科氏质量流量计的工作原理及维护
科氏质量流量计测量部分主要由弹性测量管、激振单元、拾振单元、闭环自激放大单元等组成。工作原理为：弹性激振单元维持以弹性测量管为主的敏感结构处于谐振状态，测量管作“弯曲主振动”;当质量流量流过振动的测量管时，所产生的“科氏效应”使测量管在上述“主振动”的基础上，产生直接与所流过的“质量流量”相关的“扭转副振动”;通过检测测量管的“复合振动”就可以直接得到流体的质量流量。显然，科氏质量流量计能够稳定、可靠地工作，关键是要保证处于理想的振动状态，即在实际应用中要抑制或尽可能减小其影响。
在质量流量计的安装过程中，如果流量计的传感器法兰与管道的中心轴没有对准（即传感器法兰与管道法兰不平行）或管道温度发生改变，管道所产生的应力会形成压力、扭力、拉力作用到质量流量计的测量管上，引起检测探头的不对称性或变形，从而导致零点漂移，造成计量误差。那么我们就需要注意以下两个方面：
（1）流量计安装时严格遵守规范。
（2）流量计安装完毕后，调出“调零菜单”并记录出厂零点预设值，调零完毕后在观察此时零点值，如果两值之间差异较大（两值要保证在一个数量级），则说明安装应力较大，应重新安装。
经过我们不断地实践和摸索，在质量流量计的运行、监测、维护及故障处理方面形成了一套比较完善的方法，并取得了较好的效果，下面把它介绍给大家。
1，设备档案的建立质量流量计的建档工作是必不可少的，这样做可以便于质量流量计的日常维护和管理。其中设备档案应尽可能包括质量流量计的安装地点、测量介质的名称、介质的工况参数、管道的口径、质量流量计的内部设定参数、正常流量、zui大流量等内容，以及每次检定的合格证书及日常检测、维修记录。
2，零点调校在质量流量计投入运行之前，要对流量计进行带压满管调零，步骤如下：
（1）流量计安装完毕后，通电使质量流量计预热30min左右，在此期间，可以对流量计内参数核对、检查输出回路和调试网络数据采集等工作。
（2）管路操作：依次开启表前和表后阀，关闭旁路阀，使测量介质在流量计内正常流通，待到流量稳定后，切断表后阀并确保无泄漏，此时一定要保证质量流量计内充满介质。
（3）观察流量计的“活零点”是否稳定，在“活零点”稳定，并将小信号切除数值置零后，才能进行零点调校。
（4）零点调校完毕后，开启表后阀，恢复管路正常运行。
3，实现质量流量计网络数据监视中石化系统内部计量数据采集网络采用分布式采集工作站及服务器/客户机数据共享结构，数据采集分为仪表层、数据采集层和数据管理层三个层次，通过数采网对现场仪表的运行状态进行实时监控，一旦出现异常便能在*时间内发现，并能及时做出分析处理。
4，零点跟踪零点稳定性是流量计重要的技术指标之一，因此在日常维护中要密切关注零点变化。
（1）一般应每季度定期检查一次;（2）在日常使用过程如遇工艺有大的调整（介质变化、压力变化、温度变化等），应立即检查零点变化情况，如超过生产厂家限定的指标，应重新调试零点。
5，质量流量计故障排除的一般步骤
（1）检查包括电源、信号接线是否正确
（2）检查过程变量及内部参数设置是否正确
（3）通过变送器状态指示灯、状态报警以及自诊断结果初步判断故障原因（4）检查传感器线圈、RTD和核心处理器电阻
（5）检查流量计安装场所附近是否有振动或电磁场干扰
（6）检查及确定测量介质的物理状态是否变化，例如密度、粘度、团状流、气泡、杂质等
（7）开启旁路，切断流量计通路，将流量计拆下，检查流量计是否堵塞、损坏以及管路是否畅通
（8）将流量计重新检定，判断是否正常。如果以上步骤依然不能排除故障，与生产厂家。
质量流量计工作原理的学习 质量流量计以科氏力为基础，在传感器内部有两根平行的T型振管，中部装有驱动线圈，两端装有拾振线圈，质量流量计直接测量通过流量计的介质的质量流量，还可测量介质的密度及间接测量介质的温度。质量流量计是一种重要的流量测量仪表。质量流量计是采用感热式测量。 流体的体积是流体温度和压力的函数，它是一个因变量，而流体的质量是一个不随时间、空间温度、压力的变化而变化的量。如前所述，常用的流量计中，如孔板流量计、涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、转子流量计、超声波流量计和椭圆齿轮流量计等的流量测量值是流体的体积流量。在科学研究、生产过程控制、质量管理、经济核算和贸易交接等活动中所涉及的流体量一般多为质量。采用上述流量计仅仅测得流体的体积流量往往不能满足人们的要求，通常还需要设法获得流体的质量流量。以前只能在测量流体的温度、压力、密度和体积等参数后，通过修正、换算和补偿等方法间接地得到流体的质量。这种测量方法，中间环节多，质量流量测量的准确度难以得到保证和提高。随着现代科学技术的发展，相继出现了一些直接测量质量流量的计量方法和装置，从而推动了流量测量技术的进步。 流体的体积是流体温度、压力和密度的函数。在工业生产和科学研究中，仅测量体积流量是不够的，由于产品质量控制、物料配比测定、成本核算以及生产过程自动调节等许多应用场合的需要，还必须了解流体的质量流量。 质量流量计的测量方法，可分为间接测量和直接测量两类。间接式测量方法通过测量体积流量和流体密度经计算得出质量流量，这种方式又称为推导式；直接式测量方法则由检测元件直接检测出流体的质量流量。 1．间接式质量流量计 间接式质量流量测量方法，一般是采用体积流量计和密度计或两个不同类型的体积流量计组合，实现质量流量的测量。常见的组合方式主要有3种。 （1）节流式流量计与密度计的组合 由前述知，节流式流量计的差压信号P ?正比于2 qρ，如图1所示，密度计 v 连续测量出流体的密度ρ，将两仪表的输出信号送入运算器进行必要运算处理，即可求出质量流量为
