質量流量計介紹（42頁)ppt課件

1、質 量 流 量 計 培 訓. 為什么要丈量質量流量?溫度變化體積1 體積 2質量 1 = 質量 2質量 1體積 1質量2體積 2.質量流量計的分類1.科里奧利式質量流量計 這種流量計是利用流體在振管內(nèi)產(chǎn)生的科氏力，采用直接丈量科氏力的方法得到流體質量流量。2.量熱式質量流量計熱式質量流量計 這種流量計是在流體管壁外設置熱源，利用流動氣體傳送的熱量與質量的關系，在其上下游產(chǎn)生溫度變化而得到氣體的質量流量。3.沖量式質量流量計 這種流量計是利用物料流體在一定的高度下落的沖量產(chǎn)生的力，采用直接測力方法而得到流體質量流量。.熱式質量流量計 熱式質量流量計以下簡稱TME是利用傳熱原理，即流動中的流體與熱

2、源流體中加熱的物體或丈量管外加熱體之間熱量交換關系來丈量流量的儀表，過去我國習稱量熱式流量計，采用這種原理有兩種實現(xiàn)方法：一是恒功率法，二是恒溫差法。當前主要用于丈量氣體。 .恒溫差法原理流速傳感器的溫度高于感溫傳感器一定溫度T。當氣體流經(jīng)流速傳感器時，產(chǎn)生熱量分散，這樣電路單元提供相應的能量使兩個傳感器溫差維持恒定溫度T ，電路單元提供的能量與電流成比例關系，經(jīng)過輸出電信號可測出流量。.恒溫差法原理參比RTD丈量氣體溫度電子單元給加熱探頭繼續(xù)提供能量經(jīng)過電子單元調(diào)解，堅持恒溫差隨著質量流量的添加，氣體分子將熱量分散開來。.恒溫差法原理電子單元感應T的減少并且添加能量以維持恒溫差T隨著質量流量

3、的減少，電子單元減少對加熱探頭的能量供應。對加熱探頭的總能量正比于質量流量，微處置器是輸出信號線性。.恒功率法原理傳感器元件包括兩個熱電阻，其中一個是感溫電阻，另一個為加熱電阻溫度高于感溫電阻，當無流量時，兩個電阻的溫差最大，當有流量時，加熱電阻溫度降低，兩個電阻溫差減少，由于兩個RTD之間的溫差與過程流速及過程介質有關，從而與流體的流量有關，因此，當有流量時，產(chǎn)生溫差.恒功率法原理參比RTD丈量流體溫度電子單元使加熱元件以恒功率加熱，在沒有流體時溫度較高，有流體時溫度較低.恒功率法原理當質量流量添加，流體分子冷卻加熱單元非參比RTD丈量溫度降低電子單元轉換為流量信號恒功率技術.熱式質量流量計

4、缺陷熱式質量流量計呼應慢。被丈量氣體組分變化較大的場所，因cp值和熱導率變化，丈量值會有較大變化而產(chǎn)生誤差。對小流量而言，儀表會給被測氣體帶來相當熱量。對于熱分布式TMF，被測氣體假設在管壁堆積垢層影響丈量值，必需定期清洗；對細管型儀表更有易堵塞的缺陷，普通情況下不能運用。對脈動流在運用上將遭到限制。液體用TMF對于粘性液體在運用上亦遭到限制。 .熱式質量流量計優(yōu)點熱分布式TMF可丈量低流速氣體0.022m/s微小流量；浸入式TMF可丈量低中偏高流速(氣體260m/s)，插入式TMF更適宜于大管徑。TMF無活動部件，無分流管的熱分布式儀表無阻流件，壓力損失很小；帶分流管的熱分布式儀表和浸入性儀

