科里奥利质量流量计工作原理和基本结构(新)
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科里奥利质量流量计工作原理
科里奥利质量流量计是一种常用的流量测量仪器,它利用科里奥利效应来测量气体的质量流量。
其工作原理如下:
1. 气体进入流量计后,流经一个热电偶和一个辅助热电偶。
热电偶的位置要求在气体的流动方向上。
2. 两个热电偶都受到一个恒定的加热电流作用,使其保持在一定的温度差(通常为10℃)。
3. 气体流过热电偶时,根据科里奥利效应,热电势的大小与流过热电偶的气体的质量成正比。
4. 由于气体的质量流量与流过热电偶的气体的质量有关,所以可以通过测量热电势的大小来得到气体的质量流量。
5. 测量到的电位信号经过放大和处理后,可以将其转换为标准的电流信号或数字信号,以便进行进一步的分析和记录。
总结起来,科里奥利质量流量计通过测量气体流过热电偶时引起的热电势变化来间接地得到气体的质量流量。
这种测量原理简单可靠,并且对气体的压力和温度变化不敏感,因此在工业自动化控制和科学研究领域得到广泛应用。
科里奥利质量流量计(CMF)
一、是利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中,产生与质量流量成正比的科
里奥利力原理制成的一种直接式质量流量仪表。
CMF由流量传感器和转换器(或流量计算机)两部分组成。
二、优点:
1、直接测量质量流量,有很高的测量精确度。
2、可测量流体范围广泛,包括高粘度液的各种液体,含有固行物的浆液,
含有微量气体的液体,有足够密度的中高压气体。
3、测量管的振动幅小,可视作非活动件,测量管路内无阻碍件和活动件。
4、对应对迎流流速分布不敏感,因而无上下游直管段要求。
5、测量值对流体粘度不敏感,流体密度变化对测量值得值的影响微小。
6、可做多参数测量,如同期测量密度,并由此派生出测量溶液中溶质所含
的浓度。
三、缺点:
1、CMF零点不稳定形成零点漂移,影响其精确度的进一步提高,使得许多
型号仪表只得采用将总误差分为基本误差和零点不稳定度量两部分。
2、CMF不能用于测量低密度介质和低压气体;液体中含气量超过某一限制
(按型号而异)会显着著影响测量值。
3、CMF对外界振动干扰较为敏感,为防止管道振动影响,大部分型号CMF
的流量传感器安装固定要求较高。
科里奥利流量计工作原理
在没有气体流动时,加热丝和检测丝的温度差为零,此时两者之间没
有电动势产生。
当气体流动时,气体带走了加热丝上的热量,导致加热丝
的温度降低,而检测丝的温度保持不变。
由于温度差的改变,导致了加热
丝和检测丝之间产生了一个电动势,称为科里奥利电动势。
测量科里奥利电动势可以间接地得到气体的流量。
通过传感器测量电
动势的大小,并将其转换为气体流量的显示。
当气体的流量增加时,加热
丝上的温度降低更多,导致科里奥利电动势增加。
反之,当气体的流量减
小时,加热丝上的温度降低较少,导致科里奥利电动势降低。
但是需要注意的是,科里奥利流量计的准确度受到一些因素的影响。
例如,气体的种类、温度、压力等参数都会对测量结果产生影响。
此外,
流量计的设计和材料的选择也会对其准确度和灵敏度产生影响。
因此,在
使用科里奥利流量计时,需要进行校准和调整,以确保测量结果的准确性。
总结起来,科里奥利流量计通过测量加热丝和检测丝之间产生的科里
奥利电动势来间接测量气体流量。
其原理是基于科里奥利效应,即气体流
动引起温度差异,进而引起电动势的变化。
通过传感器测量电动势的大小,可以得到气体流量的显示。
但是需要注意测量准确度受到多种因素的影响,需要校准和调整以确保准确性。
科里奥利质量流量计原理科里奥利质量流量计(以下简称CMF)是利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中,产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接测量质量流量的仪表。
20世纪70年代后期商品化实用性CMF由美国Micro Motion公司首先推向市场,到80年代中后期各国仪表厂相继开发。