科里奥利质量流量计 科里奥利质量流量计（Coriolis Mass Flowmeter）简称科氏力流量计，是利用流体在振动管中流动时，将产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理测量的。由于它实现了真正意义上的高精度的直接流量测量，具有抗磨损、抗腐蚀、可测量多种介质及多个参数等诸多优点，现已在石油化工、制药、食品及其他工业过程中广泛应用。 科氏力质量流量计计量准确、稳定、可靠，在需要对流体进行精确计量或控制的场合选用较多，但其售价较高，在不需要精确计量及控制的场合一般选用其他质量流量计代替。科氏力质量流量计对于液体和气体都可选用，但是在现场应用中，氢气流量的精确测量一般都选用热式质量流量计。 在我国，艾默生高准公司的科里奥利质量流量计已在兰州石化、安庆石化、新疆塔河油田、中国海洋石油等中低压天然气中的流量计量得到良好的应用。2007年末，高准公司的科里奥利质量流量计，顺利通过了中国最权威的原油大流量计量站成都天然气流量分站（CVB）的天然气实流测试，测量精度达到0.5％，并具有良好的重复性。 1 科里奥利质量流量计的工作原理 科氏力流量计由传感器和变送器两大部分组成。其中传感器用于流量信号的检测，主要由分流器、测量管、驱动、检测线圈和驱动、检测磁钢构成，如图1所示。 变送器用于传感器的驱动和流量检测信号的转换、运算及流量显示、信号输出，变送器主要有电源、驱动、检测、显示等部分电路组成。所有流量计都必须人为地建立一个旋转体系，以双“U”型测量管传感器为例，用电磁驱动的方法使“U”型测量管的回弯部分作周期性的微小振动。这相当于使“U”型管绕一个固定轴（OO 轴）作周期性时上时下的旋转，其旋转方向周期性的变化，像钟摆一样运动。“U”型管的出入口段被固定，这样就建立一个以“U”形管出入口段为固定轴的旋转体系。传感器力学分析如图2所示。
浮子流量计的工作原理 1、浮子流量计简述 浮子流量计又称转子流量计，是将浮子垂直放在一个竖直的锥管内，流体在锥管内自下而上流过，使浮子在平衡位置上静止下来，按其平衡位置的高度来进行流量的测量。浮子流量计在测量过程中始终保持浮子前后的压降不变，通过改变流通面积来进行流量的测量，故它又被称为面积流量计或变面积流量计或恒压降流量计。 浮子流量计按其制造材料的不同，可分为玻璃管浮子流量计和金属管浮子流量计两大类。玻璃管浮子流量计结构简单，浮子的位置清晰可见，刻度直观，成本低廉，通常只用于常温常压下透明介质的流量测量。这种流量计一般只有就地指示，不能远传流量信号。金属管浮子流量计由于采用金属锥管，流量计工作时无法看到浮子的位置和工作情况，需要用间接的方法给出浮子的位置，因此按其传输信号的不同，又可分为远传型（电远传和气远传)和就地指示型两种。这种流量计常用于高温、高压、不透明及腐蚀性介质的流量测量，由于其具有很高的可靠性，因此常用于工业过程控制领域。 2、工作原理 浮子流量计的流量检测元件是由一只自下而上扩大的垂直锥形管和一个沿着锥管轴线上下移动的浮子所组成。工作原理如图所示，被测流体从下向上经过锥管和浮子形成环形流通面积（以下简称环通面积）时，浮子上下两端产生的压差形成浮子上升的力，当浮子所受上升力大于浸在流体中浮子的重量时，浮子便上升，环通面积随之增大，环通面积处流体流速下降，浮子上下两端压差降低，作用于浮子的上升力也随之减小，直到上升力等于浸在流体中浮子的重量时，浮子便稳
定在某一高度。浮子在锥管中的高度和通过的流量有一一对应的关系。浮子流量计的体积流量公式为 式中，α——浮子流量计的流量系数﹔ Df——零刻度处锥管的内径﹔ h———浮子高度﹔ φ——锥管的锥角﹔ Vf-—浮子的体积，m3; ρf———流体的密度，kg/ m3; ρf——浮子密度，kg/m3; Af--—浮子最大迎流面积，m2 流量qv，与浮子高度h之间为一一对应的近似线性关系。在进行稍大流量测量时，为达到必要的环通面积，减少φ角，势必要增加锥管的长度。因此，早期的金属管浮子流量计口径、长度不一，口径越大，长度也越大，达到500~600mm 长，非常笨重，制造和使用都不方便。现在已有多种方式进行线性化处理，各口径的金属管浮子流量计大都已统一制造成250mm长度的短管型流量计。 对于玻璃管浮子流量计，h-qv的对应关系直接刻度在流量计的锥管上。为使刻度均匀，制造时也将锥管的锥角减小一些，长度增大一些。 3、刻度换算 从上式可知，对于不同的流体，由于密度ρ不同，所以qv与h之间的对应关系也将不同，原来的流量刻度将不再适用。原则上浮子流量计应该用实际流体介质进行标定。但是，对于浮子流量计的制造厂家来说，由于受到标定设备的限制，不可能对所有的浮子流量计都根据用户的要求进行实际流体标定，所以浮子流量计用来测量非标定流体时，应该对浮子流量计的读数进行修正，这就是浮子流量计的刻度换算。这--过程可以由生产厂家按用户要求换算完成后直接刻度在浮子流量计的刻度盘上或玻璃锥管上。对于远传型浮子流量计，其远传信号也进行同样的刻度换算。
科氏力质量流量计的工作原理和典型结构特性 中国计量研究院流量室李旭 一、工作原理 如图一所示，截取一根支管，流体在其内以速度V从A流向B，将此管置于以角速度ω旋转的系统中。设旋转轴为X，与管的交点为O，由于管内流体质点在轴向以速度V、在径向以角速度ω运动，此时流体质点受到一个切向科氏力Fc。这个力作用在测量管上，在O点两边方向相反，大小相同，为： δFc ＝ 2ωVδm 因此，直接或间接测量在旋转管道中流动的流体所产生的科氏力就可以测得质量流量。这就是科里奥利质量流量计的基本原理。 图1 科里奥利力的形成图2 早期科氏力质量流量计 二、结构 早期设计的科氏力质量流量计的结构如图2所示。将在由流动流体的管道送入一旋转系统中，由安装在转轴上的扭矩传感器，来完成质量流量的测量。这种流量计只是在试验室中进行了试制。 在商品化产品设计中，通过测量系统旋转产生科氏力是不切合实际的，因而均采用使测量管振动的方式替代旋转运动。以此同样实现科氏力对测量管的作用，并使得测量管在科氏力的作用下产生位移。由于测量管的两端是固定的，而作用在测量管上各点的力是不同的，所引起的位移也各不相同，因此在测量管上形成一个附加的扭曲。测量这个扭曲的过程在不同点上的相位差，就可得到流过测量管的流体的质量流量。 我们常见的测量管的形式有以下几种：S形测量管、U形测量管、双J形测
