质量流量计介绍（42页)ppt课件

1、质 量 流 量 计 培 训. 为什么要丈量质量流量?温度变化体积1 体积 2质量 1 = 质量 2质量 1体积 1质量2体积 2.质量流量计的分类1.科里奥利式质量流量计 这种流量计是利用流体在振管内产生的科氏力，采用直接丈量科氏力的方法得到流体质量流量。2.量热式质量流量计热式质量流量计 这种流量计是在流体管壁外设置热源，利用流动气体传送的热量与质量的关系，在其上下游产生温度变化而得到气体的质量流量。3.冲量式质量流量计 这种流量计是利用物料流体在一定的高度下落的冲量产生的力，采用直接测力方法而得到流体质量流量。.热式质量流量计 热式质量流量计以下简称TME是利用传热原理，即流动中的流体与热

2、源流体中加热的物体或丈量管外加热体之间热量交换关系来丈量流量的仪表，过去我国习称量热式流量计，采用这种原理有两种实现方法：一是恒功率法，二是恒温差法。当前主要用于丈量气体。 .恒温差法原理流速传感器的温度高于感温传感器一定温度T。当气体流经流速传感器时，产生热量分散，这样电路单元提供相应的能量使两个传感器温差维持恒定温度T ，电路单元提供的能量与电流成比例关系，经过输出电信号可测出流量。.恒温差法原理参比RTD丈量气体温度电子单元给加热探头继续提供能量经过电子单元调解，坚持恒温差随着质量流量的添加，气体分子将热量分散开来。.恒温差法原理电子单元感应T的减少并且添加能量以维持恒温差T随着质量流量

3、的减少，电子单元减少对加热探头的能量供应。对加热探头的总能量正比于质量流量，微处置器是输出信号线性。.恒功率法原理传感器元件包括两个热电阻，其中一个是感温电阻，另一个为加热电阻温度高于感温电阻，当无流量时，两个电阻的温差最大，当有流量时，加热电阻温度降低，两个电阻温差减少，由于两个RTD之间的温差与过程流速及过程介质有关，从而与流体的流量有关，因此，当有流量时，产生温差.恒功率法原理参比RTD丈量流体温度电子单元使加热元件以恒功率加热，在没有流体时温度较高，有流体时温度较低.恒功率法原理当质量流量添加，流体分子冷却加热单元非参比RTD丈量温度降低电子单元转换为流量信号恒功率技术.热式质量流量计

4、缺陷热式质量流量计呼应慢。被丈量气体组分变化较大的场所，因cp值和热导率变化，丈量值会有较大变化而产生误差。对小流量而言，仪表会给被测气体带来相当热量。对于热分布式TMF，被测气体假设在管壁堆积垢层影响丈量值，必需定期清洗；对细管型仪表更有易堵塞的缺陷，普通情况下不能运用。对脉动流在运用上将遭到限制。液体用TMF对于粘性液体在运用上亦遭到限制。 .热式质量流量计优点热分布式TMF可丈量低流速气体0.022m/s微小流量；浸入式TMF可丈量低中偏高流速(气体260m/s)，插入式TMF更适宜于大管径。TMF无活动部件，无分流管的热分布式仪表无阻流件，压力损失很小；带分流管的热分布式仪表和浸入性仪

5、表，虽在丈量管道中置有阻流件，但压力损失也不大。TMF运用性能相对可靠。与推导式质量流量仪表相比，不需温度传感器，压力传感器和计算单元等，仅有流量传感器，组成简单，出现缺点概率小。热分布式仪表用于H2 、N2 、O2、CO 、NO等接近理想气体的双原子气体，不用用这些气体专门标定，直接就用空气标定的仪表，实验证明差别仅2%左右；用于Ar、He等单原子气体那么乘系数1.4即可；用于其他气体可用比热容换算，但偏向能够稍大些。气体的比热容会随着压力温度而变，但在所运用的温度压力附近不大的变化可视为常数。.科里奥利力简介m=质点 w=角速度v=径向速度Fc=科里奥利力V = 0V 0Fc = -2m

6、v wFcFc视频一视频二.科里奥利力简介w=角速度Fc=科里奥利力=相位差A,B=相位传感器y=振幅t=时间 Fc m.驱动线圈热电阻 (RTD)检测线圈流量管衔接纳线衔接传感器和变送器，提供电源，信号通讯变送器对检测线圈传输来的信号进展处置科里奥利质量流量计的任务原理. 在双管型质量流量计当中，入口处的分流管把流入的介质均等地一分为二，送到两根丈量管中，这样保证了100%的介质流经丈量管 两根丈量管由于驱动线圈的作用，产生以支点为轴的相对震动。当丈量管中有流量时，产生如下图的科里奥利景象。科里奥利质量流量计的任务原理.在每个流量管上，均有一组磁铁 / 线圈组，我们称之为入口检测线圈和出口检