迄1995年,世界已有40家以上推出各种结构的CMF,世界范围装用量估计在18万~20万台之间。
1995年世界年销售量估计在4万~4.5万台之间。
在我国CMF应用起步较晚,从80年代中期引进成套装置附带进口少量仪表开始,到技术改造所需单台进口,迄1997年估计装用量在3500~4500台之间。
1997年我国已有4家制造厂自行开发CMF供应社会,如太行仪表厂已有完整的LZL系列,还组建有几家合资企业引进国外技术生产系列仪表。
1. 原理与结构当质量为m的质点以速度V在对P轴作角速度ω旋转的管道内移动时,质点受两个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ω2r,朝向P轴;②切向角速度αt,即科里奥利加速度,其值等于2ωV,方向与αr垂直。
由于复合运动,在质点的αt方向上作用着科里奥利力Fc=2ωVm,管道对质点作用着一个反向力-Fc=-2ωVm。
当密度为ρ的流体在旋转管道中以恒定速度V流动时,任何一段长度Δχ的管道将受到一个切向科里奥利力ΔFc ,ΔFc=2ωVρAΔx(1)式中A--管道的流通截面积,由于质量qm=ρV A,所以ΔFc=2ωqmΔx(2)因此,直接或间接测量在旋转管中流动流体的科里奥利力就可以测得质量流量。
然而,通过旋转运动产生科里奥利力是困难的,目前CMF均代之以管道振动产生,即由二端固定的薄壁测量管,在中点处以测量管谐振或接近谐振的频率(或其高次谐波频率)所激励,在管内流动的流体产生科里奥利力,使中点前后两半段产生方向相反的桡曲,用电磁学(或光学),方法检测桡曲量以求得质量流量。
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αt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。
科里奥利流量计的工作原理及设计 今天为大家介绍一项国家发明授权专利——科里奥利流量计。
该专利由株式会社奥巴尔申请,并于2017年3月15日获得授权公告。
内容说明 本发明涉及在流量管的两端部分别配置有分流器而构成的科里奥利流量计。
发明背景 科里奥利流量计是利用了下述情况的质量流量计,即:在将被测流体所流通的流管的两端加以支撑,并沿着与流管的流向垂直的方向对该支撑点周围施加振动时,作用于流管(以下,将应被施加振动的流管称为“流量管”)上的科氏力与质量流量成比例。
科里奥利流量计已为众所知,科里奥利流量计中的流量管的形状大致分为直管形状和弯管形状。
当流量管为两根时,在该流量管的流入口侧和流出口侧的两端部分别配置有将流道分叉成两个的分流器(分叉管)。
发明内容 本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供一种能够谋求降低分流器中的压力损失等的科里奥利流量计。
为了解决上述问题,本发明所述的本发明的科里奥利流量计的组成部分为:通过驱动流量管,并检测出与作用于该流量管上的科氏力成比例的相位差和/或振动频率,从而得到在所述流量管内流动的被测流体的质量流量和/或密度,并且,在所述流量管的两端部分别配置有分流器,该科里奥利流量计的特征在于,所述流量管的数量为偶数根;并且,所述分流器的流道的形状部分包括:配置在设置流量计的管道侧的管道侧开口部分、配置在所述流量管侧且与所述流量管的数量相同数量的流量管侧开口部分、以及分叉成与所述流量管的数量相同数量的流道分叉部分,进而,所述流道分叉部分处的各分叉部分剖面形状的面积被设定为相等,并且,从所述流道分叉部分至所述流量管侧开口部分的流道剖面积被设定为小于或等于所述分叉部分剖面形状的面积。
本发明的科里奥利流量计从所述流道分叉部分至所述流量管侧开口部分的所述流道剖面积被设定为从所述分叉部分剖面形状的面积开始呈线性地减小。
所述流道分叉部分处的所述分叉部分剖面形状呈非圆形形状,并且,所述流量管侧开口部分的形状呈圆形形状。
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✞从✌流向 ,将此管置于以角速度▫旋转的系统中。
设旋转轴为✠,与管的交点为 ,由于管内流体质点在轴向以速度✞、在径向以角速度▫运动,此时流体质点受到一个切向科氏力☞♍。