量管、B形测量管、单直管形测量管、双直管形测量管、Ω形测量管、双环形测量管等，下面我们分别对其结构作一简单介绍。 1． S形测量管质量流量计 如图3所示，这种流量计的测量系统由两根平行的S形测量管、驱动器和传感器组成。管的两端固定，管的中心部位装有驱动器，使管子振动。在测量管对称位置上装有传感器，在这两点上测量振动管之间的相对位移。质量流量与这两点测得的振荡频率的相位差成正比。 图3 S形质量流量计结构 这种质量流量计的工作原理及工作过程，如图4所示。 图4 无流动时位移传感器的输出 当测量管中流体不流动时，两根测量管在驱动力作用下（作用在每根管子上的力大小相等、方向相反）作对称的等振幅运动。由于管子两端是固定的，在管子中间振幅最大，到两端逐渐减为零。这时在两个传感器上测得的相位如图4B 所示，由图中可以看出，两传感器测得的相位差为零。当测量管内流体以速度V 流动时，流体中任意值点的流速，可认为是两个分流速的合成：水平方向Vx及垂直方向Vy（与振动方向相同）。在恒定流条件下，流体沿水平方向的流速Vx 保持恒定。从图5中可以看出，管子的进、出口处振幅为零，流体质点垂直移动 速度Vx为零；
转子流量计的原理及计算 1概述 转子流量计(Rotometer)，又称浮子流量计(FloatTypeFlowmeter)，在工业中得到广泛的应用。它可测量液体、气体和蒸气的流量，宜测中小管径(DN4~250)的流量。压力损失小且恒定，测量范围比较宽，量程比1:10，工作可靠且刻度线性，使用维修方便，对仪表前后直管段长度要求不高。其测量精确度为±2%左右，受被测液体的密度、粘度、纯净度以及温度、压力的影响，也受安装垂直度的影响。玻璃管浮子流量计结构简单，成本低，易制成防腐蚀性仪表，但其强度低。金属管浮子流量计可输出标准信号，耐高压，能实现流量的指示、积算、记录、控制和报警等多种功能。 1.1 原理及结构 1.1.1 冲量定理及应用 设一物体的质量为m，作用其上的力为F，实际上流体的速度v，物体变化路程为L。那么根据冲量定理可推出 (1)
1.1.2 测量原理及结构 如果将阻挡体置于直立且具有锥度(上大下小)的管道中，就形成转子式的流量计，它的工作原理如图1所示。 当流量增加时，转子接受流体自下而上的冲力将增加，因而被冲向上方，一到达上面，由于流通截面增加，流速减小，冲力也随之减小。当冲力和差压对转子截面构成的作用力以及粘滞摩擦力等的合力与转子本身在流体中重量相等时，转子即处于一平衡状态，不再上升或下降，这个位置就表示新的流量值。 1.2 计算公式 设转子的显示重量为Wf(N)，流体对转子的作用力为F(N)，锥形管与转子间环形截面为Sa(m2)，转子处最大截面积为Sf(m2)，转子体积Vf(m3)，转子密度为ρf(Kg/m3)，转子长度为L(m)，流体介质的密
标 题： 科里奥利质量流量计工作原理和基本结构 说明：众所周知，当一个位于旋转系内的质点作朝向或者离开旋转中心的运动时，将产生一惯性力。如 图6-1所示，当质量为(δm的质点以匀速u在一个围绕旋转轴P以角速度ω旋转的管道内轴向移动时，这个质点将获得两个加速度分量： (1)法向加速度a r （向心加速度)，其值等于ω2r，方向指向P轴。 (2)切向加速度a t (科里奥利加速度)，其值等于2ωu，方向与a r 垂直，正方向符合右手定则，如图6-1所示。 为了使质点具有科里奥利加速度a t ，需在a t 的方向上加一个大小等于2ωuδm的力，这个力来自 管道壁面。反作用于管道壁面上的力就是流体施加在管道上的科里奥利力F c 。 方向与α t 相反。 从图6-1可以看出，当密度为ρ的流体以恒定流速u沿图6-1所示的旋转管流动时，任一段长度ΔX的管道都将受到一个大小为ΔF e的切向科里奥利力： 式中，A为管道内截面积。由于质量流量q m =ρuA，因此： 基于上式，只要能直接或者间接地测量出在旋转管道中流动的流体作用于管道上的科里奥利力，就可以测得流体通过管道的质量流量。 在过程工业应用中，要使流体通过的管道围绕P轴以角速度ω旋转显然是不切合实际的。这也是早期的质量流量计始终未能走出实验室的根本原因。经过几十年的探索，人们终于发现，使管道
绕P轴以一定频率上下振动，也能使管道受到科里奥利力的作用。而且，当充满流体的管道以等于或接近于其自振频率振动时，维持管道振动所需的驱动力是很小的。从而从根本上解决了CMF 的结构问题。为CMF的迅速商用化打下了基础。 经过近二十年的发展，以科里奥利力为原理而设计的质量流量计已有多种形式。根据检测管的形状来分，大体上可以归纳为四类，即：直管型和弯管型；单管型和多管型(一般为双管型)。 弯管型检测管的仪表管道刚度低，自振频率也低，可以采用较厚的管壁，仪表耐磨、耐腐蚀性能较好，但易存积气体和残渣引起附加误差。直管型仪表不易存积气体，流量传感器尺寸小，重量轻。但自振频率高，为使自振频率不至于太高，往往管壁做得较薄，易受磨损和腐蚀。单管型仪 表不分流，测量管中流量处处相等，对稳定零点有好外，也便于清洗，但易受外界振动的干扰，仅见于早期的产品和一些小口径仪表。双管型仪表由于实现了两管相位差的测量，可降低外界振动干扰的影响。 科氏力质量流量计的性能特点： 与传统的流量测量方式相比，该流量计具体优点有如下几个方面: 直接测量管道内流体的质量流量 测量准确度高、重复性好，可在较大量程比范围内，对流体质量流量实现高准确度直接测量。 计量的准确度高 该流量计的质量流量测量准确度是0.2级；同时，它还能准确地测出流体介质的温度和密度。 工作稳定可靠 流量计管道内部无障碍物和活动部件，因而可靠性高、寿命长、维修量小；使用方便、安全。 适应的流体介质面宽 除一般粘度的均匀流体外，还可测量高粘度、非牛顿型流体；不仅可以测量单一溶液的流体参数，还可以测量混合较均匀的多相流；无论介质是层流还是紊流，都不影响其测量准确度。 广泛的应用领域 可在石油化工、制药、造纸、食品、能源等多种领域实施计量和监控。 防腐性能好 能适用各种常见的腐蚀性流体介质。 多种实时在线测控功能 除质量流量外，还可直接测量流体的密度和温度。智能化的流量变送器，可提供多种参数的显示和控制功能，是一种集多功能为一体的流量测控仪表。 可扩展性好 公司可根据用户需要,专门设计和制造特殊规格型号和特殊功能的质量流量计；还可进行远程监控操作等。 两相分离计量的另一种形式的计量设备由两相分离器、质量流量计和气体流量计组成。质量流量计测量分离出的液量，并计算出其中的含水率，从而测量出油井的油、气、水产量。这种计算装置投资较少、操作简便，在我国油田中获得了较多的应用。 由这一段话可以看出液体和气体的计量是有区别的。 点击下面的文字可以看清楚的。
