小口徑質(zhì)量流量計

一、測量原理

      JN系列U型、Ω形（三角形）小口徑質(zhì)量流量計結構主體采用兩根并排的U形振動(dòng)管，將流體導入管內，使之沿管內向前流動(dòng)，則管子將強迫流體與之一起上下振動(dòng)。流體為了反抗這種強迫振動(dòng)，會(huì )給管子一個(gè)與其流動(dòng)方向垂直的反作用力，在這種被叫做科里奧利效應力（科氏力）的作用下，入口段管與出口段管在振動(dòng)的時(shí)間先后會(huì )出現相位時(shí)間差。這種差異與流過(guò)管子的流體質(zhì)量流量的大小成正比。通過(guò)電路能檢測出這種時(shí)間差異的大小，則可測量出質(zhì)量流量的大小。

      Ω形測量管質(zhì)量流量計是常見(jiàn)結構，上海崢嵐公司的高精度科氏力質(zhì)量流量計多采用這種結構。這種結構的流量計驅動(dòng)器放在直管部分的中間位置，當管中流體以一定速度流動(dòng)時(shí)，由于驅動(dòng)器的振動(dòng)作用，使管子分開(kāi)或靠近。當管子分開(kāi)時(shí)，在振點(diǎn)前的流體中產(chǎn)生的科里奧利力與振動(dòng)力方向相反，減慢管子的運動(dòng)速度；而在振點(diǎn)之后管中流體產(chǎn)生的科氏力與振動(dòng)方向相同，加快管子的運動(dòng)速度。當驅動(dòng)器使管子靠近時(shí)，則產(chǎn)生相反的結果。在A(yíng)、B兩點(diǎn)的傳感器可測的兩處管字運動(dòng)的相位差，由此可得到流過(guò)測管中流體的質(zhì)量流量。

      流體密度的測量可通過(guò)測量管道的頻率獲得。利用流量測量的一對信號檢測器可獲得代表諧振頻率的信號，一個(gè)溫度傳感器的信號用于補償溫度變化而引起的流量管鋼性的變化。用一個(gè)高頻時(shí)鐘來(lái)測量振動(dòng)周期的時(shí)間，測量值經(jīng)數字濾波，對溫度引起固有頻率的變化進(jìn)行補償后，用傳感器密度標定系數來(lái)計算出過(guò)程流體的密度。

二、性能特點(diǎn)

（1）U型Ω形（三角形）科里奧利質(zhì)量流量計具有同類(lèi)產(chǎn)品無(wú)以倫比的高精度、小流量、高零點(diǎn)穩定性，可用于計量和貿易結算；

（2）測量具有很高的準確性、重復性、穩定性，液體測量正常精度0.3%-0.75%，高精度可達0.1%-2%，重復性可達0.1%；

（3）測量各類(lèi)氣體的精度為0.75-1.5%，高精度0.5%；

（4）在流體通道內沒(méi)有阻流元件和可動(dòng)部件，因而其可靠性好，使用壽命長(cháng)。好的科氏力質(zhì)量流量計可用20年-30年；

（5）可以測量高粘度流體和高壓氣體的流量，并且不受流體種類(lèi)屬性的影響。

三、技術(shù)參數

（1）小口徑質(zhì)量流量計的主要參數為質(zhì)量流量kg/h或kg/min,液體測量精度0.3-0.75%，高精度0.1%-0.2%。

（2）小流量氣體流量計一般專(zhuān)門(mén)用于氣體的流量測量，精度正常為0.75-1.5%。

（3）質(zhì)量密度儀的主要參數是密度參數，正常量程設定為0-2.0g/cm3，精度0.001-0.002g/cm³。

（4）次要參數一般設定為質(zhì)量流量、體積流量或密度參數或溫度參數，有時(shí)候會(huì )設定為狀態(tài)輸出、信號輸出或百分比輸出，比如量程的50%。

（5）輔助參數一般設定為溫度，溫度量程0-100℃，精度0.5-1℃。

（6）電源輸入24-60VDC，或85-265VAC，信號輸出4-20mA（HART通訊協(xié)議，或485通信協(xié)議、頻率脈沖輸出、總線(xiàn)DP協(xié)議、FF協(xié)議、PA通訊協(xié)議輸出）,可分別為密度、流量、溫度。舉例其中一款傳感器輸入輸出為：

