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質量流量計的發展與應用

時間:2016-02-02 09:44 來源: 作者:任桂山
無論是容積式還是速度式流量計,其測量結果均為體積流量。當需要質量流量時,需增加計算因子密度ρ。我們知道,流體密度將受壓力、溫度的制約,若由體積流量換算成標準質量流量時,其密度因子ρ必須考慮壓力及溫度修正。一段時間內的總量是由瞬時流量累加出來的結果。按計量法則,求取瞬時質量流量時,所采用的密度因子也應是瞬時對應的。若在以后人為添加非該時間點的密度因子參加運算,則無法正確表述該點的真實量值。
質量流量計的分類
在需要計量結果為質量流量時,人們希望流量計能直接測量流體的質量,而不是借助后期的人為因素。質量流量計的研發和生產就滿足了現代工業這一需求。質量流量計可分為兩類,直接式質量流量計和間接式質量流量計。直接式質量流量計是指轉換器能直接輸出反映質量流量的電信號,無須添加狀態參數(壓力、溫度)和物性參數(粘度、密度)的修正過程。間接式質量流量計又可分為兩類:一類是組合式,另一類是補償式。
組合式質量流量計在測量過程中同時測量體積流量以及密度,然后通過信號處理及運算單元進行量值擬合,最終輸出反映質量流量的電信號。補償式質量流量計在測量過程中同時測量體積流量以及介質狀態參數(壓力、溫度),然后通過介質密度與狀態參數的物理關系,由運算單元求取密度值,再經量值擬合過程,最終輸出反映質量流量的電信號。
間接式質量流量計是早期應用的一種質量測量方法,由于介質密度在工況條件下與狀態參數的物理關系極為復雜,數學關系呈非線性,修正時必須采用試驗列表法檢索求出,其最終測量結果無法滿足準確度要求,所以,在工業計量中有必要采用直接式質量流量計進行測量。
 
科里奧利質量流量計簡介
科里奧利質量流量計是一種利用流體在封閉管道內流動時,能產生與流量成正比的科里奧利力原理制成的直接式質量流量計。科里奧利質量流量計是基于牛頓第二運動定律,即F = ma而研發的,從該公式得出的重要概念是: “只有對物體施加力,才能改變物體原來的的運動狀態”。
若能測取到科里奧利力即可求出質量流量。但使被測管道以角速度ω繞軸向旋轉,在工業應用中顯然是不切實際的,為此很長時間內質量流量計的研究僅限于理論上探討。直到人們發現,管道繞軸向上下做規則振動也能產生科里奧利力時才解決了結構問題,因而也推動了質量流量計商業化的進程。
經過多年研發,質量流量計已有多種形式,根據結構形狀可分為,直管型、彎管型、單管型、多管型(一般為雙管型)等。
 
科里奧利質量流量計特點
科里奧利質量流量計因其測量原理先進,自問世以來受到計量界廣泛歡迎和推崇,與其它流量計相比有以下優點:測量準確度高、性能穩定,真正實現了質量流量直接測量,且不受其它物理參數影響。一般講,計量準確度可達±0.2%~±0.4%;重復性可達±0.1%。;由于測量時不接觸被測流體,介質適應性較好,可廣泛用于石油產品、化工漿體、造紙行業、食品行業、較高懸濁液以及高粘度其它牛頓流體質量流量測量;不受流動狀態影響,無論流體以層流或湍流流動時,都不影響計量準確度。基于上述原因,科里奧利質量流量計對流速不敏感,所以不必苛求較長直管段,給安裝帶來較大方便;量程范圍較大,一般可做到10:1~50:1,有的高達100:1;可進行多參數測量,在測量質量流量時,還可測量流體密度、體積流量等。
然而任何儀表都有局限性和弱點,科里奧利質量流量計也不例外。不能測量介質密度較低的流體,如低壓氣體或氣液兩相流體;對外界振動較敏感,安裝和固定有較高要求;由于測量方法及結構限制,不能用于大口徑流量測量,目前檢測管的直徑僅限于DN200mm以下;價格昂貴,一般為同口徑電磁流量計的3~5倍;雙管型流量計體積和重量較大,壓損也大。
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