5、表，雖在丈量管道中置有阻流件，但壓力損失也不大。TMF運用性能相對可靠。與推導式質量流量儀表相比，不需溫度傳感器，壓力傳感器和計算單元等，僅有流量傳感器，組成簡單，出現(xiàn)缺點概率小。熱分布式儀表用于H2 、N2 、O2、CO 、NO等接近理想氣體的雙原子氣體，不用用這些氣體專門標定，直接就用空氣標定的儀表，實驗證明差別僅2%左右；用于Ar、He等單原子氣體那么乘系數(shù)1.4即可；用于其他氣體可用比熱容換算，但偏向能夠稍大些。氣體的比熱容會隨著壓力溫度而變，但在所運用的溫度壓力附近不大的變化可視為常數(shù)。.科里奧利力簡介m=質點 w=角速度v=徑向速度Fc=科里奧利力V = 0V 0Fc = -2m

6、v wFcFc視頻一視頻二.科里奧利力簡介w=角速度Fc=科里奧利力=相位差A,B=相位傳感器y=振幅t=時間 Fc m.驅動線圈熱電阻 (RTD)檢測線圈流量管銜接納線銜接傳感器和變送器，提供電源，信號通訊變送器對檢測線圈傳輸來的信號進展處置科里奧利質量流量計的任務原理. 在雙管型質量流量計當中，入口處的分流管把流入的介質均等地一分為二，送到兩根丈量管中，這樣保證了100%的介質流經(jīng)丈量管 兩根丈量管由于驅動線圈的作用，產(chǎn)生以支點為軸的相對震動。當丈量管中有流量時，產(chǎn)生如下圖的科里奧利景象。科里奧利質量流量計的任務原理.在每個流量管上，均有一組磁鐵 / 線圈組，我們稱之為入口檢測線圈和出口檢

7、測線圈。由于相對振動，線圈在磁鐵的磁場做切割磁力線的運動，在內(nèi)部回路產(chǎn)生交流電信號。該信號能準確地反映線圈組間的相對位移和相對速度。經(jīng)過監(jiān)測該交流信號，我們可判別丈量管的運轉形狀。Theory - 3內(nèi)部構造.TimemV無流量TimemV低流量TimemV高流量在沒有流量的情況下，入口和出口處檢測線圈監(jiān)測到的交流電信號是同相位的。當有流量的時候，由于科里奧利作用，流量管產(chǎn)生扭曲，兩端的檢測線圈輸出的交流電信號存在相位差。流量越大，相位差就越大，而且其相位差 T 與流量的大小成正比關系。這樣，可以利用 T 作為質量流量的標定系數(shù)，即可以用T 來表示每秒有多少克的流量流過Theory - 4質量

8、流量檢測原理.密度丈量原理mtfRmflfR= 諧振頻率mt= 丈量管mfl= 流體質量fl= 流體密度c= 常數(shù)fR = (fl).TimemVTimemV高密度低密度按照彈性模數(shù)的實際，彈簧所懸掛物體的質量和它振動的頻率成反比。這一概念引入到流量管的振動，整體質量丈量管和內(nèi)部介質之和越大，其振動頻率就越小。經(jīng)過檢測知密度例如規(guī)范形狀下的水和空氣的介質流經(jīng)丈量管時的頻率，可以得到密度與頻率之間的線性關系。然后經(jīng)過振動頻率換算到密度Theory - 5密度丈量原理.原理總結D=相位差m=質量流量 = RTD 電阻fR=諧振頻率 =密度T=溫度Dj mfR rWTWr.S形丈量管質量流量計如下圖

9、，這種流量計的丈量系統(tǒng)由兩根平行的S形丈量管、驅動器和傳感器組成。管的兩端固定，管的中心部位裝有驅動器，使管子振動。在丈量管對稱位置上裝有傳感器，在這兩點上丈量振動管之間的相對位移。質量流量與這兩點測得的振蕩頻率的相位差成正比。.U形丈量管質量流量計 電磁驅動系統(tǒng)以固定頻率驅動U形丈量管振動，當流體被強迫接受管子的垂直運動時，在前半個振動周期內(nèi)，管子向上運動，丈量管中流體在驅動點前產(chǎn)生一個向下壓的力，妨礙管子的向上運動，二在驅動點后產(chǎn)生向上的力，加速管子向上運動。這兩個力的合成，使得丈量管發(fā)生扭曲；在振動的另外半周期內(nèi)，扭曲方向那么相反。 .U形丈量管質量流量計丈量管扭曲的程度，與流體流過丈量