7、测线圈。由于相对振动，线圈在磁铁的磁场做切割磁力线的运动，在内部回路产生交流电信号。该信号能准确地反映线圈组间的相对位移和相对速度。经过监测该交流信号，我们可判别丈量管的运转形状。Theory - 3内部构造.TimemV无流量TimemV低流量TimemV高流量在没有流量的情况下，入口和出口处检测线圈监测到的交流电信号是同相位的。当有流量的时候，由于科里奥利作用，流量管产生扭曲，两端的检测线圈输出的交流电信号存在相位差。流量越大，相位差就越大，而且其相位差 T 与流量的大小成正比关系。这样，可以利用 T 作为质量流量的标定系数，即可以用T 来表示每秒有多少克的流量流过Theory - 4质量

8、流量检测原理.密度丈量原理mtfRmflfR= 谐振频率mt= 丈量管mfl= 流体质量fl= 流体密度c= 常数fR = (fl).TimemVTimemV高密度低密度按照弹性模数的实际，弹簧所悬挂物体的质量和它振动的频率成反比。这一概念引入到流量管的振动，整体质量丈量管和内部介质之和越大，其振动频率就越小。经过检测知密度例如规范形状下的水和空气的介质流经丈量管时的频率，可以得到密度与频率之间的线性关系。然后经过振动频率换算到密度Theory - 5密度丈量原理.原理总结D=相位差m=质量流量 = RTD 电阻fR=谐振频率 =密度T=温度Dj mfR rWTWr.S形丈量管质量流量计如下图

9、，这种流量计的丈量系统由两根平行的S形丈量管、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。在丈量管对称位置上装有传感器，在这两点上丈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。.U形丈量管质量流量计 电磁驱动系统以固定频率驱动U形丈量管振动，当流体被强迫接受管子的垂直运动时，在前半个振动周期内，管子向上运动，丈量管中流体在驱动点前产生一个向下压的力，妨碍管子的向上运动，二在驱动点后产生向上的力，加速管子向上运动。这两个力的合成，使得丈量管发生扭曲；在振动的另外半周期内，扭曲方向那么相反。 .U形丈量管质量流量计丈量管扭曲的程度，与流体流过丈量

10、管的值来质量流量成正比，在驱动点两侧的丈量管上安装电磁感应器，以丈量其运动的相位差，这一相位差直接正比于流过的质量流量。 在双U形丈量管构造中，两根丈量管的振动方向相反，使得丈量管扭曲相位相差180度，如下图。相对单丈量管型来说，双管型的检测信号有所放大，流通才干也有所提高。 .J形管质量流量计 当丈量管中的流体以一定速度流动时，由于振动的存在使得丈量管中的流体产生一个科氏力效应。此科氏力作用在丈量管上，但在上下两支管上所产生的科氏力的方向不同，管的直管部分产生不同的附加运动，即产生一个相对位移的相位差。 . B形管质量流量计 流量丈量系统由两个相互平行的B形管组成。被测流体经过分流器被均匀送

11、入两根B形丈量管中，驱动安装安装在两管之间的中心位置，以某一稳定的谐波频率驱动丈量管振动。在丈量管产生向外运动时，如下图，直管部分被相互推分开，在驱动器的作用下回路L1和L1相互接近，同样回路L2和L2也相互接近。由于每个回路都由一端固定在流量计主体上，旋转运动在端区被抑制因此集中在节点附近。 .单直管形质量流量计 当丈量管中流体以速度V在管中流动时，由于遭到C点振动力的影响此时的振动力是向上的，流体质点从A点运动到C点时被加速，质点产生反作用力F1，使管子向上运动速度减慢；而在C点到B点之间，流体质点被减速，使管子向上的运动速度加快。结果在C点两边的这两个方向相反的力使管子产生一个变形，这个

12、变形的相位差与测管中流体流过的质量流量成正比。 . 双直管形质量流量计 相对单直管来说双直管形可减少压力损失，增大传感器感受信号，其实践中的构造如下图，驱动器安放与中心位置，两个光电传感器只与中心两侧对称位置上，其中丈量管受轴向力的影响很小。当流体不流动时，光电传感器遭到的管子所产生的位移的相位是一样的；当流体介质流过两根振动的丈量管时，便产生了科里奥利力，这个力使丈量管的振点两边发生相反的位移，振点之前的测管中流体介质使管子振荡衰减，即管子位移速度减慢；振点之后的测管中流体介质使振荡加强，即管子位移速度加快。经过光电传感器，测得两端的相位差，这个相位差在振荡频率一定时正比与测管中的质量流量。

