质量流量计,流量仪表。
简单介绍
流体在旋转的
管内流动时会对管壁产生一个力,它是
科里奥利在1832年研究轮机时发现的,简称科氏力。在1977年由美国高准(Micro Motion)公司的创始人根据此原理研发出世界上第一台可以实际使用的质量流量计。质量流量计以科氏力为基础,在传感器内部有两根平行的流量管,中部装有驱动线圈,两端装有检测线圈,
变送器提供的
激励电压加到驱动线圈上时,振动管作往复周期振动,工业过程的
流体介质流经传感器的振动管,就会在振管上产生科氏力效应,使两根振管扭转振动,安装在振管两端的检测线圈将产生相位不同的两组信号,这两个信号的
相位差与流经传感器的流体质量流量成比例关系。计算机解算出流经振管的质量流量。不同的介质流经传感器时,振管的主振频率不同,据此解算出介质密度。安装在传感器器振管上的
铂电阻可
间接测量介质的温度。
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。由于变送器是以单片机为核心的
智能仪表,因此可根据上述三个
基本量而导出十几种参数供用户使用。质量流量计组态灵活,功能强大,
性能价格比高,是新一代
流量仪表。
测量管道内质量流量的
流量测量仪表。在被测流体处于压力、温度等参数变化很大的条件下,若仅测量体积流量,则会因为
流体密度的变化带来很大的
测量误差。在容积式和
差压式流量计中,被测流体的密度可能变化30%,这会使流量产生30~40%的误差。随着
自动化水平的提高,许多
生产过程都对流量测量提出了新的要求。
化学反应过程是受原料的质量(而不是体积)控制的。蒸气、空气流的加热、
冷却效应也是与质量流量成比例的。
产品质量的严格控制、精确的成本核算、飞机和导弹的燃料量控制,也都需要精确的。因此质量流量计是一种重要的流量测量仪表。
测量原理
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。
主要特点
1. 适用多种介质
3. 无直管段要求
4. 可靠性好
6. 具有核心处理器
主要分类
质量流量计可分为两类:一类是直接式,即直接输出质量流量;另一类为间接式或推导式,如应用
超声流量计和
密度计组合,对它们的输出再进行乘法运算以得出质量流量。
直接式
直接式质量流量计有多种类型,如量热式、角动量式、陀螺式和双叶轮式等。这种仪表适于测量小流量气体,缺点是惰性大,测量值与气体的
定压比热有关,
测量元件与介质接触,易被沾污和腐蚀。 为双
孔板差压式质量流量计。在管道A、B处安装两个相同的孔板。在分流管道中装有两个相同的可产生方向相反的恒定
体积流量q的定流量泵。两孔板前后
压力差△P=P1-P3=4KρQq,与ρ、Q成
正比。式中K为常系数,ρ为密度,Q为管道体积流量,ρQ即为质量流量。双叶轮式质量流量计是在同一直线上前后安装两个倾角分别为x1和x2的叶轮,两叶轮之间利用
扭簧连接,流体通过时,两叶轮之间产生一个偏移角x,那么两叶轮间力矩差△M与质量流量Qm,流速u,倾角x1,x2存在△M=Qm*u*(k1*tgx1-k2*tgx2)的关系(k1和k2为叶片结构尺寸常数),△M=k3*u*Qm,(k3=k1*tgx1-k2*tgx2).偏移角x=k4*△M=k4*k3*Qm*u;而叶轮组旋转速度U与流体的流速成正比,U=k6*u,则整个叶轮组转过两叶轮
偏角x所需的时间△t=x/U=k7*Qm.通过专用
计数器测量出△t便能得出质量流量Qm。
间接式
间接式质量
流量计有 3种主要型式:速度式流量计与密度计的组合,节流式(或靶式)流量计与
容积式流量计的组合,节流式(或靶式)流量计与密度计组合。
还有一种根据流体的
工作压力、温度将
容积流量计的测量值换算成
标准状态下的容积流量。但是,当介质的种类或成分改变时,它不能给出准确的质量流量。严格说来,它不属于质量流量计。 输出密度、比重、体积流量、质量流量、质量能量流量等,兼有指示、模拟量输出、打印、
越限报警、仪器故障报警等多种功能。
热式
热式质量流量计的基本原理是利用外部热源对管道内的被测流体加热,热能随流体一起流动,通过测量因流体流动而造成的热量(温度)变化来反映出流体的质量流量。