转子流量计工作原理集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
转子流量计工作原理 转子流量计又称浮子流量计，是变面积式流量计的一种，它是由一个锥形管和一个置于锥形管内可以上下自由移动的转子(也称浮子)构成。转子流量计本体可以用两端法兰、螺纹或软管与测量管道连接，垂直安装在测量管道上。当流体自下而上流入锥管时，被转子截流，这样在转子上、下游之间产生压力差，转子在压力差的作用下上升，这时作用在转子上的力有三个：流体对转子的动压力（向上）、转子在流体中的浮力（向上）和转子自身的重力（向下）。 流量计垂直安装时，转子重心与锥管管轴会相重合，作用在转子上的三个力都平行于管轴。当这三个力达到平衡时，转子就平稳地浮在锥管内某一位置上。此时，重力=动压力+浮力。对于给定的转子流量计，转子大小和形状己经确定，因此它在流体中的浮力和自身重力都是已知的常量，唯有流体对浮子的动压力是随来流流速的大小而变化的。因此当来流流速变大或变小时，转子将作向上或向下的移动，相应位置的流动截面积也发生变化，直到流速变成平衡时对应的速度，转子就在新的位置上稳定。对于一台给定的转子流量计，转子在锥管中的位置与流体流经锥管的流量的大小成一一对应关系。这就是转子流童计的计量原理。 转子稳定时公式： ()t f V g P A ρρ-=?? （1-1） 其中：t ρ为转子的密度；f ρ为流体的密度；V 为转子的体积；P ?为转子前后的压差（P ?是一常数）；A 为转子的最大截面积。 图1 转子流量计测量原理 其具体工作过程为：流量增加→浮子节流作用产生的压差力也增加→浮子上升→浮子与锥形管壁间的环形流通面积增大→流过此环隙的流速降低→压差力随之下降，直到
质量流量计工作原理 流体的体积是流体温度、压力和密度的函数。在工业生产和科学研究中，仅测量体积流量是不够的，由于产品质量控制、物料配比测定、成本核算以及生产过程自动调节等许多应用场合的需要，还必须了解流体的质量流量。 质量流量计的测量方法，可分为间接测量和直接测量两类。间接式测量方法通过测量体积流量和流体密度经计算得出质量流量，这种方式又称为推导式；直接式测量方法则由检测元件直接检测出流体的质量流量。 1．间接式质量流量计 间接式质量流量测量方法，一般是采用体积流量计和密度计或两个不同类型的体积流量计组合，实现质量流量的测量。常见的组合方式主要有3种。 （1）节流式流量计与密度计的组合 由前述知，节流式流量计的差压信号P qρ，如图1所示，密度计 ?正比于2 v 连续测量出流体的密度ρ，将两仪表的输出信号送入运算器进行必要运算处理，即可求出质量流量为 （1-1）靶式流量计的输出信号与2 qρ也成正比关系，故同样可按上述方法与密度计组合 v 构成质量流量计。密度计可采用同位素、超声波或振动管式等连续测量密度的仪表。 图1 节流式流量计与密度计组合 （2）体积流量计与密度计的组合
如图2所示，容积式流量计或速度式流量计，如涡轮流量计、电磁流量计等， q成正比，这类流量计与密度计组合，通过乘测得的输出信号与流体体积流量 v 法运算，即可求出质量流量为 （1-2）（3）体积流量计与体积流量计的组合 如图3所示，这种质量流量检测装置通常由节流式流量计和容积式流量计或速度式流量计组成，它们的输出信号分别正比于和通过除法运算，即可求出质量流量为 （1-3） 图2体积流量计和密度计组合图3 节流式流量计和其他体积流量计组合除上述几种组合式质量流量计外，在工业上还常采用温度、压力自动补偿式质量流量计。由于流体密度是温度和压力的函数，而连续测量流体的温度和压力要比连续测量流体的密度容易，因此，可以根据已知被测流体密度与温度和压力之间的关系，同时测量流体的体积流量以及温度和压力值，通过运算求得质量流量或自动换算成标准状态下的体积流量。但这种测量方式不适合高压或温度变化范围大的情形，因为在此条件下自动补偿检测出来的温度、压力很困难。 2．直接式质量流量计 直接式质量流量计的输出信号直接反映质量流量，其测量不受流体的温度、压力、密度变化的影响。直接式质量流量计有许多种形式。
转子流量计的原理介绍 简介 转子流量计又称浮子流量计，通过量测设在直流管道内的转动部件的（位置 )来推算流量的装置。它可以测量液体、气体、蒸汽的流量，宜测中小管径4-250mm 的流量。压力损失小，且恒定，测量范围比较宽，量程比1:10，工作可靠且刻度线性，使用维修方便，对仪表前后直管段的长度要求不高，其测量精度±2%左右，受被测的液体的密度、粘度、纯净度以及温度、压力的影响，也受安装垂直度的影响。 工作原理： 转子流量计由两个部件组成，转子流量计一件是从下向上逐渐扩大的锥形管；转子流量计另一件是置于锥形管中且可以沿管的中心线上下自由移动的转子。转子流量计当测量流体的流量时，被测流体从锥形管下端流入，流体的流动冲击着转子，并对它产生一个作用力（这个力的大小随流量大小而变化）；当流量足够大时，所产生的作用力将转子托起，并使之升高。同时，被测流体流经转子与锥形管壁间的环形断面，这时作用在转子上的力有三个:流体对转子的动压力、转子在流体中的浮力和转子自身的重力。