这个力作用在测量管上,在 点两边方向相反,大小相同,为:↗☞♍ = ▫✞↗❍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 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: 形测量管、✞形测量管、双☺形测量管、 形测量管、单直管形测量管、双直管形测量管、 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。
. 形测量管质量流量计如图 所示,这种流量计的测量系统由两根平行的 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 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 所示。
图 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。
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.当测量管向上振动但无流体流过时,运用右手螺旋法则,四指指向旋转方向,则大拇指指向的方向为外加驱动的圆频率ω。
科里奥利质量流量计的原理和常见故障维修科里奥利质量流量计将直接式的高精度质量流量测量变为了现实,同时它还具有其他流量计所没有的优点,比如抗腐蚀,耐磨损,对不同温度不同压力下的不同密度的介质均能实现高精度的质量流量测量,文章就科里奥利质量流量计的测量原理做出了简要的分析,并根据其工作原理分析了安装过程,工作环境等各种因素对其稳定的高精度测量性能的影响,同时根据长期的工作经验总结了一些科里奥利质量流量计的常见故障和维修方案。
标签:科里奥利力;质量流量计;故障维修1 科里奥利质量流量计的原理在工业生产过程中,流量是一个非常重要的测量参数。
目前测量流量的仪表类型很多,比较常见的有超声波流量计,电磁流量计,涡街流量计,浮子式流量计,孔板流量计等等,这些流量计都有一个共同的特点就是都是测量体积的,测量精度受到温度,压力,等外部影响比较大。
在实际的工业生产过程中,人们出于节能降耗,提高生产效率,提高产品质量等各种原因而更加关心测量对象流过管道的质量流量是多少,科里奥利质量流量计应运而生。
它是根据流体在振动的管道中流动时,会对管壁产生一个与质量流量成正比的力的原理制成的,这个力就是科里奥利力。
由相位检测技术可以很容易测量出△t,然后经过信号处理电路即可算出流经测量管路的流体的质量流量,又因为测量管路的振荡频率为流体密度的反比例函数,因此也可以根据测量管路的振荡频率计算出流经测量管路的流体密度。
除此之外,一般还会在科里奥利质量流量计的测量管路的进口端管壁上加装一个贴片式铂电阻,由此铂电阻的阻值算出测量管路的温度,根据此温度值对测量管路系统的弹性形变系数K以及流体密度值等作出修正,进一步提高质量流量测量的精度。
2 科里奥利质量流量计的常见故障维修由于科里奥利质量流量计的使用日益广泛,并且相当部分的流量计都在高温高湿有腐蚀的环境下工作,同时由于变频器的使用增大的流量计的供电系统不确定性,因此质量流量计难免会出现各种各样的故障。
科里奥利流量计的原理科里奥利流量计是一种常用的流量测量仪器,广泛应用于工业自动化控制系统中。
它基于科里奥利效应原理,通过测量流体流经管道时产生的温度差来计算流量大小。
本文将详细介绍科里奥利流量计的原理和工作机制。
一、科里奥利效应原理科里奥利效应是指当流体通过具有温度差的导体时,由于科里奥利力的作用,导致导体两侧出现温度差。
这一效应是由热电偶或热敏电阻测量的。
科里奥利效应的基本原理是热电偶的两个焊点在温度梯度作用下产生电动势。
当流体流经导体时,由于流体的冷却或加热效应,导体的温度差会发生变化,进而导致热电偶产生电动势的变化。
根据热电偶的电动势变化,我们可以推算出流体的流量大小。
二、科里奥利流量计的工作原理科里奥利流量计主要由传感器和显示控制部分组成。
传感器是用于测量流体温度差的部分,而显示控制部分则用于计算和显示流量大小。
1. 传感器部分传感器部分通常由一对热电偶组成,分别安装在管道的两侧。