当流体成分确定时,流体的定压比热为已知常数。因此由上式可知,若保持加热功率恒定,则测出温差便可求出质量流量;若采用恒定
温差法,即保持两点温差不变,则通过测量加热的功率也可以求出质量流量。由于恒定温差法较为简单、易实现,所以实际应用较多。这种流量计多用于较大
气体流量的测量。
为避免测温和
加热元件因与被测流体
直接接触而被流体玷污和腐蚀,可采用非接触式
测量方法,即将
加热器和
测温元件安装在
薄壁管外部,而流体由薄壁管内部通过。非接触式测量方法,适用于小口径管道的微小流量测量。当用于大流量测量时,可采用分流的方法,即仅测量分流部分流量,再求得总流量,以扩大量程范围。
差压式
差压式质量流量计是以
马格努斯效应为基础的流量计,实际应用中利用孔板和
定量泵组合实现质量流量测量。常见的有双孔板和四孔板与定量泵组合两种结构。
双孔板结构形式,即在
主管道上安装结构和尺寸完全相同的两个孔板A和B,在分流管道上装置两个流向相反、流量固定为的定量泵,
差压计连接在孔板A入口和孔板B出口处。
科里奥利
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。
技术指标
主要参数
温度测量精度: ±1°C
传感器
介质温度: -50~200°C
防爆类型: iBⅡBT3
关联设备: 配套变送器
变送器
电 源: 220±10%VAC,50Hz或24±5%VDC,40W
量
热式质量流量计。当流体静止时,热源两端对称放置的
温差电偶指示温度相等。 常用的
旁通管式质量流量计把管路用细管分成无数小型管路,再把其中一个管路引出来,把传感器置于旁通管外,此方法测量元件与介质隔开,但是
响应速度和精度稍低,通过加工技术的进步,流量计的精度和
重复性都有了很高的进步。
双孔板差压式质量流量计。在管道A、B处安装两个相同的孔板。在分流管道中装有两个相同的可产生方向相反的恒定体积流量q的定流量泵。两孔板前后
压力差△P=P1-P3=4KρQq,与ρ、Q成正比。式中K为常系数,ρ为密度,Q为管道体积流量,ρQ即为质量流量。
图3为双叶轮式质量流量计。在壳体内同轴地安装两个
叶片角不等的叶轮,中间用弹簧连成一体。两轮受到的转矩之差,使弹簧
扭转角α。 α与质量流量M 和角频率&owega;之积成比例,即α ∝M&owega;。测出
角位移 α所需的时间 , 即可测出M 值。测量的方法是:在壳体上装两个电磁
检测器,当第一个涡轮产生脉冲时,开始计数。第二个涡轮产生脉冲时,停止计数。根据计数器的
标准频率测出时间t,进而求出M 值。
间接式质量流量计 间接式质量流量计有 3种主要型式:速度式流量计与密度计的组合,节流式(或靶式)流量计与容积式流量计的组合,节流式(或靶式)流量计与密度计组合。
带
微型机的质量流量测量仪表又称为质量流量计算机,是一种通用性的新型流量测量仪表。它可以输入流体的密度、流量(
涡轮流量计、
节流流量计)、比重、温度、压力、热量
等信号。
故障处理
硬件故障
若出现误差偏大,积算器显示不亮或不增值,显示器空白位等现象,其原因:
a.安装不规范,可直接导致流量计
零漂,如质量流量计安装在泵出口处较近,传感器支撑强度不够,
连接法兰焊接不当产生应力信号,电缆受
电磁干扰。
b.接线问题
若出现显示器不亮现象,应检查积算器电源连线,若出现
保险丝被烧,应确认
输入电压与标准电压
标称值,交直流形式是否一致。又若出现积算器不随流量增加时,应检查积算器接线,若积算器装有正/反向程序,应检查流量计接线,因流量计接线不正确,会使积算器在反向流时不递增。
c.工艺介质变化
若测量介质出现夹气,气化或
两相流等现象,
变送器会出现
报警显示,严重时,传感器停止工作。
d.变送器失效。
e.传感器失效。
f.管道吹扫问题。
软件问题
质量流量计
故障处理——对于刚校验完的流量计安装使用前一定要注意在当前工况下的零点校验,必须保证流量计中充满介质后关闭两端
截止阀才能零点标定,具体的方法有很多种,面板操作、
手操器以及使用
prolinkⅡ软件。
a.零点校准有误。
b.参数设置有误。
c.电源的脉冲波动。
d.i/o组态有误(一定要注意量程)。
e.操作有误