一體式科里奧利質(zhì)量流量計
產(chǎn)品介紹
一體式科里奧利質(zhì)量流量計是一種利用流體在振動管道中流動時產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理來直接測量質(zhì)量流量的裝置,由流量檢測元件和轉(zhuǎn)換器組成。實現(xiàn)了質(zhì)量流量的直接測量,具有高精度,可測多重介質(zhì)和多個工藝參數(shù)的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于石化,制藥,食品等行業(yè)。
流體為了反抗這種強(qiáng)迫振動,會給管子一個與其流動方向垂直的反作用力,在這種被叫做科里奧利效應(yīng)力的作用下,管子的震動不同步了,入口段管與出口段管在振動的時間先后商會出現(xiàn)差異,(差異是由于入口段和出口段流體流向是相反的),這叫做相位時間差。這種差異與流過管子的流體質(zhì)量流量的大小成正比。如果通過電路能檢測出這種時間差異的大小,則就能將質(zhì)量流量的大小給確定了。這種流量計被稱作科里奧利直接質(zhì)量流量計,它與世界上目前在用的幾十種常規(guī)容積式流量計的大不同是它測的質(zhì)量的大小,使用的單位是kg/h。用質(zhì)量(如千克)作單位的流量計比用容積(如立升或立方米)作單位的容積式流量計要準(zhǔn)確和恒定。因為質(zhì)量是遵循守恒定律的。
科氏力質(zhì)量流量計的發(fā)明是科技界苦苦求索幾十年的結(jié)果,它不但具有準(zhǔn)確性、重復(fù)性、穩(wěn)定性,而且在流體通道內(nèi)沒有阻流元件和可動部件,因而其可靠性好,使用壽命長,還能測量高粘度流體和高壓氣體的流量。現(xiàn)在汽車用的清潔燃料壓縮天然氣(CNG)的計量就是靠它測準(zhǔn)的,而在石油、化工、冶金、建材、造紙、醫(yī)藥、食品、生物工程、能源、航天等工業(yè)部門,其應(yīng)用也越來越廣泛。它的問世帶來了流體測量技術(shù)的一次深刻變革,被專家譽(yù)為是21世紀(jì)的主流流量計。
測量原理
一臺質(zhì)量流量計的計量系統(tǒng)包括一臺傳感器和一臺用于信號處理的變送器。Rosemount質(zhì)量流量計依據(jù)牛頓第二定律:力=質(zhì)量×加速度(F=ma),當(dāng)質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)以速度V在對P軸作角速度ω旋轉(zhuǎn)的管道內(nèi)移動時,質(zhì)點(diǎn)受兩個分量的加速度及其力:
(1)法向加速度,即向心加速度αr,其量值等于2ωr,朝向P軸;
(2)切向角速度αt,即科里奧利加速度,其值等于2ωV,方向與αr垂直。由于復(fù)合運(yùn)動,在質(zhì)點(diǎn)的αt方向上作用著科里奧利力Fc=2ωVm,管道對質(zhì)點(diǎn)作用著一個反向力-Fc=-2ωVm。
當(dāng)密度為ρ的流體在旋轉(zhuǎn)管道中以恒定速度V流動時,任何一段長度Δx的管道將受到一個切向科里奧利力ΔFc:ΔFc=2ωVρAΔx(1)
式中,A—管道的流通截面積。
由于存在關(guān)系式:mq=ρVA
所以:ΔFc=2ωqmΔx(2)
因此,直接或間接測量在旋轉(zhuǎn)管中流動流體的科里奧利力就可以測得質(zhì)量流量。
安裝使用
為了使科里奧利質(zhì)量流量計能正常、安全和高性能地工作,正確地安裝和使用是非常重要。這里包括機(jī)械安裝、電氣安裝和使用維護(hù)。
(1)安裝
機(jī)械安裝應(yīng)注意這樣幾個問題:
a.流量傳感器應(yīng)安裝在一個堅固的基礎(chǔ)上。內(nèi)徑小于10mm的小口徑質(zhì)量流量計安裝在平衡堅硬和無振動的底面上,如墻面、地面或?qū)iT的基礎(chǔ)。如果在高振動環(huán)境使用,應(yīng)注意對基礎(chǔ)的振動吸收,而且傳感器進(jìn)出口與管道之間應(yīng)用柔性管道連接;較大口徑的流量計直接安裝在工藝管道上,應(yīng)用管卡和支撐物將流量計牢牢地固定。
