韩彦龙

(承德石油高等专科学校 机械工程系，河北　承德　067000)

电浮筒液位计具有精度高、测量温度范围广等优点，被广泛应用于生产塔、过程罐、反应釜的液位测量[1，2]。扭力管选用inconel625材料，是保证液位计测量精度的核心零部件。inconel625材料是以Mo、Nb为主要强化元素的固溶强化镍基合金，其在650 ℃以下具有良好的持久性能、疲劳性能及抗氧化和抗腐蚀性能，1 050 ℃以内具有良好强度和韧性[3-5]，被广泛应用于仪器仪表设备。

1　理论计算

inconel625材料各成分质量分数和扭力管基本参数分别如表1、表2所示。

表2　扭力管基本参数

2　有限元静力学分析

2.1　扭力管有限元模型

运用solidworks软件建立扭力管实体模型，导入ansys软件。扭力管各参数设置如下，密度8 440 kg/m3，弹性模量205 GPa，泊松比0.308。选用Solid95单元对实体模型划分网格得到扭力管有限元模型，共包含17 685个单元，35 449个节点，如图1所示。

2.2　加载

由电浮筒液位计正常工作时受载情况可知，扭力管右截面节点全约束，左截面受工作扭矩T作用，具体扭矩加载过程如下[6]：

1)左截面圆心处创建节点，并分配质量单元mass21；

2)对该节点施加z方向工作扭矩T；

3)左截面上所有节点建立组件；

4)用crig命令实现中心节点和组件节点局部区域刚化，得到加载模型如图2示。

2.3　结果分析

1)应力分布

2)变形图

3　结论

1)正常工作时，电浮筒液位计扭力管最大切应力和单位长度扭转角理论值为73.17 MPa和0.309 rad/m，分别低于inconel625材料许用值；

2)对扭力管进行有限元静力学分析，得到扭力管最大切应力和单位长度扭转角为74.6 MPa和0.311 rad/m，与理论值间误差分别为1.95%和0.65%，仿真结果可靠；

3)选用外径6 mm、长度286 mm、壁厚1.2 mm的inconel625材料等径扭力管，强度和刚度均满足设计要求。

参考文献：

[1]崔盟军，杨洋，杨华丽，等．基于HART协议的电浮筒液位计的开发与应用[J]．中国仪器仪表，2016(10)：47-49．

[2]闫涛，田乐，梁燕飞，等．浮筒液位计扭力管改进研究[J]．中国仪器仪表，2014(S1)：189-192．

[3]岳彩旭，黄翠,刘二亮．永磁电机转子护套用高温合金Inconel625切削性能仿真与试验研究[J]．大电机技术，2017(1)：45-50．

[4]叶赟，何国球，戴礼权，等．硫酸盐条件下Inconel 625合金的热腐蚀行为研究[J]．金属功能材料，2016(6)：33-38．

[5]黄运聪，冉红，曹曾，等．HL-2M真空室用Inconel 625材料性能研究[J]．核聚变与等离子体物理,2016(3)：237-242．

[6]韩彦龙．空分压缩机多机组轴系模态分析[J]．承德石油高等专科学校学报，2015(1)：21-24．