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科里奧利質(zhì)量流量計介紹

來源:上海愛麟自動化設(shè)備有限公司   2017年07月19日 14:47  

 

科里奧利質(zhì)量流量計(Coriolis Mass Flowmeter)簡稱科氏力流量計,是利用流體在振動管中流動時,將產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力的原理測量的。由于它實現(xiàn)了真正意義上的高精度的直接流量測量,具有抗磨損、抗腐蝕、可測量多種介質(zhì)及多個參數(shù)等諸多優(yōu)點,現(xiàn)已在石油化工、制藥、食品及其他工業(yè)過程中廣泛應(yīng)用。 

科氏力質(zhì)量流量計計量準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠,在需要對流體進(jìn)行計量或控制的場合選用較多,但其售價較高,在不需要計量及控制的場合一般選用其他質(zhì)量流量計代替??剖狭|(zhì)量流量計對于液體和氣體都可選用,但是在現(xiàn)場應(yīng)用中,氫氣流量的測量一般都選用熱式質(zhì)量流量計。 

  1. 科里奧利質(zhì)量流量計工作原理

科氏力流量計由傳感器和變送器兩大部分組成。其中傳感器用于流量信號的檢測,主要由分流器、測量管、驅(qū)動、檢測線圈和驅(qū)動、檢測磁鋼構(gòu)成,如圖所示。

 

變送器用于傳感器的驅(qū)動和流量檢測信號的轉(zhuǎn)換、運算及流量顯示、信號輸出,變送器主要有電源、驅(qū)動、檢測、顯示等部分電路組成。所有流量計都必須人為地建立一個旋轉(zhuǎn)體系,以雙“U”型測量管傳感器為例,用電磁驅(qū)動的方法使“U”型測量管的回彎部分作周期性的微小振動。這相當(dāng)于使“U”型管繞一個固定軸(OO 軸)作周期性時上時下的旋轉(zhuǎn),其旋轉(zhuǎn)方向周期性的變化,像鐘擺一樣運動。“U”型管的出入口段被固定,這樣就建立一個以“U”形管出入口段為固定軸的旋轉(zhuǎn)體系。傳感器力學(xué)分析如圖所示。

 

當(dāng)測量管向上振動但無流體流過時,運用右手螺旋法則,四指指向旋轉(zhuǎn)方向,則大拇指指向的方向為外加驅(qū)動的圓頻率ω。當(dāng)流體流入“U”形管時,由于慣性,流體將反抗“U”形測量管強加給它的垂直動量的改變:在“U”形管的入口段,在管子向上振動期間,流體將壓管子向下,而在“U”形管的出口段,流體將推管子向上,于是測量管被扭曲如圖所示。

 

這就是科里奧力的作用結(jié)果。右手定則可以確定科里奧力的方向,當(dāng)大拇指代表ω 方向,食指代表V方向,則中指的反方向即為科氏力Fc 的方向。在圖2中,F(xiàn)c′和的箭頭表示科氏力的方向。當(dāng)“U”形管被向下驅(qū)動時(ω 方向反向),則Fc 和Fc′ 亦反向。通過力學(xué)公式推導(dǎo),可得到質(zhì)量流量的表達(dá)式如式(1)所示:

 

 

  1. 科里奧利質(zhì)量流量計的選用

由于科里奧利質(zhì)量流量計是一種直接式質(zhì)量流量計,因而具有許多其他流量計*的優(yōu)點: 

(1)實現(xiàn)了真正的、高精度的直接質(zhì)量流量測量。精度一般可達(dá)0.1%~0.2%,重復(fù)性優(yōu)于0.1%。 

(2)可以測量多種介質(zhì),如油品、化工介質(zhì)、造紙黑液、槳體及天然氣等。 

(3)流體的介質(zhì)密度、黏度、溫度、壓力、導(dǎo)電率、流速分布等特性對測量結(jié)果影響較小。 

(4)無可動部件,流量管內(nèi)無障礙物,便于維護(hù)。 

科氏力流量計的選擇一般主要考慮其性能和可靠性。性能包括各種指標(biāo),如準(zhǔn)確度、量程利用率、壓力損失和量程能力等??煽啃孕枰獙嵺`的檢驗。 

準(zhǔn)確度主要包括:偏差、重復(fù)性、線性和回滯。有3種描述方式:流量百分比準(zhǔn)確度、滿量程準(zhǔn)確度和帶零穩(wěn)點穩(wěn)定度的準(zhǔn)確度。不同的廠家可能以不同的方式給出,比較時應(yīng)考慮到這一點。其中帶零點穩(wěn)定度的準(zhǔn)確度更能體現(xiàn)科氏力流量計在整個流量范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度,因為零點穩(wěn)定度表示了流量計測量實際零流量的能力。

根據(jù)操作條件和傳感器的zui大流量,預(yù)選出傳感器的規(guī)格(公稱管徑),計算出壓力損失是選型工作的一個重要環(huán)節(jié)。不實際的高流量會引起高的壓力損失,但由于靈敏度高,準(zhǔn)確度就好。相反,低流量會使壓力損失降低,靈敏度低,準(zhǔn)確度較差。所以,選擇的時候要綜合考慮,在盡可能低的壓力損失下得到高的流量靈敏度和準(zhǔn)確度。 

量程能力(相對mA 輸出,zui大量程和zui小量程的比值)也是一個考慮因素。如果使用mA 輸出信號的話,與許多其他常規(guī)儀表的選擇一樣。量程利用率(額定流量與瞬時流量的比值)也很重要,一般可通過廠家給出的科氏力流量計在各種流速下的量程利用率、壓力損失和準(zhǔn)確度曲線來計算其在給定應(yīng)用中的性能。

科里奧利質(zhì)量流量計的安裝 

3、從質(zhì)量流量計的工作原理可知,流量計的安裝有以下一些要求: 

(1)傳感器和變送器出廠前是配套標(biāo)定的,安裝時須一一對應(yīng)。如果更換了變送器,又沒有重新配套標(biāo)定,雖可通過組態(tài)重新輸入使系統(tǒng)參數(shù)運行,但卻可能產(chǎn)生一定的系統(tǒng)誤差。 (2)傳感器、變送器及電纜安裝應(yīng)盡量避免電磁干擾,如遠(yuǎn)離大型電動機、繼電器等。 (3)傳感器振管內(nèi)應(yīng)保證充滿被測介質(zhì),盡量避免夾氣。例如,可在流量計前安裝消氣器,提高出口備壓等;針對不同性質(zhì)的被測介質(zhì),有T 型、倒T型及旗式等3 種安裝方式。 (4)為保證流體均勻、均質(zhì)地通過振管,傳感器應(yīng)安裝在節(jié)流裝置、阻流元件之前,或是安裝在一定長度的直管段之后。 

(5)傳感器法蘭前后6~10倍管徑長度處必須加裝具有足夠剛度和質(zhì)量的支撐,且支撐必須與管線可靠固定,避免管道振動干擾振管振動,引起測量誤差。 

(6)安裝時傳感器與管道要同軸對準(zhǔn),無論軸向還是徑向,均應(yīng)盡量做到無應(yīng)力安裝。 綜上所述,科氏力流量計是一種新型的流量測量儀表;它具有其它流量計所沒有的一些優(yōu)點,測量精度僅與傳感器左右檢測時間差信號有關(guān),因此在很多領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但使用環(huán)境振動不能太大,且要正確地設(shè)計選型及安裝。

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