應(yīng)用
·流體能源、流體原料、產(chǎn)品的計(jì)量,例如石油、化工原料及產(chǎn)品的裝車(裝船)、卸車(卸船)的計(jì)量及包裝計(jì)量;
·石油、化工、食品、醫(yī)藥行業(yè)生產(chǎn)過程對物料的精準(zhǔn)計(jì)量、控制; 高粘度物料的在線計(jì)量,例如瀝青、重油、油脂的計(jì)量;
·有懸浮物及固體顆粒物物料的計(jì)量,例如水泥漿、石灰漿的計(jì)量;
·易凝固物料的保溫計(jì)量,例如瀝青等易凝固物料的計(jì)量實(shí)現(xiàn)保溫狀態(tài)工作; 中高壓氣體的準(zhǔn)確計(jì)量,例如 CNG 石油天然氣的計(jì)量;
·微小流量測量,例如精細(xì)化工及醫(yī)藥行業(yè)微小流量的測量;
·在線測量介質(zhì)的密度,并以此派生出測量溶液的溶質(zhì)所含的濃度,例如石灰漿液石灰濃度 測量;
·超低溫介質(zhì)流量的測量,例如液氮、液氧等液化氣的測量;
·高溫介質(zhì)的流量測量,例如高溫油(溫度可達(dá) 200~300℃)的測量;
·高壓介質(zhì)的流量測量,例如石油鉆井固井用水泥漿流量的測量(高壓幾十 MPa)等等。
工作原理
當(dāng)一個位于以 P 為固定點(diǎn)(旋轉(zhuǎn)中心)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的管子內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)做朝向旋轉(zhuǎn)中心或離向旋轉(zhuǎn)中心的運(yùn)動時,將產(chǎn)生一慣性力,原理如圖 1.1:
圖中質(zhì)量為δm 的質(zhì)點(diǎn)以勻速υ在管道內(nèi)向右運(yùn)動,而管道圍繞固定點(diǎn) P 以角速度ω旋轉(zhuǎn)。此時這個質(zhì)點(diǎn)將獲得兩個加速度分量:
1、法向加速度α (向心加速度),其量值等于ω2r,其方向朝向 P 點(diǎn)。
2、切向加速度αt(科里奧利加速度),其量值等于 2ωυ,方向與αr 垂直。
由切向加速度產(chǎn)生的作用力稱為科里奧利力,其大小等于 Fc=2ωυδm。在圖 1.1 中流體 δm=ρA×ΔX,因此科氏力可以表示為: ΔFc=2ωυ×δm=2ω×υ×ρ×A×ΔX=2ω×δqm×ΔX
式中 A 為管道內(nèi)截面積δqm=δdm/dt=υρA
對于特定的旋轉(zhuǎn)管道,其頻率特性是一定的,ΔFc 僅取決于δqm 。因此直接或間接測量科氏力就可以測量質(zhì)量流量??剖显碣|(zhì)量流量計(jì)就是根據(jù)上述原理工作的。
實(shí)際的流量傳感器并非實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,而代之以管道振動。其原理示意如圖 1.2、圖 1.3、圖 1.4 所示。一個彎管道的兩端被固定,在兩個固定點(diǎn)的中間位置給管道施加振動力(按管道的諧振頻率),使其以固定點(diǎn)為軸以其自然頻率ω振動。當(dāng)管道內(nèi)沒有流體流動時,管道只受外加振動力作用,管道兩個半段振動方向相同,沒有相位差。當(dāng)有流體流動時受管道內(nèi)流動的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)科氏力 Fc 的影響(在管道的兩個半段科氏力 F1、F2 大小相等、方向相反圖 1.2), 管道的兩個半段按相反的方向發(fā)生扭動,產(chǎn)生相位差(圖 1.3、圖 1.4),這一相位差同質(zhì)量流量成正比。傳感器的設(shè)計(jì)就是把科氏力的測量轉(zhuǎn)為對振動管兩側(cè)相位時差的測量,這就是科氏質(zhì)量流量計(jì)的工作原理。
特點(diǎn)
1、能夠直接測量流體的質(zhì)量流量(這對能源的計(jì)量和化學(xué)反應(yīng)等生產(chǎn)過程檢測控制具有重要意義)
2、測量準(zhǔn)確度高(測量準(zhǔn)確度可保證在 0.1%~0.5%)
3、可測比較大,一般保證基本準(zhǔn)確度的可測比為 10:1 或 20:1
4、應(yīng)用范圍廣,除正常的流體測量外還可測量一般流體測量儀表較難測量的工業(yè)介質(zhì), 如高粘度流體、各種漿液、懸浮液等
5、可在線測量被測介質(zhì)的密度、溫度等參數(shù),并以此派生測量溶液中溶質(zhì)的濃度
6、安裝要求不高,對上下游直管段沒有什么要求
7、運(yùn)行可靠、維修率低二、應(yīng)用領(lǐng)域
測量范圍
傳感器選型
轉(zhuǎn)換器型號