13、 .形丈量管质量流量计 当管子分开时，在振点前的流体中产生的科里奥利力与振动力方向相反，减慢管子的运动速度；而在振点之后管中流体产生的科氏力与振动方向一样，加快管子的运动速度。当驱动器使管子接近时，那么产生相反的结果。在A、B两点的传感器可测的两处管字运动的相位差，由此可得到流过测管中流体的质量流量。 .双环形丈量管质量流量计 当测管中流体不流动时，振动力使管子产生的变形，在中间点两边是一样的，传感器处的两测点上，测得的振动位移的相位差为零，当测管中流体流动时，在振幅最大点之前，流体质点由于遭到科氏力的作用产生一个与振动方向相反的作用力，而在这点之后产生一个与振动方向一样的作用力，由于在同一时

14、辰两根丈量管所遭到的作用力大小相等，方向相反，因此反映在两传感器处测点上管子的运动速度得到增大或减小，丈量这两点的相位差就可得到经过丈量管流体的质量流量。 .质量流量计优点直接丈量质量流量，有很高的丈量准确度。可丈量流体范围广泛，包括高粘度液的各种液体、含有固形物的浆液、含有微量气体的液体、有足够密度的中高压气体。丈量管的振动幅小，可视作非活动件，丈量管路内无妨碍件和活动件。对应对迎流流速分布不敏感，因此无上下游直管段要求。丈量值对流体粘度不敏感，流体密度变化对丈量值得值的影响微小。可做多参数丈量，好像期丈量密度，并由此派生出丈量溶液中溶质所含的浓度。.质量流量计缺陷零点不稳定构成零点漂移，影

15、响其准确度的进一步提高，使得许多型号仪表只得采用将总误差分为根本误差和零点不稳定度量两部分。丈量低密度介质和低压气体误差大；液体中含气量超越某一限制按型号而异会显着著影响丈量值。对外界振动干扰较为敏感，为防止管道振动影响，大部分型号的流量传感器安装固定要求较高。不能用于较大管径，目前尚局限于300mm以下。丈量管内壁磨损腐蚀或堆积结垢会影响丈量准确度，尤其对薄壁管丈量管的更为显着。部分产品压力损失较大，与容积式仪表相当，有些型号甚至比容积式仪表大100%。大部分型号CMF分量和体积较大。价钱昂贵。国外价钱5000 10000美圆一套，约为同口径电磁流量计的2 5倍；国内价钱约为电磁流量计的2

16、8倍。绝大部分产品采用四线制，耗电功率大.质量流量计安装的本卷须知1.由于质量流量计是靠流体流经管线时产生振动的科里奥利原理来到达丈量目的，因此质量流量计的安装形状应该是无应力形状，流量计安装应与管线在同一轴线上，而且应在质量流量计传感器附近做支撑，绝不能用传感器来支撑管道，这样可以消除振动，减少误差。2.选择的安装地点应远离大变压器或电机，由于传感器与变送器之间衔接的电缆被诸如马达等发射的电磁场覆盖或接近，就会呵斥干扰，使读数不准确而产生误差。还有，安装时要根据流体不同性质而选择不同的安装朝向，也就是要一直坚持传感器管子里流体处于充溢形状。.质量流量计安装的本卷须知 3.夹带汽泡。用于液体流

17、量丈量时，当雾沫状气体含量超越15的体积含量时，质量流量计将停顿任务。这些汽泡衰减了用以产生科氏力的流量管的振动，应将气体消除在传感器之前。假设难以实现，那么尽量减少气体含量(尽能够提高传感器内的压力)，以保证汽泡被均匀地分散为较小的汽泡(坚持较高的液体流速)。当液体的压力低于其蒸汽压时，将产生汽泡。由流量管的几何外形和液体流动所引起的传感器两端的压降可以将液体的有效压力降至其蒸汽压力之下，管道液体中的气体可对传感器产生与雾沫汽泡一样的影响。传感器尺寸一旦确定，即可计算出维持液体形状所需的背压。要将传感器安装在可以满足所需背压的场所。.质量流量计安装的本卷须知 4.沉淀物与悬浮物。质量流量计可