10、管的值來質量流量成正比，在驅動點兩側的丈量管上安裝電磁感應器，以丈量其運動的相位差，這一相位差直接正比于流過的質量流量。 在雙U形丈量管構造中，兩根丈量管的振動方向相反，使得丈量管扭曲相位相差180度，如下圖。相對單丈量管型來說，雙管型的檢測信號有所放大，流通才干也有所提高。 .J形管質量流量計 當丈量管中的流體以一定速度流動時，由于振動的存在使得丈量管中的流體產(chǎn)生一個科氏力效應。此科氏力作用在丈量管上，但在上下兩支管上所產(chǎn)生的科氏力的方向不同，管的直管部分產(chǎn)生不同的附加運動，即產(chǎn)生一個相對位移的相位差。 . B形管質量流量計 流量丈量系統(tǒng)由兩個相互平行的B形管組成。被測流體經(jīng)過分流器被均勻送

11、入兩根B形丈量管中，驅動安裝安裝在兩管之間的中心位置，以某一穩(wěn)定的諧波頻率驅動丈量管振動。在丈量管產(chǎn)生向外運動時，如下圖，直管部分被相互推分開，在驅動器的作用下回路L1和L1相互接近，同樣回路L2和L2也相互接近。由于每個回路都由一端固定在流量計主體上，旋轉運動在端區(qū)被抑制因此集中在節(jié)點附近。 .單直管形質量流量計 當丈量管中流體以速度V在管中流動時，由于遭到C點振動力的影響此時的振動力是向上的，流體質點從A點運動到C點時被加速，質點產(chǎn)生反作用力F1，使管子向上運動速度減慢；而在C點到B點之間，流體質點被減速，使管子向上的運動速度加快。結果在C點兩邊的這兩個方向相反的力使管子產(chǎn)生一個變形，這個

12、變形的相位差與測管中流體流過的質量流量成正比。 . 雙直管形質量流量計 相對單直管來說雙直管形可減少壓力損失，增大傳感器感受信號，其實踐中的構造如下圖，驅動器安放與中心位置，兩個光電傳感器只與中心兩側對稱位置上，其中丈量管受軸向力的影響很小。當流體不流動時，光電傳感器遭到的管子所產(chǎn)生的位移的相位是一樣的；當流體介質流過兩根振動的丈量管時，便產(chǎn)生了科里奧利力，這個力使丈量管的振點兩邊發(fā)生相反的位移，振點之前的測管中流體介質使管子振蕩衰減，即管子位移速度減慢；振點之后的測管中流體介質使振蕩加強，即管子位移速度加快。經(jīng)過光電傳感器，測得兩端的相位差，這個相位差在振蕩頻率一定時正比與測管中的質量流量。

13、 .形丈量管質量流量計 當管子分開時，在振點前的流體中產(chǎn)生的科里奧利力與振動力方向相反，減慢管子的運動速度；而在振點之后管中流體產(chǎn)生的科氏力與振動方向一樣，加快管子的運動速度。當驅動器使管子接近時，那么產(chǎn)生相反的結果。在A、B兩點的傳感器可測的兩處管字運動的相位差，由此可得到流過測管中流體的質量流量。 .雙環(huán)形丈量管質量流量計 當測管中流體不流動時，振動力使管子產(chǎn)生的變形，在中間點兩邊是一樣的，傳感器處的兩測點上，測得的振動位移的相位差為零，當測管中流體流動時，在振幅最大點之前，流體質點由于遭到科氏力的作用產(chǎn)生一個與振動方向相反的作用力，而在這點之后產(chǎn)生一個與振動方向一樣的作用力，由于在同一時

14、辰兩根丈量管所遭到的作用力大小相等，方向相反，因此反映在兩傳感器處測點上管子的運動速度得到增大或減小，丈量這兩點的相位差就可得到經(jīng)過丈量管流體的質量流量。 .質量流量計優(yōu)點直接丈量質量流量，有很高的丈量準確度?？烧闪苛黧w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。丈量管的振動幅小，可視作非活動件，丈量管路內(nèi)無妨礙件和活動件。對應對迎流流速分布不敏感，因此無上下游直管段要求。丈量值對流體粘度不敏感，流體密度變化對丈量值得值的影響微小?？勺龆鄥?shù)丈量，好像期丈量密度，并由此派生出丈量溶液中溶質所含的濃度。.質量流量計缺陷零點不穩(wěn)定構成零點漂移，影