b.為防止CMF間的相互影響,在多臺流量計串聯(lián)或并聯(lián)使用時,各流量傳感器之間的距離應(yīng)足夠遠(yuǎn),管卡和支撐物應(yīng)分別設(shè)置在各自獨(dú)立基礎(chǔ)上。
C為保證使用時流量傳感器內(nèi)不會存積氣體或液體殘值,對于彎管型流量計,測量液體,彎管應(yīng)朝下,測量氣體時,彎管應(yīng)朝上。測量漿液或排放液時,應(yīng)將傳感器安裝在垂直管道,流向由下而上。對于直管型流量計,水平安裝時應(yīng)避免安裝在高點(diǎn)上,以免氣團(tuán)存積。連接傳感器和工藝管道時,一定要做到無應(yīng)力安裝,特別對某些直管型測量管的流量傳感器更應(yīng)注意。
(2)使用和維護(hù)
①流量計零點(diǎn)調(diào)整。待流量傳感器充滿被測流體后關(guān)閉傳感器下游閥門,在接近工作溫度的條件下調(diào)整流量計的零點(diǎn)。調(diào)整零點(diǎn)時保證下游閥門*關(guān)閉,確認(rèn)不泄漏流體是非常重要的。如果調(diào)零時閥門存在泄漏,將會給整個測量帶來很大誤差。
②設(shè)置流量和密度校準(zhǔn)系數(shù)。正確設(shè)置流量和密度校準(zhǔn)系數(shù)流量計的工作十分重要。流量校準(zhǔn)系數(shù)代表傳感器的靈敏度及流量溫度系數(shù),靈敏度表示每微秒時差測量多大的流量。
(單位往往為克/秒);流量溫度系數(shù)表示傳感器彈性模量受溫度的影響程度。這些與流量計的測量準(zhǔn)確度都有直接關(guān)系,密度校準(zhǔn)系數(shù)代表傳感器在0℃下管內(nèi)為空氣和管內(nèi)為水時的自振周期(單位往往為微秒)及密度溫度系數(shù),顯然這些與測量密度的準(zhǔn)確度直接相關(guān)。
③使用中維護(hù)流量計正常工作。及時發(fā)現(xiàn)故障和排除故障對流量計正常工作很重要,實際工作中常見的有以下幾種故障情況:
a.無輸出:指有流量通過傳感器而傳感器沒有信號輸出;
b.輸出不變化:雖然流量變化了,但輸出保持不變;
c.輸出不正常,輸出隨意變化,與流量的變化無關(guān),即輸出反常;
d.斷續(xù)地有輸出:斷續(xù)輸出,開始和結(jié)束都無規(guī)律,但當(dāng)有輸出時,輸出信號能正確反映
流量大小。
以上故障狀態(tài)應(yīng)仔細(xì)檢查排除,必要時應(yīng)請制造廠家維修服務(wù)。
優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
科里奧利質(zhì)量流量計直接測量質(zhì)量流量,有很高的測量精確度。
可測量流體范圍廣泛,包括高粘度液的各種液體、含有固形物的漿液、含有微量氣體的液體、有足夠密度的中高壓氣體。
測量管的振動幅小,可視作非活動件,測量管路內(nèi)*件和活動件。
對應(yīng)對迎流流速分布不敏感,因而無上下游直管段要求。
測量值對流體粘度不敏感,流體密度變化對測量值得值的影響微小。
可做多參數(shù)測量,如同期測量密度,并由此派生出測量溶液中溶質(zhì)所含的濃度。
缺點(diǎn)
科里奧利質(zhì)量流量計零點(diǎn)不穩(wěn)定形成零點(diǎn)漂移,影響其精確度的進(jìn)一步提高,使得許多型號儀表只得采用將總誤差分為基本誤差和零點(diǎn)不穩(wěn)定度量兩部分。
科里奧利質(zhì)量流量計不能用于測量低密度介質(zhì)和低壓氣體;液體中含氣量超過某一限制(按型號而異)會顯著著影響測量值。
科里奧利質(zhì)量流量計對外界振動干擾較為敏感,為防止管道振動影響,大部分型號科里奧利質(zhì)量流量計的流量傳感器安裝固定要求較高。
不能用于較大管徑,目前尚局限于150(200)mm以下。
測量管內(nèi)壁磨損腐蝕或沉積結(jié)垢會影響測量精確度,尤其對薄壁管測量管的科里奧利質(zhì)量流量計更為顯著。
壓力損失較大,與容積式儀表相當(dāng),有些型號科里奧利質(zhì)量流量計甚至比容積式儀表大100%。
大部分型號科里奧利質(zhì)量流量計重量和體積較大。
價格昂貴。國外價格5000~10000美元一套,約為同口徑電磁流量計的2~5倍;國內(nèi)價格約為電磁流量計的2~8倍。