流量计垂直安装时，转子重心与锥管管轴会相重合，作用在转子上的三个力都沿平行于管轴的方向。当这三个力达到平衡时，转子就平稳地浮在锥管内某一位置上。对于给定的转子流量计，转子大小和形状己经确定，因此它在流体中的浮力和自身重力都是已知是常量，唯有流体对浮子的动压力是随来流流速的大小而变化的。因此当来流流速变大或变小时，转子将作向上或向下的移动，相应位置的流动截面积也发生变化，直到流速变成平衡时对应的速度，转子就在新的位置上稳定。对于一台给定的转子流量计，转子在锥管中的位置与流体流经锥管的流量的大小成一一对应关系。 为了使转子在在锥形管的中心线上下移动时不碰到管壁，通常采用两种方法：一种是在转子中心装有一根导向芯棒，以保持转子在锥形管的中心线作上下运动，另一种是在转子圆盘边缘开有一道道斜槽，当流体自下而上流过转子时，一面绕过转子，同时又穿过斜槽产生一反推力，使转子绕中心线不停地旋转，就可保持转子在工作时不致碰到管壁。转子流量计的转子材料可用不锈钢、铝、青铜等制
质量流量计工作原理精 编版 MQS system office room 【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】
质量流量计工作原理 流体的体积是流体温度、压力和密度的函数。在工业生产和科学研究中，仅测量体积流量是不够的，由于产品质量控制、物料配比测定、成本核算以及生产过程自动调节等许多应用场合的需要，还必须了解流体的质量流量。 质量流量计的测量方法，可分为间接测量和直接测量两类。间接式测量方法通过测量体积流量和流体密度经计算得出质量流量，这种方式又称为推导式；直接式测量方法则由检测元件直接检测出流体的质量流量。 1．间接式质量流量计 间接式质量流量测量方法，一般是采用体积流量计和密度计或两个不同类型的体积流量计组合，实现质量流量的测量。常见的组合方式主要有3种。 （1）节流式流量计与密度计的组合 由前述知，节流式流量计的差压信号P qρ，如图1所示，密度计连 ?正比于2 v 续测量出流体的密度ρ，将两仪表的输出信号送入运算器进行必要运算处理，即可求出质量流量为 （1-1）靶式流量计的输出信号与2 qρ也成正比关系，故同样可按上述方法与密度计组合构 v 成质量流量计。密度计可采用同位素、超声波或振动管式等连续测量密度的仪表。 图1 节流式流量计与密度计组合 （2）体积流量计与密度计的组合 如图2所示，容积式流量计或速度式流量计，如涡轮流量计、电磁流量计等， q成正比，这类流量计与密度计组合，通过乘法运测得的输出信号与流体体积流量 v 算，即可求出质量流量为 （1-2）（3）体积流量计与体积流量计的组合 如图3所示，这种质量流量检测装置通常由节流式流量计和容积式流量计或速度式流量计组成，它们的输出信号分别正比于和通过除法运算，即可求出质量流量为
流量计综述 流量测量方法和仪表的种类繁多,分类方法也很多。至今为止,可供工业用的流量仪表种类达 60 种之多。品种如此之多的原因就在于至今还没找到一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表。 这 60 多种流量仪表,每种产品都有它特定的适用性,也都有它的局限性。按测量对象划分就有封闭管道和明渠两大类;按测量目的又可分为总量测量和流量测量,其仪表分别称作总量表和流量计。 总量表测量一段时间内流过管道的流量,是以短暂时间内流过的总量除以该时间的商来表示,实际上流量计通常亦备有累积流量装置,做总量表使用,而总量表亦备有流量发讯装置。因此,以严格意义来分流量计和总量表已无实际意义。 按测量原理分有力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等 目前最流行、最广泛的分类法,即分为:容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、流体振荡流量计中的涡街流量计、质量流量计和插入式流量计来分别阐述各种流量计的原理、特点、应用概况及国内外的发展情况。 1.1 差压式流量计 差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压,已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。 差压式流量计由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。通常以检测件形式对差压式流量计分类,如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计等。 二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计,差压变送器及流量显示仪表。它已发展为三化(系列化、通用化及标准化)程度很高的、种类规格庞杂的一大类仪表,它既可测量流量参数,也可测量其它参数(如压力、物位、密度等)。 差压式流量计的检测件按其作用原理可分为:节流装置、水力阻力式、离心式、动压头式、动压头增益式及射流式几大类。 检测件又可按其标准化程度分为二大类:标准的和非标准的。 所谓标准检测件是只要按照标准文件设计、制造、安装和使用,无须经实流标定即可确定其流量值和估算测量误差。 非标准检测件是成熟程度较差的,尚未列入国际标准中的检测件。 差压式流量计是一类应用最广泛的流量计,在各类流量仪表中其使用量占居首位。近年来,由于各种新型流量计的问世,它的使用量百分数逐渐下降,但目前仍是最重要的一类流量计。 优点: (1)应用最多的孔板式流量计结构牢固,性能稳定可靠,使用寿命长;
科氏质量流量计 传 感 器 使用说明书 ２００３年８月 １．０版 四川中测科技发展有限公司
