基本介紹
- 中文名：流量計管
- 外文名：meter header
- 適用：測量液體
檢測方法,附著檢測實驗,密度標定實驗,附著檢測實驗,焊接工藝,關鍵要素的選取,根部熔深,Minitab分析結果,峰值電流與鎢極位置關係,焊縫外觀及氣保護效果,
檢測方法
針對科氏流量計振動管管內附著檢測困難的問題，提出一種基於密度測量的科氏流量計管內附著檢測方法。首先，在分析振動管振動頻率與管內液體密度之間關係的基礎上，採用基於相位匹配的算法實現頻率跟蹤，根據頻率的變化檢測管內是否附著；其次，通過配製不同密度的NaCl溶液標定了頻率和密度之間的關係，密度測量的相對誤差低於0.3%；最後，通過滴焊錫的方式進行了附著檢測實驗。
附著檢測實驗
利用測量振動管內液體密度變化判定管內是否有物附著，需要通過標定實驗來確定振動管振動頻率和管內液體密度之間的關係。
密度標定實驗
由於採用的科氏流量計測量對象是NaCl溶液，可以利用食用鹽和水配製不同密度的NaCl溶液用於密度測量的標定實驗。配製液體時，採用EL204－1C型高精度的電子天平測量液體質量，其測量範圍為0～220g，實際測量精度可達0.1mg；採用100mL的容量瓶測量液體體積，精度可達到0.01mL。通過ρ=m/V計算可得到液體的密度，根據有效數字的保留規則，配製的液體密度精度可達1mg/cm。
為了更準確地標定振動管振動頻率和管內液體密度之間關係，在實驗中採用“靜水法”測試，即在實驗時，使振動管內充滿液體，但液體不流動，可減小外界因素對頻率跟蹤的干擾(如壓力變化)，提高標定精度。利用基於相位匹配的頻率跟蹤算法實時跟蹤不同密度液體下振動管的振動頻率。
擬合曲線的線性度很好，判定係數R接近於1，且F檢驗機率值p遠小於顯著水平，說明回歸模型的擬合程度非常高，回歸方程高度顯著。為檢驗擬合所得的振動管振動頻率和管內液體密度關係的準確性，配製不同密度的 NaCl 液體用於檢驗密度測量精度。通過標定，密度測量精度高，可達3mg/cm，相對誤差低於0.3%。
附著檢測實驗
採用課題組研製的小流量差分檢測實驗系統進行模擬附著驗證實驗，該科氏流量計的振動管內徑0.18cm，長度40cm，通過計算，該科氏流量計對附著的測量解析度大約0.03g。
由於模擬管內附著實驗困難，通過在振動管外部滴焊錫的方式模擬附著。採用“靜水法”測量，減少了壓力變化等外界因素的影響，因此，附著於管內和管外效果可等效。
隨著振動管壁附著物的增加，振動管振動頻率降低，測量的密度增加，其結果和理論推導一致，則該方法是有效的。在套用中，可以通過測量振動管內液體密度來檢測管內是否有附著，且檢驗振動管的清洗效果。
焊接工藝
由於流量計內部獨特的結構設計，焊接需要在流量管內部進行，其最大難度在於該焊接過程不可觀測，且無法進行無損探傷，因此，需要對焊接工藝進行大量的試驗，以保證大批量生產時能夠取得合格的一致性高的焊縫，通Minita的DOE （試驗設計） 方法，成功地實現了最優工藝參數的選取，並通過了工藝評定。
關鍵要素的選取
首先列出影響焊縫質量的關鍵因素，然後逐條分析打分，最終選取最重要的4 個關鍵要素：
（1） 鎢極位置：從管接頭根部至鎢極中心的水平距離。因為管厚度差異大，若鎢極正對接頭，可能會將較薄的流量管燒穿，因此鎢極需要向較厚一側偏置一定的距離。
（2） 峰值電流：使用脈衝時處於峰值時的電流。
（3） 脈衝頻率：使用脈衝的頻率，由峰值時間和基值時間決定。
（4） 鎢極角度：鎢極尖端形成的角度。
根部熔深
對4個關鍵要素進行3個水平的範圍設定，將各要素的上下限設定好，輸入Minitab軟體以後，自動分配出要進行的試驗序列，一共要進行11組試驗。
Minitab分析結果
經Minitab軟體分析，主效應=0.036，互動效應=0.015，主效應及互動效應值均小於0.05，證明結果為可靠結果。
將鎢極位置定義為A， 峰值電流定義為B， 脈衝頻率定義為C， 鎢極角度定義為D，根部熔深定義為Y， 則：
Y=-141.484+83.3023A+0.981667B+1.96737C+0.468D-0.570833AB-0.983685AC-0.2875AD。
對最優結果進行再次試驗，並進行最佳化，得到最終的最優參數。
採用最優焊接工藝參數得到的巨觀金相。由此可見，該焊縫完全符合焊接工藝的要求，平均熔深達到了 0.98mm，為合格焊縫。
峰值電流與鎢極位置關係
進行了12 組試驗，得到了大量的巨觀金相圖，通過對這些金相圖熔深的分析，可以初步得到以下峰值電流與鎢極位置的二維相對關係以及焊縫的變化趨勢。
當鎢極位置距接頭很近時：電流小時，則熔深淺，有未焊透的風險；電流大時，則熔深大，但同時背面的佐證熔深也很大，因為沒有填充材料，所以背面有咬邊的風險，造成焊縫不合格。當鎢極位置距接頭很遠時：電流小時， 則熔深淺，在深度方向有未焊透的風險，同時在寬度方向還有焊縫錯位未焊到接頭的風險；電流大時，則熔深大，但熔深最深的位置不在接頭處，佐證熔深不可見，沒有背面咬邊的風險，但寬度方向，焊縫仍有錯位未焊到接頭的風險。
即由4個角連成較大的長方形，而得到的最優參數大概處於的長方形中心，因此，當峰值電流與鎢極位置圍繞著最優參數小範圍變化時，仍然可以得到合格的焊縫，說明了該工藝的包容性和穩定性。
焊縫外觀及氣保護效果
（1）為了使較大的長方形盒子更大，嘗試在最優參數的基礎上加入微小的焊槍擺動。
（2） 焊縫的外觀：氣體保護效果應使焊縫顏色達到AWSD18.2中5以上的水平， 通過進行不同預充氣時間下焊縫顏色的對比及氧分析儀的測試結果，最終確定氣體保護的時間。 結合工藝要點部分，對氣體保護的控制，隨著預充氣時間的延長，焊縫的保護效果逐漸改善，最終預充氣3min及以上，可以達到AWSD18.2中2~3 的水平， 滿足要求。