15、響其準確度的進一步提高，使得許多型號儀表只得采用將總誤差分為根本誤差和零點不穩(wěn)定度量兩部分。丈量低密度介質和低壓氣體誤差大；液體中含氣量超越某一限制按型號而異會顯著著影響丈量值。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300mm以下。丈量管內(nèi)壁磨損腐蝕或堆積結垢會影響丈量準確度，尤其對薄壁管丈量管的更為顯著。部分產(chǎn)品壓力損失較大，與容積式儀表相當，有些型號甚至比容積式儀表大100%。大部分型號CMF分量和體積較大。價錢昂貴。國外價錢5000 10000美圓一套，約為同口徑電磁流量計的2 5倍；國內(nèi)價錢約為電磁流量計的2

16、8倍。絕大部分產(chǎn)品采用四線制，耗電功率大.質量流量計安裝的本卷須知1.由于質量流量計是靠流體流經(jīng)管線時產(chǎn)生振動的科里奧利原理來到達丈量目的，因此質量流量計的安裝形狀應該是無應力形狀，流量計安裝應與管線在同一軸線上，而且應在質量流量計傳感器附近做支撐，絕不能用傳感器來支撐管道，這樣可以消除振動，減少誤差。2.選擇的安裝地點應遠離大變壓器或電機，由于傳感器與變送器之間銜接的電纜被諸如馬達等發(fā)射的電磁場覆蓋或接近，就會呵斥干擾，使讀數(shù)不準確而產(chǎn)生誤差。還有，安裝時要根據(jù)流體不同性質而選擇不同的安裝朝向，也就是要一直堅持傳感器管子里流體處于充溢形狀。.質量流量計安裝的本卷須知 3.夾帶汽泡。用于液體流

17、量丈量時，當霧沫狀氣體含量超越15的體積含量時，質量流量計將停頓任務。這些汽泡衰減了用以產(chǎn)生科氏力的流量管的振動，應將氣體消除在傳感器之前。假設難以實現(xiàn)，那么盡量減少氣體含量(盡能夠提高傳感器內(nèi)的壓力)，以保證汽泡被均勻地分散為較小的汽泡(堅持較高的液體流速)。當液體的壓力低于其蒸汽壓時，將產(chǎn)生汽泡。由流量管的幾何外形和液體流動所引起的傳感器兩端的壓降可以將液體的有效壓力降至其蒸汽壓力之下，管道液體中的氣體可對傳感器產(chǎn)生與霧沫汽泡一樣的影響。傳感器尺寸一旦確定，即可計算出維持液體形狀所需的背壓。要將傳感器安裝在可以滿足所需背壓的場所。.質量流量計安裝的本卷須知 4.沉淀物與懸浮物。質量流量計可

18、以計算出兩種成分的溶液或漿料中一種成分的質量含量。準確的密度丈量必需防止的情況是：沉淀物附著在丈量管壁上或固體顆粒從懸浮液中沉淀出來(流速太低)。5.振動。雙管設計的推出大大減小但并沒完全消除共模振動對質量流量計的影響，由管線系統(tǒng)引入的外部振動可以引起傳感器不期望的振動方式。假設外部振動頻率等于或接近傳感器驅動系統(tǒng)的頻率，那么會干擾儀表的驅動控制系統(tǒng)，引起流量管振動不穩(wěn)定或停振。.質量流量計安裝的本卷須知6.危險場所的安裝。如需將儀表安裝在易爆場所，首先要留意儀表能否是本質平安型儀表，而且要根據(jù)現(xiàn)場防爆等級要求及儀表隨即證明文件，確定能否允許安裝。在安裝的過程用還應思索，環(huán)境溫度對傳感器、變送

