茨气体的旋转角速度来测量流量。
罗茨气体的旋转角速度一般都是通过安装在传感器壳体外面的信号检测放大器用磁电感应的原理来测量转换的。当罗茨气体转动时，罗茨气体上由YL401制成的螺旋形叶片依次接近和离开处于管壁外的磁电感应线圈，周期性地改变感应线圈磁回路的磁阻，是通过线圈的磁通量发生周期性的变化而产生与流量成正比的脉冲电信号。此脉冲信号经信号检测放大器放大整形后送至显示仪表（或计算机）显示流体流量或总量。