当流体通过管道时,会对热电偶产生冷却或加热效应,导致两个热电偶之间的温度差发生变化。
传感器将温度差转化为电信号,并传输给显示控制部分。
2. 显示控制部分显示控制部分接收传感器传输过来的电信号,并进行相应的处理和计算。
通过对电信号的分析,可以得到流体的温度差,进而推算出流体的流量大小。
显示控制部分一般配备有液晶显示屏,可以直观地显示流量数值。
三、科里奥利流量计的优势和应用科里奥利流量计具有以下优势:1. 非侵入式测量:科里奥利流量计不需要直接接触流体,通过管道两侧的热电偶测量温度差,因此对流体没有影响,不会引起压力损失。
2. 高精度测量:科里奥利流量计具有较高的测量精度,可以达到±1%FS。
3. 宽测量范围:科里奥利流量计适用于液体和气体的测量,且测量范围广,可覆盖0.1m/s至50m/s的流速范围。
4. 耐高温高压:科里奥利流量计可以在高温(最高可达800℃)和高压(最高可达100MPa)环境下正常工作。
科里奥利质量流量计的选型原则及方法科里奥利质量流量计作为一种高精度的流量计,被广泛应用于流量测量领域。
选型合适的科里奥利质量流量计可以提高测量精准度和稳定性,节省成本,改善生产效率。
本文将介绍科里奥利质量流量计的选型原则及方法。
1. 了解科里奥利质量流量计的基本原理科里奥利质量流量计的测量原理是基于科里奥利效应的。
简单来说,当一个导体经过磁场时,会在其四周激发出一个电场,并且产生一个垂直于流体运动方向的力,这就是科里奥利效应。
科里奥利质量流量计利用该效应,通过测量流体的运动状态和电场的变化,来计算流体的质量流量。
因此,在选型之前,必需要了解该流量计的基本原理,以便更好的进行选型和应用。
2. 确定所需测量的流体类型和参数在选型之前,必需要确定所需测量的流体类型和参数。
科里奥利质量流量计适用于多种流体类型的测量,包括气体、液体和蒸汽等。
在确定流体类型之后,还需要了解其实在的参数,如温度、压力、密度、流量范围、粘度等。
这些参数对选型会有紧要的影响,因此必需进行认真的分析和评估。
3. 考虑流量计的测量范围和精度要求选型科里奥利质量流量计时,还需要考虑其测量范围和精度要求。
测量范围应当与实际的流量范围相匹配,并要考虑到流量的变化范围。
同时,还需要对测量精度要求进行评估,以便选择合适的测量器具。
4. 了解科里奥利质量流量计的型号和规格在选型之前,必需要了解科里奥利质量流量计的型号和规格,以便进行比较和评估。
科里奥利质量流量计的型号和规格包括管径大小、最大测量范围、最大流速、测量精度等。
这些参数对选型有很大的影响,必需进行认真的了解和比较。
5. 选择适合的传感器和配件科里奥利质量流量计由传感器和掌控器两部分构成。
在选型时,除了要考虑流量计本身的型号和规特别,还需要选择适合的传感器和配件。
传感器应当具有高精度、高牢靠性和适应性强等特点。
配件也应当具有高质量、高牢靠性和耐用性。
6. 评估流量计的性能和价格在进行选型时,还需要对流量计的性能和价格进行综合评估。
科里奥利质量流量计工作原理
科里奥利质量流量计是一种用于测量流体质量流量的仪器,它基于科里奥利效
应而工作。
科里奥利效应是指当流体通过弯曲管道时,会产生一种称为科里奥利力的力,这种力会使得流体中的粒子产生一个偏转。
科里奥利质量流量计利用这种现象来实现对流体质量流量的测量。
科里奥利质量流量计由流体传感器和信号处理器组成。
流体传感器通常由一对
对称的弯曲导管和一对垂直安装的磁感应器组成。
当流体通过弯曲导管时,科里奥利力会使得流体中的粒子产生偏转,从而产生一个横向的速度分量。
这个横向速度分量会使得流体中的一对磁感应器所感知到的磁感应强度发生变化,信号处理器会根据这种变化来计算出流体的质量流量。
在科里奥利质量流量计中,信号处理器起着至关重要的作用。
它会对从流体传
感器中获取的信号进行放大、滤波和线性化处理,然后通过计算得出流体的质量流量。
同时,信号处理器还可以对流体的温度、压力等参数进行补偿,以确保测量结果的准确性和稳定性。
科里奥利质量流量计具有测量范围广、精度高、稳定性好等特点,因此在化工、石油、冶金等领域得到了广泛的应用。
它可以用于测量各种液体和气体的质量流量,包括腐蚀性介质、高温高压介质等。