19、器、電纜等相關元件的影響。室外安裝時思索防水，分體式質量流量計思索公用電纜的長度詳細參照相應產(chǎn)品闡明書。7.流場分步從優(yōu)原那么，從原理上講，科氏力質量流量計不受流場分布的影響，無需前后直管段。而在實踐現(xiàn)場運用，并不是一切類型的流量計都不受流場分布的影響。雖然科氏力質量流量計對流場分布的要求確實不高，但對雙振動管型科氏力質量流量計來說，在流場變化過于猛烈時，有能夠呵斥丈量不準確。.質量流量計安裝的本卷須知8.其它本卷須知。除以上幾點要著重思索之外，中選擇安裝場所時，還應遵照以下原那么：當用科氏力式質量流量計丈量液體介質，特別是易汽化的液體或含有少量氣體的液體介質時，應把流量傳感器安裝在管道的較低

20、處，而不要將傳感器安裝在管道的最高處，以防止夾雜的氣體在丈量管中聚集而導致丈量誤差；當用科氏力式質量流量計側臉氣體介質，特別是非枯燥氣體或在高壓下易液化的氣體介質時，應把流量傳感器安裝在管道的較高處，而不要將傳感器安裝在管道的最低處，以免液體在丈量管中聚集而影像丈量的準確度。此外，有條件的話，還應思索流量計安裝，日常維護及裝配的方便。譬如，要將流量計安裝在蒸汽吹掃管線的下游，而且留意不要將傳感器裝的太高，也不要裝在周圍管線多而復雜的地方。這些做法，都會為流量計的安裝和日常維護提供方便。.傳感器安裝方式的選擇傳感器的安裝普通分為垂直安裝與程度安裝兩種方式。傳感器的安裝方式應根據(jù)被測流體的類型及傳

21、感器本身構造及選擇。1.垂直安裝垂直安裝是指在垂直管線上安裝傳感器，這種安裝方式也被稱為“旗式安裝。對直管型流量計和裝卸計量的運用場所，垂直安裝是一種得到引薦較多的安裝方式。在一定條件下，也可用于彎管型流量傳感器的安裝。.傳感器安裝方式的選擇1.1直管型傳感器當傳感器的丈量管為直管型時，無論丈量什么介質，垂直安裝方式都可以被采用。而當丈量液體漿料時，這個安裝方式最好，由于它可以防止固體微粒在傳感器內(nèi)積聚，面氣體和油性物質又可以上升浮出丈量管。假設工藝管線需用氣體或蒸汽清掃，這樣安裝還可以便于清掃。在采用這種安裝方式丈量液體介質時，最理想的安裝部位應選擇在上升垂直管道的最下段部位，這樣有利于獲得

22、靜壓，堅持零點的穩(wěn)定性。為了防止梯流噴流，應利用泵將工藝過程中的液體自下而上保送經(jīng)過傳感器。出于同樣的思索，當丈量介質為氣體時，應將介質自上而下保送經(jīng)過傳感器。在液態(tài)介質需求流動方向向下的場所時，假設傳感器后面直接地銜接著暢通的出口，在比傳感器低的橫截面上裝一節(jié)流孔可以防止傳感器空運轉。在裝卸料計量運用時，與其他安裝方式相比，“旗式安裝方式也是比較好的。在這種運用中，假設在傳感器下游安裝一個止回閥，還可防止液體倒流回傳感器中，從而可以防止在裝、卸料期間被兩次丈量。止回閥裝的離傳感器越近越好。.傳感器安裝方式的選擇1.2彎管型傳感器當穿管器的丈量管是彎管型時，情況相對復雜些，普通可大致分為兩種類型。其一，丈量管是“U型的，可參照直管型處置；其二，丈量管“型或三角型等其他彎曲方式的，出S形丈量管外，在丈量非枯燥氣體、含有少量氣體的液體以及含有固體顆粒的漿液時都不引薦采用“旗式安裝。由于當丈量含有固體顆粒的漿液時，假設采用“旗式安裝，固體顆粒容易堆積在穿管器丈量管的下部。而當丈量含有少量氣體的液體介質時，采用“旗式安裝方式，氣泡能夠會聚積在穿管器