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目录 １． 概述 １．１ 简介………………………………………………………………．４ １．２ 工作原理…………………………………………………………．４ １．３ 特点………………………………………………………………．４ １．４ 技术规格…………………………………………………………．５ ２．传感器的安装 ２．１ 传感器安装位置的选择…………………………………………．７ ２．２ 传感器安装方式的选择…………………………………………．７ ２．３ 传感器安装示意图………………………………………………．９ ２．４ 传感器安装过程中其它注意事项………………………………．１０ ２．５ 减振的具体办法…………………………………………………．１１ ２．６ 传感器管道的清洁………………………………………………．１１ ３． 传感器与变送器的连接 ３．１ 传感器与变送器的连接方式……………………………………．１２ ３．２ 接线端子盒接线…………………………………………………．１２ ３．３ 电气接线的具体要求……………………………………………．１３ ４．传感器的工作 ４．１ 电源………………………………………………………………．１５ ４．２ 调零………………………………………………………………．１５ ５．保养维修 ５．１ 保养………………………………………………………………．１６ ５．２ 维修………………………………………………………………．１６ ６．包装及附件 ６．１包装………………………………………………………………．１７ ６．２附件………………………………………………………………．１７ 附录Ⅰ 传感器安装尺寸图…………………………………………．．１８ 附录Ⅱ 质量流量系数和密度系数…………………………………．．２１ 附录Ⅲ 电缆准备说明………………………………………………．．２２
科氏质量流量计简述 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院王帅 1.科氏质量流量计的意义 质量流量测量技术发展的重点是质量流量直接式测量方法，以提高测量准确度，实现对各种介质在复杂环境条件下的高准确度、高可靠的测量。在质量流量直接式测量方法中，科里奥利质量流量计已经受到各方面用户的青睐。这是因为它能够高准确度的直接测量管道内流体的质量流量，而且稳定度高，可靠性好，量程比大，又适合应用于高粘度流体。 2.科氏质量流量计的原理 科氏流量计（Coriolis MassFlowmeter,CMF） 是基于科里奥利力的原理而设计的。流体流过测量 管时，如果测量管以某一频率振动，则振动的测量 管相当于一个匀速转动的参考系，由于流体与测量 管具有相对运动，所以会受到科里奥利力的作用， 如图1所示。这个力作用在测量管的两边上方向是 相反的，使测量管发生扭曲，流体的质量流量与这个扭转角是成正比的，因此只要测出这个扭转角，就可以得到流体的质量流量。二次仪表就是通过适当的测量电路和处理方法设计，测得扭转角并由此得出流体质量等参数[1]。 科氏流量计由一次仪表和二次仪表组成，其中一次仪表包括测量管、传感器和激振器，二次仪表则是一次仪表输出信号的处理系统[2] （如图2）。目前市场上科氏流量计的种类很多。 从一次仪表的结构来看，有直管、U形管、S 形管、Ω形管、双梯形管、螺旋形管、Δ形管 等（如图3所示）。每一种形状的测量管又有单 管、双管和多管之分。每一种管形的适用场合、 测量精度及价格水平各不相同。用户可以从安 装环境、清洗方式及对压力损失的要求等方面 作出选择[3] 。 图3科氏质量流量计的部分管型 科里奥利质量流量计具有其它流量计无可比拟的优点[4]： （1）其抗腐蚀、抗污、防爆、耐磨等问题已经满意地得到解决，因此可以测量范围广泛的介质，如油品、化工介质、造纸黑液、浆体、气体、固体颗粒的流体以及高粘度的物体。 （2）管道内无障碍物，无可动部件，故障因素少，便于清洗、维护和保养。 （3）安装简便，各种尺寸的传感器管子的进出口方向可随意调动安装：调整、使用方便，不必配置进出口的直管段。 （4 ）能较容易地测量多相流体。 图2双U 形管的科氏质量流量计原理 图1科氏流量计测量管受力原理图
今天我们就来介绍质量流量计工作原理。 质量流量计工作原理：质量流量计是采用感热式测量，通过分体分子带走的分子质量多少从而来测量流量，因为是用感热式测量，所以不会因为气体温度、压力的变化从而影响到测量的结果。质量流量计是一个较为准确、快速、可靠、高效、稳定、灵活的流量测量仪表，在石油加工、化工等领域将得到更加广泛的应用，相信将在推动流量测量上显示出巨大的潜力。质量流量计是不能控制流量的，它只能检测液体或者气体的质量流量，通过模拟电压、电流或者串行通讯输出流量值。但是，质量流量控制器，是可以检测同时又可以进行控制的仪表。质量流量控制器本身除了测量部分，还带有一个电磁调节阀或者压电阀，这样质量流量控制本身构成一个闭环系统，用于控制流体的质量流量。质量流量控制器的设定值可以通过模拟电压、模拟电流，或者计算机、PLC提供。 质量流量计的工作原理和典型结构 科氏力式质量流量计一般由传感器和信号处理系成，而流量传感器又是一种基于科里奥利力效应的谐振式传感器。这种传感器的敏感元件——振动管，是处于谐振状态的空心金属管，又称测量管。科氏力式质量流量传感器的测量管有各种不同的结构形式，按照传感器测量管的数量可将其分为单管型、双管型和连续管型三种结构。单管型结构简单，不存在分流问题，管路清洗方便。一般地说，它对外来振动比较敏感。双管型结构容易实现相位差的测量，可以较好地克服外来振动的影响，并对提高振动系统的Q值有利。目前大多数产品均采用这种结构。但这种结构同时带来的问题是两测量管中流过的流量不可能做到绝对相等，其中的沉积物和磨蚀也不可能绝对一致，从而引起附加误差。而且在两相流工作状态下，难以作到两测量管中流体分布的均匀一致，以致影响振动系统的稳定性。随着单管型结构中测量管系统的振动不平衡问题的解决，单管型结构仍具有一定的发展前景。连续管型是一种特殊形式的单管．它以环绕两圈的单管结构试图集单、双管型的优点于-身。根据测量管的形状，又可分为直管型和弯管型两大类。直管型一般外形尺寸小且不易于积存气体，但由于其振动系统刚度大，谐振频率高，相位差为微秒级，电信号的处理就比较困难。为了不使谐振频率过高，管壁必须较薄，以致其耐磨及抗腐蚀性能较差。弯管型的振