同时,科里奥利质量流量计还可以实现对流体密度、温度等参数的在线测量,为工艺控制和流程优化提供了重要的数据支持。
总的来说,科里奥利质量流量计是一种基于科里奥利效应的先进流量测量技术,它通过流体传感器和信号处理器实现了对流体质量流量的准确测量,具有测量范围广、精度高、稳定性好等优点,适用于各种工业领域的流量监测和控制。
科里奥利质量流量计的测量原理
科里奥利质量流量计是一种基于科里奥利力的原理测量流体质量流量的仪器。
其测量原理如下:
1. 科里奥利力的原理
科里奥利力是一种惯性力,当流体流经管道时,如果管道发生突然变窄或弯曲,流体会偏离原来的流动方向,从而产生一股离心力。
这股力就是科里奥利力。
2. 测量原理
科里奥利质量流量计通常由一个带有流量整流装置的进口段、一个测量管和一个出口段组成。
测量管中安装有一个障碍物,称为科里奥利元件或测量元件。
当流体流经测量管时,流体会绕过科里奥利元件,从而产生科里奥利力。
这股力作用于测量管上,使管道发生微小的形变。
3. 测量过程
科里奥利质量流量计利用应变传感器测量管道形变的程度。
管道形变的程度与流体的质量流量成正比。
通过测量管道形变,并将其与已知的标定数据进行比较,就可以确定流体的质量流量。
4. 优点
科里奥利质量流量计具有以下优点:
- 测量准确度高,重复性好;
- 对流体物性变化不敏感,可测量各种流体;
- 无移动部件,结构简单,维护方便;
- 压力损失较小,能耗低。
科里奥利质量流量计广泛应用于石油、化工、食品、制药等行业,是测量质量流量的理想仪器。
HJ46科里奥利质量流量计一、概述科里奥利质量流量计(以下简称CMF)是利用流体在振动管中流动时,产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质量流量仪表。
开发科里奥利力原理的流量仪表始于50年代初,由于未能解决使流体在直线运动的同时还要处于一旋转系的实用性难题,一直未能达到工业推广应用阶段,直到1976年美国James Smith氏发明将两种运动结合起来的振动管式质量流量计,后来才由美国Micro Motion公司首先推向市场。
到80年代中期各仪表厂相继开发,迄至1992世界各国已近20家制造厂推出各种形式的CMF。
迄至1991年世界范围CMF装用量估计11万~13万台之间,近年销售量估计每年在几万台以上。
在我国CMF的应用起步较晚,从80年代中期引进成套装置带进少量仪表开始,到技术改造所需单台进口一定数量,迄至1992年估计装用量在1000~2000台之间。
近年已有几家制造厂家自行开发了几种管径的CMF供应市场;还有几家制造厂组建合资企业或引进国外技术生产系列仪表。
二、原理和结构如图所示,当质量m的质点以速度V在对P轴作角速度ω旋转的管道内移动时,质点受两个分量的加速度及其力:(1)法向加速度,即向心力加速度ar,其量值等于ω2r,方向朝向P轴;(2)切向加速度at ,即科里奥利加速度,其量值等于ωV,方向与ar垂直。
由于复合运动,在质点的ar 方向上作用着科里奥利力Fc=2ωVm,管道对质点作用着一个反向力-Fc=-2ωVm。
当密度为ρ的流体在旋转管道中以恒定速度V流动时,任何一段长度ΔX的管道都将受到一个ΔFc的切向科里奥利力。
ΔFc=2ωVρAΔX式中A-管道的流通内截面积。
由于质量流量即为δm ,δm=ρVA,所以ΔFc =2ωδmΔX因此,直接或间接测量在旋转管道中流动流体所产生的科里奥利力就可以测得质量流量,这就是CMF的基本原理。
然而通过旋转运动产生科里奥利力是困难的,目前产品均代之以管道振动产生的,即由二端固定的薄壁测量管,在中点处以测量管谐振或接近谐振的频率(或其高次谐波频率)所激励,在管内流动的流体产生科里奥利力,使测量管中点前后两半段产生方向相反的挠曲,用光学或电磁学方法检测挠曲量以求得质量流量。
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αt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。
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