质量流量计测量

一、主要特点

    1、能够直接测量流体的质量流量（这对能源的计量和化学反应等生产过程检测控制具有重要意义）

    2、测量准确度高（测量准确度可保证在0.1%～0.5%）

    3、可测比较大，一般保证基本准确度的可测比为10:1或20:1

    4、应用范围广，除正常的流体测量外还可测量一般流体测量仪表较难测量的工业介质，如高粘度流体、各种浆液、悬浮液等

    5、可在线测量被测介质的密度、温度等参数，并以此派生测量溶液中溶质的浓度

    6、安装要求不高，对上下游直管段没有什么要求

    7、运行可靠、维修率低

二、应用领域

    质量流量计的特点确定了流量计可以在下述领域中得到广泛的应用：

    流体能源、流体原料、产品的计量，例如石油、化工原料及产品的装车（装船）、卸车（卸船）的计量及包装计量；

    石油、化工、食品、医药行业生产过程对物料的精准计量、控制；

    高粘度物料的在线计量，例如沥青、重油、油脂的计量；

    有悬浮物及固体颗粒物物料的计量，例如水泥浆、石灰浆的计量；

    易凝固物料的保温计量，例如沥青等易凝固物料的计量实现保温状态工作；

    中高压气体的精确计量，例如CNG石油天然气的计量；

    微小流量测量，例如精细化工及医药行业微小流量的测量；

    在线测量介质的密度，并以此派生出测量溶液的溶质所含的浓度，例如石灰浆液石灰浓度测量；

    超低温介质流量的测量，例如液氮、液氧等液化气的测量；

    高温介质的流量测量，例如高温油（温度可达200～300℃）的测量；

    高压介质的流量测量，例如石油钻井固井用水泥浆流量的测量（高压几十MPa)等等。

三、工作原理

当一个位于以P为固定点（旋转中心）作旋转运动的管子内的质点做朝向旋转中心或离向旋转中心的运动时，将产生一惯性力，原理如图1.1：

图中质量为δ_m的质点以匀速υ在管道内向右运动，而管道围绕固定点P以角速度ω旋转。此时这个质点将获得两个加速度分量：

1、法向加速度α_r（向心加速度），其量值等于ω²r,其方向朝向P点。

2、切向加速度α_t(科里奥利加速度)，其量值等于2ωυ，方向与α_r 垂直。

由切向加速度产生的作用力称为科里奥利力，其大小等于Fc=2ωυδ_m。在图1.1中流体

δ_m=ρA×ΔX,因此科氏力可以表示为：

ΔFc=2ωυ×δm=2ω×υ×ρ×A×ΔX=2ω×δqm×ΔX

式中 A   为管道内截面积

 δqm=δdm/dt=υρA

对于特定的旋转管道，其频率特性是一定的，ΔFc仅取决于δqm 。因此直接或间接测量科氏力就可以测量质量流量。科氏原理质量流量计就是根据上述原理工作的。

实际的流量传感器并非实现旋转运动，而代之以管道振动。其原理示意如图1.2、图1.3、图1.4所示。一个弯管道的两端被固定，在两个固定点的中间位置给管道施加振动力(按管道的谐振频率)，使其以固定点为轴以其自然频率ω振动。当管道内没有流体流动时，管道只受外加振动力作用，管道两个半段振动方向相同，没有相位差。当有流体流动时受管道内流动的介质质点科氏力Fc的影响（在管道的两个半段科氏力F1、F2大小相等、方向相反图1.2），管道的两个半段按相反的方向发生扭动，产生相位差（图1.3、图1.4），这一相位差同质量流量成正比。传感器的设计就是把科氏力的测量转为对振动管两侧相位时差的测量，这就是科氏质量流量计的工作原理。

第二部分 传感器

一、传感器的结构及其特点

 1.传感器外形结构

 质量流量计传感器,根据振管结构分为U型结构及三角型结构：

 DN20至 DN200传感器结构为U型管结构，

 DN3至 DN15为三角形结构。

 U型结构及三角形传感器结构外形如下图所示。                

   2. 传感器结构

    （1）普通型传感器结构如右图所示。

    传感器由测量管、测量管驱动装置、位置检测器、支撑结构、温度传感器、壳体等几部分组成。

①支撑结构：测量管固定在支撑结构上，作为振动系统的震动轴心。

②测量管（振动管）：由两根平行弯管组成。

③位置检测器：用于检测测量管的扭曲变化。

④驱动装置：产生电磁力，用以驱动测量管，使其以接近谐振频率振动。

⑤壳体：保护测量管和驱动、检测装置。

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