质量流量计基本原理 质量流量计结构原理 在工业生产过程中，有时需要测量流体的质量流量，如化学反应的物料平衡、热量平衡、配料等，都需要测量流体的质量流量。质量流量是指在单位时间内，流经封闭管道截面处流体的质量。用来测量质量流量的仪表统称为质量流量计。 质量流量计由传感器，变送器及数字指示累积器等三部分组成。传感器根据科里奥利效应制成的，由传感管、电磁驱动器、和电磁检测器三部分组成。电磁驱动器使传感器以其固有频率振动，而流量的导入使u形传感器在科氏力的作用下产生一种扭曲，在它的左右两侧产生一个相位差，根据科里奥利效应，该相位差与质量流量成正比。电磁监测器把该相位差转变为相应的电平信号送入变送器，经滤波、积分、放大等电量处理后。转变成与质量成正比的4－20mA模拟信号和一定范围的频率信号两种形式输出。 质量流量计的测量原理以牛顿第二运动定律为基础 F=ma 式中F－流体作用力；m－被测介质质量；a－加速度。 当流体通过两个平行的测量管时，会产生一个与流速方向横向的加速度及相应的科里奥利力，该力使测量管振荡而发生扭曲，这一扭曲现象被称之为科里奥利现象。 根据牛顿第二运动定律，测量管扭曲量的大小是完全与流经测量管的质量流量的大小成正比的。当流体流过测量管时，流体就会受到科里奥利力的作用，测量管里流体所受科里奥利力的反作用，产生进口和出口的相位差。当流体为零
时，测量管在固有频率下振动，测量管不产生扭曲，流体进口和出口的相位差为零。当有流体流经测量管时进口处管子振动减速，出口处管子振动加速，进口与出口产生相位差。当质量流量增加时该相位差也增加。通过安装于进口和出口测量管上电磁信号检测器可测得相位差。 质量流量计的特点： 对示值不用加以理论的或人工经验的修正； 输出信号仅与质量流量成正比例，而与流量的物性（如温度、压力、粘度、密度雷诺数等）无关； 与环境条件（如温度、湿度、大气压等）无关； 只需检测、处理一个信号（即仪表的输出信号），就可进行远传和控制；只需一个变量对时间进行积分，所以流量的积算简单等等。
?科氏质量流量计是质量流量直接式测量方法的一种流量测量装置，它能够高准确度的直接测量管道内流体的质量流量,而且稳定度高,可靠性好,量程比大, 又适合应用于高粘度流 体，已经受到各方面用户的青睐，成为目前研究最多、最有前途的直接式质量流量测量仪器。 目录 ?科氏质量流量计的原理 ?科氏质量流量计的结构 ?科氏质量流量计的设计介绍 ?科氏质量流量计的信号处理 ?科氏质量流量计的优点 ?科氏质量流量计的应用 科氏质量流量计的原理 ?下面结合图1简要地说明科氏质量流量计的工作原理。图1（a）描述了传输流体的直管的运动。直管在力FE的作用下以一定的激励频率发生振荡运动。S1和S2是两个传感器，用于获得测量信号。如图1（b）所示，当管内的液体开始流动时，在科氏力FC的作用下，直管也会产生一个振荡，且该振荡和流过的质量流量成正比。通过传感器检测管子的合成振动就可以得到流体的质量流量。 科氏质量流量计的结构
?图2为典型的科氏质量流量计的装置。该装置有两只测量管、传感器、激励器组成。 图2中没有展示的是科氏质量流量计的另外两个组成部分外壳和用于信号处理、供电、输入输出控制的电子设施。一般商用的科氏质量流量计采用磁铁和线圈来提供驱动力以产生振动。其振幅很小，往往只有几十毫米。为了减小外部干扰，系统使用两根反向振动的管子来平衡，或者是在一根管子上加装特殊的平衡系统。由于管子的振幅很小，所以测量装置对外部干扰非常敏感。为了减少环境的影响和稳定零点的健壮测量，测量系统必须有准确的平衡。 平衡系统越好则测量系统与环境干扰的解耦也越佳。如果没有足够的平衡系统，内部的振动可能会传递到环境中去，并导致测量的不稳定。 科氏质量流量计的设计介绍 ?双管式科氏质量流量计采用结构对称的两根管子。两根管子弯成U型，流体平均地流入两平行的管子内。两个管在驱动力的作用下反相振动。为了减少能量损失，管子在谐振频率下工作。两根管子对称设计，不受流体密度、速度、温度以及压力的影响。这样的对称设计可使测量系统和外部干扰实现良好的解耦。 单管式的和双管式的相比更紧凑，更易于清洁，并且流体的压力损失也比双管的要小。 不过单管式的需要另外设置特殊的平衡系统，这也在无形中增加了其复杂度和成本。总的来说，单管式的有两种设计。第一种设计是将管子弯成两个圈，这和双管式的非常类似，只不过其是串联的而双管式的是并联的。这种弯曲的设计带来的好处是更宽的温度范围。但这种设计的缺陷是排水不易。另一种单管式的设计是直管式的。这种设计更易于清洗且能适应各种流体密度。 在双管式和单管式之间，还有一个折中的设计是双直管式。其两个管子的设计自然地提供了平衡而不需要额外添加平衡机构，从而降低了成本也减轻了仪器的重量。和单直管类似，双直管结构紧凑且易于清洗。不过由于分流的影响，流体的压力损失比较大。