18、以计算出两种成分的溶液或浆料中一种成分的质量含量。准确的密度丈量必需防止的情况是：沉淀物附着在丈量管壁上或固体颗粒从悬浮液中沉淀出来(流速太低)。5.振动。双管设计的推出大大减小但并没完全消除共模振动对质量流量计的影响，由管线系统引入的外部振动可以引起传感器不期望的振动方式。假设外部振动频率等于或接近传感器驱动系统的频率，那么会干扰仪表的驱动控制系统，引起流量管振动不稳定或停振。.质量流量计安装的本卷须知6.危险场所的安装。如需将仪表安装在易爆场所，首先要留意仪表能否是本质平安型仪表，而且要根据现场防爆等级要求及仪表随即证明文件，确定能否允许安装。在安装的过程用还应思索，环境温度对传感器、变送

19、器、电缆等相关元件的影响。室外安装时思索防水，分体式质量流量计思索公用电缆的长度详细参照相应产品阐明书。7.流场分步从优原那么，从原理上讲，科氏力质量流量计不受流场分布的影响，无需前后直管段。而在实践现场运用，并不是一切类型的流量计都不受流场分布的影响。虽然科氏力质量流量计对流场分布的要求确实不高，但对双振动管型科氏力质量流量计来说，在流场变化过于猛烈时，有能够呵斥丈量不准确。.质量流量计安装的本卷须知8.其它本卷须知。除以上几点要着重思索之外，中选择安装场所时，还应遵照以下原那么：当用科氏力式质量流量计丈量液体介质，特别是易汽化的液体或含有少量气体的液体介质时，应把流量传感器安装在管道的较低

20、处，而不要将传感器安装在管道的最高处，以防止夹杂的气体在丈量管中聚集而导致丈量误差；当用科氏力式质量流量计侧脸气体介质，特别是非枯燥气体或在高压下易液化的气体介质时，应把流量传感器安装在管道的较高处，而不要将传感器安装在管道的最低处，以免液体在丈量管中聚集而影像丈量的准确度。此外，有条件的话，还应思索流量计安装，日常维护及装配的方便。譬如，要将流量计安装在蒸汽吹扫管线的下游，而且留意不要将传感器装的太高，也不要装在周围管线多而复杂的地方。这些做法，都会为流量计的安装和日常维护提供方便。.传感器安装方式的选择传感器的安装普通分为垂直安装与程度安装两种方式。传感器的安装方式应根据被测流体的类型及传

21、感器本身构造及选择。1.垂直安装垂直安装是指在垂直管线上安装传感器，这种安装方式也被称为“旗式安装。对直管型流量计和装卸计量的运用场所，垂直安装是一种得到引荐较多的安装方式。在一定条件下，也可用于弯管型流量传感器的安装。.传感器安装方式的选择1.1直管型传感器当传感器的丈量管为直管型时，无论丈量什么介质，垂直安装方式都可以被采用。而当丈量液体浆料时，这个安装方式最好，由于它可以防止固体微粒在传感器内积聚，面气体和油性物质又可以上升浮出丈量管。假设工艺管线需用气体或蒸汽清扫，这样安装还可以便于清扫。在采用这种安装方式丈量液体介质时，最理想的安装部位应选择在上升垂直管道的最下段部位，这样有利于获得

22、静压，坚持零点的稳定性。为了防止梯流喷流，应利用泵将工艺过程中的液体自下而上保送经过传感器。出于同样的思索，当丈量介质为气体时，应将介质自上而下保送经过传感器。在液态介质需求流动方向向下的场所时，假设传感器后面直接地衔接着畅通的出口，在比传感器低的横截面上装一节流孔可以防止传感器空运转。在装卸料计量运用时，与其他安装方式相比，“旗式安装方式也是比较好的。在这种运用中，假设在传感器下游安装一个止回阀，还可防止液体倒流回传感器中，从而可以防止在装、卸料期间被两次丈量。止回阀装的离传感器越近越好。.传感器安装方式的选择1.2弯管型传感器当穿管器的丈量管是弯管型时，情况相对复杂些，普通可大致分为两种类型。其一，丈量管是“U型的，可参照直管型处置；其二，丈量管“型或三角型等其他弯曲方式的，出S形丈量管外，在丈量非枯燥气体、含有少量气体的液体以及含有固体颗粒的浆液时都不引荐采用“旗式安装。由于当丈量含有固体颗粒的浆液时，假设采用“旗式安装，固体颗粒容易堆积在穿管器丈量管的下部。而当丈量含有少量气体的液体介质时，采用“旗式安装方式，气泡能够会聚积在穿管器