電源輸入24VDC或220VAC；

主參數輸出，HART協(xié)議通訊；

頻率輸出；

485輸出。

（7）正常工作溫度-40℃~150℃，高溫傳感器一般采用分體式結構，環(huán)境溫度-10℃~80℃；

（8）工作壓力正常0-2MPa，管徑多為DN8-80，材料316L/904L；

（9）一體式或分體式質(zhì)量密度儀，光敏鍵操作顯示，表頭可以設置參數，進(jìn)行調零操作。

四、安裝注意事項

（1）務(wù)必滿(mǎn)管測量！半管測量、高比例氣液混合溶液測量都是大忌！

（2）垂直或水平管道安裝，U理想安裝方式是水平，能夠保證液體滿(mǎn)管測量。

（3）一般液體測量時(shí)，U型測量管向下。測量氣體時(shí)U型測量管朝上。

（4）質(zhì)量流量計安裝位置應遠離能引起管道機械振動(dòng)的干擾源，如工藝管線(xiàn)上的泵等。如果傳感器在同一管線(xiàn)上串聯(lián)使用，應特別防止由于共振而產(chǎn)生的相互影響，傳感器間的距離至少大于傳感器外形尺寸寬度的三倍。

（5）流量計傳感器的安裝位置應考慮工藝管線(xiàn)由于溫度變化引起的伸縮和變形，特別不能安裝在工藝管線(xiàn)的膨脹節附近。如果安裝在膨脹節附近，由于管道伸縮會(huì )造成橫向應力，使得傳感器零點(diǎn)發(fā)生變化，影響測量準確度。

（6）傳感器的安裝位置應遠離工業(yè)電磁干擾源，如大功率電動(dòng)機、變壓器等，否則傳感器中測量管的自諧振動(dòng)會(huì )受到干擾，速度傳感器檢測出來(lái)的微弱信號有可能被淹沒(méi)在電磁干擾的噪聲中。流量計傳感器應遠離變壓器、電動(dòng)機至少5 米以上的距離。

（7）質(zhì)量流量計傳感器的安裝位置應使管道內流體始終保證充滿(mǎn)傳感器測量管，且有一定憋壓，這就要求安裝位置應在管道的低端。

五、管徑大流通能力DN01-DN80

六、影響因數

   科氏力質(zhì)量流量計的測量管對測量精度有一定的影響。上海崢嵐公司質(zhì)量流量計研究人員經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，分析測量管對精度的影響因素。

（1）測量管的形狀

      測量系統彈性的增加，增大了作用于振動(dòng)管系統的科氏力的效應，但也增大外界機械噪聲的干擾和儀表體積。測量管應盡量減少急劇彎曲，大可能的增大測量管內徑，這樣可以減少壓力損失。雙測量管型的信噪比得到增加，流通能力也增加，被普遍采用。

（2）管壁

      壁厚增加使管子更具有剛性，也增加了流動(dòng)時(shí)管子的固定質(zhì)量，減少了流體中夾雜氣體時(shí)由于其分布的不均勻引起比重變化對管子振動(dòng)的影響，同時(shí)提高測量管耐壓、耐磨性，但會(huì )降低系統彈性，影響測量的靈敏性。

（3）制造和安裝

      測量管的形狀在制作過(guò)程應保證其對稱(chēng)性，在雙測量管結構中應保證兩根管的一致性，傳感器的定位要準確，以減少測量中由于密度或粘度變化對測量結果的影響。流量質(zhì)量分配的不穩定性，給測量結果的準確性帶來(lái)影響。

      從原理上講，測量管所受科氏力的大小只與流體的質(zhì)量流量有關(guān)，與流體密度、粘度無(wú)關(guān)。但密度的變化會(huì )帶來(lái)附加的慣性力；而粘度的變化時(shí)測量管的內壁附著(zhù)層不同，產(chǎn)生不同的邊界層效應。結果引起測量管的質(zhì)量分配不穩定，對測量結果的準確度帶來(lái)影響。