科里奥利质量流量计 科里奥利质量流量计（简称科氏力流量计）是一种利用流体在振动管中流动而产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理来直接测量质量流量的仪表。 科氏力流量计结构有多种形式，一般由振动管与转换器组成。振动管（测量管道）是敏感器件，有U 形、Ω形、环形、直管形及螺旋形等几种形状，也有用双管等方式，但基本原理相同。下面以U 形管式的质量流量计为例介绍。 图8 科氏力流量计测量原理 图8所示为U 形管式科氏力流量计的测量原理示意图。U 形管的两个开口端固定，流体由此流入和流出。U 形管顶端装有电磁激振装置，用于驱动U 形管，使其铅垂直于U 形管所在平面的方向以O-O 为轴按固有频率振动。U 形管的振动迫使管中流体在沿管道流动的同时又随管道作垂直运动，此时流体将受到科氏力的作用，同时流体以反作用力作用于U 形管。由于流体在U 形管两侧的流动方向相反，所以作用于U 形管两侧的科氏力大小相等方向相反，从而使U 形管受到一个力矩的作用，管端绕R —R 轴扭转而产生扭转变形，该变形量的大小与通过流量计的质量流量具有确定的关系。因此，测得这个变形量，即可测得管内流体的质量流量。 设U 形管内流体流速为u ，U 形管的振动可视为绕O-O 为轴的瞬时转动，转动角速度为ω若流体质量为m ，则其上所作用的科氏力为 2F m u ω=? （1-11） 式中，F 、ω、u 均为矢量，ω是按正弦规律变化的。 U 形管所受扭力矩为 112224M Fr F r Fr m ur ω=+== （1-12） 式中12F F F F ===，12r r r ==为U 形管跨度半径。
因为质量流量和流速可分别写为：/m q m t =，/u L t =，式中t 为时间，则上式可写为 4m M rLq ω= （1-13） 设U 型管的扭转弹性模量为s K ，在扭力矩M 作用下，U 型管产生的扭转角为θ。故有 （1-14） 因此，由上两式得 4s m K q rL θω= （1-15） U 型管在振动过程中，θ角是不断变化的，并在管端越过振动中心位置Z-Z 时达到最大。若流量稳定，则此最大θ角是不变的。由于θ角的存在，两直管端1P 、2P 将不能同时越过中心位置Z-Z ，而存在时间差t ?。由于θ角很小，设管端在振动中心位置时的振动速度为p u ，（p u L ω=），则 2sin 2p r r t u L θθω?== （1-16） 从而 （1-17） 将上式代入式（1-15），得 （1-18） 对于确定的流量计，式中的s K 和r 是已知的，故质量流量m q 与时间差t ?成正比。如图8所示，只要在振动中心位置Z-Z 处安装两个光电或磁电位移传感器，测出时间差t ?，即可由式（1-18）求得质量流量。 科氏力流量计能直接测得气体、液体和浆液的质量流量，也可以用于多相流测量，且不受被测介质物理参数的影响。测量精度较高，量程比可达l00：1。
转子流量计的原理及计算 1 概述 转子流量计（Rotometer），又称浮子流量计（FloatTypeFlowmeter），在工业中得到广泛的应用。它可测量液体、气体和蒸气的流量，宜测中小管径（DN4～250）的流量。压力损失小且恒定，测量范围比较宽，量程比1：10，工作可靠且刻度线性，使用维修方便，对仪表前后直管段长度要求不高。其测量精确度为±2%左右，受被测液体的密度、粘度、纯净度以及温度、压力的影响，也受安装垂直度的影响。玻璃管浮子流量计结构简单，成本低，易制成防腐蚀性仪表，但其强度低。金属管浮子流量计可输出标准信号，耐高压，能实现流量的指示、积算、记录、控制和报警等多种功能。 1.1 原理及结构 1.1.1 冲量定理及应用 设一物体的质量为m，作用其上的力为F，实际上流体的速度v，物体变化路程为L。那么根据冲量定理可推出 （1） 1.1.2 测量原理及结构 如果将阻挡体置于直立且具有锥度（上大下小）的管道中，就形成转子式的流量计，它的工作原理如图1所示。
当流量增加时，转子接受流体自下而上的冲力将增加，因而被冲向上方，一到达上面，由于流通截面增加，流速减小，冲力也随之减小。当冲力和差压对转子截面构成的作用力以及粘滞摩擦力等的合力与转子本身在流体中重量相等时，转子即处于一平衡状态，不再上升或下降，这个位置就表示新的流量值。 1.2 计算公式 设转子的显示重量为W f（N），流体对转子的作用力为F（N），锥形管与转子间环形截面为Sa（m2），转子处最大截面积为S f （m2），转子体积V f（m3），转子密度为ρf（Kg/m3），转子长度为L（m），流体介质的密度为ρ（Kg/m3），重力加速度为g（m/s2），则 因为m=ρV f=ρS f L代入（1）式中，整理后得 考虑到实际情况的因素，加一校正系数k变为：
转子流量计 在工业生产中经常遇到小流量的测量，因其流体的流速低，这就要求测量仪表具有较高的灵敏度，才能保证一定的精度。节流装置对管径小于50mm、低雷诺数的流体的测量精度是不高的。而转子流量计则特别适宜于测量管径50mm以下管道的流量。测量的流量可小到每小时几升。 转子流量计与前面所讲的差压式流量计在工作原理上是不相同的，差压式流量计，是在节流面积(如孔板面积)不变的条件下，以差压变化来反映流量的大小，而转子流量计，却是以压降不变，利用节流面积的变化来测量流量的大小，即转子流量计采用的是恒压降、变节流面积的流量测量法。
上图是转子流量计的原理图，它基本上由两个部分组成，一个是由下往上逐渐扩大的圆锥形管;另一个是放在锥形管内随被测介质流 量大小而作上下浮动的转子(又称浮子)。 工作时，被测流体(气体或液体)由锥形管下部进人，沿着锥形管向上运动，流过转子与锥形管之间的环隙，再从锥形管上部流出。当流体流过锥形管时，位于锥形管中的转子受到一个向上的力，使转子浮起。当这个力正好等于浸没在流体里的转子重力(即等于转子 重量减去流体对转子的浮力)时，则作用在转子上的上下两个力达到 平衡，此时转子就停浮在一定的高度上。 假如被测流体的流量突然由小变大时，作用在转子上的力就加大。因为转子在流体中的重力是不变的，即作用在转子上的向下力是不变的，所以转子就上升。由于转子在锥形管中位置的升高，造成转子与锥形管间环隙增大，即流通面积增大。随着环隙的增大，流过此环隙的流体流速变慢，因而，流体作用在转子上的力也就变小。 当流体作用在转子上的力再次等于转子在流体中的重力时，转子又稳定在一个新的高度上。这样，转子在锥形管中的平衡位置的高低与被测介质的流量大小相对应。因此，根据这个高度，就可测得流体流过转子流量计的流量值。这就是转子流量计测量流量的基本原理。