質(zhì)量流量計(jì)的發(fā)展與應(yīng)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(jì),其測量結(jié)果均為體積流量。當(dāng)需要質(zhì)量流量時,需增加計(jì)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(biāo)準(zhǔn)質(zhì)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(nèi)的總量是由瞬時流量累加出來的結(jié)果。按計(jì)量法則,求取瞬時質(zhì)量流量時,所采用的密度因子也應(yīng)是瞬時對應(yīng)的。若在以后人為添加非該時間點(diǎn)的密度因子參加運(yùn)算,則無法正確表述該點(diǎn)的真實(shí)量值。
質(zhì)量流量計(jì)的分類
在需要計(jì)量結(jié)果為質(zhì)量流量時,人們希望流量計(jì)能直接測量流體的質(zhì)量,而不是借助后期的人為因素。質(zhì)量流量計(jì)的研發(fā)和生產(chǎn)就滿足了現(xiàn)代工業(yè)這一需求。質(zhì)量流量計(jì)可分為兩類,直接式質(zhì)量流量計(jì)和間接式質(zhì)量流量計(jì)。直接式質(zhì)量流量計(jì)是指轉(zhuǎn)換器能直接輸出反映質(zhì)量流量的電信號,無須添加狀態(tài)參數(shù)(壓力、溫度)和物性參數(shù)(粘度、密度)的修正過程。間接式質(zhì)量流量計(jì)又可分為兩類:一類是組合式,另一類是補(bǔ)償式。
組合式質(zhì)量流量計(jì)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(yùn)算單元進(jìn)行量值擬合,最終輸出反映質(zhì)量流量的電信號。補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)在測量過程中同時測量體積流量以及介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)(壓力、溫度),然后通過介質(zhì)密度與狀態(tài)參數(shù)的物理關(guān)系,由運(yùn)算單元求取密度值,再經(jīng)量值擬合過程,最終輸出反映質(zhì)量流量的電信號。
間接式質(zhì)量流量計(jì)是早期應(yīng)用的一種質(zhì)量測量方法,由于介質(zhì)密度在工況條件下與狀態(tài)參數(shù)的物理關(guān)系極為復(fù)雜,數(shù)學(xué)關(guān)系呈非線性,修正時必須采用試驗(yàn)列表法檢索求出,其最終測量結(jié)果無法滿足準(zhǔn)確度要求,所以,在工業(yè)計(jì)量中有必要采用直接式質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行測量。
科里奧利質(zhì)量流量計(jì)簡介
科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是一種利用流體在封閉管道內(nèi)流動時,能產(chǎn)生與流量成正比的科里奧利力原理制成的直接式質(zhì)量流量計(jì)??评飱W利質(zhì)量流量計(jì)是基于牛頓第二運(yùn)動定律,即F = ma而研發(fā)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(yùn)動狀態(tài)”。
若能測取到科里奧利力即可求出質(zhì)量流量。但使被測管道以角速度ω繞軸向旋轉(zhuǎn),在工業(yè)應(yīng)用中顯然是不切實(shí)際的,為此很長時間內(nèi)質(zhì)量流量計(jì)的研究僅限于理論上探討。直到人們發(fā)現(xiàn),管道繞軸向上下做規(guī)則振動也能產(chǎn)生科里奧利力時才解決了結(jié)構(gòu)問題,因而也推動了質(zhì)量流量計(jì)商業(yè)化的進(jìn)程。
經(jīng)過多年研發(fā),質(zhì)量流量計(jì)已有多種形式,根據(jù)結(jié)構(gòu)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(zhì)量流量計(jì)特點(diǎn)
科里奧利質(zhì)量流量計(jì)因其測量原理先進(jìn),自問世以來受到計(jì)量界廣泛歡迎和推崇,與其它流量計(jì)相比有以下優(yōu)點(diǎn):測量準(zhǔn)確度高、性能穩(wěn)定,真正實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量流量直接測量,且不受其它物理參數(shù)影響。一般講,計(jì)量準(zhǔn)確度可達(dá)±0.2%~±0.4%;重復(fù)性可達(dá)±0.1%。;由于測量時不接觸被測流體,介質(zhì)適應(yīng)性較好,可廣泛用于石油產(chǎn)品、化工漿體、造紙行業(yè)、食品行業(yè)、較高懸濁液以及高粘度其它牛頓流體質(zhì)量流量測量;不受流動狀態(tài)影響,無論流體以層流或湍流流動時,都不影響計(jì)量準(zhǔn)確度。基于上述原因,科里奧利質(zhì)量流量計(jì)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(dá)100:1;可進(jìn)行多參數(shù)測量,在測量質(zhì)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(diǎn),科里奧利質(zhì)量流量計(jì)也不例外。不能測量介質(zhì)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(jié)構(gòu)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(jì)的3~5倍;雙管型流量計(jì)體積和重量較大,壓損也大。