质量流量计续课件

图6-8-16，检出动量的流量计与密度计组合成的质量流量计的构造

图6-8-16即是后者之例。密度的检测是用线密度计，它如图所示，S形管道的流入处和流出处用波纹管等软管与外部管道连接，此S形管道在其中心部分有个转轴，使地可以在包含S形管道的面内旋转。流入的流体在S形管道的端部弯管处方向变化90，因此产生对S形管轴的力矩，令为T1则：

（6-8-39）

是一个与流体在端部弯管改变90的方向产生的动量变化而出现的力成正比的量。R1是伴随着流体动量变化产生的力的作用点与转轴间的距离，即臂长。

同样，在流出处的弯管流动也改变方向，产生力矩T2，故对转轴的力矩T为：

R2是与流出处弯管有关的臂长

只要流量计的构造、尺寸一经决定，R1和R2就是恒定的值，则T就与成正比。

力矩检测机构

S形管道受前述力矩T的作用而旋转，通过角偏移检测器将旋转角度变成电压，再由电压驱使力矩马达转动，通过扭力软管就起到了使S形管回复原来位置的作用。如果S形管回到原来的位置，则从角偏移检测器输出的确电压为零，扭力马达停止转动。此时扭力马达的轴的旋转角与力矩成正比，从而由式（6-8-40)可知，它与成正比。再在连接扭力马达的轴上安装电位计A，就可得到与扭力马达轴的转角成正比的电压E1。

图6-8-17在密度检测器旋转楔板的轴上，如图6-8-18所示的那样安装电位计B，便可得到与楔板旋转角成正比的电压E2。从图中可知E2和E1成正比，也与流体的密度成正比，所以：

如果求出了E2的平方根，就可求出，从而得到质量流量。E2平方根的计算是由平方根运算指示电位计C，D来进行的。

图6-8-18，质量流量运算回路

6-8-6-2Q检测器和密度计的组合方式

能用来检测管道中流动流体的体积流量Q的仪器有容积流量计、电磁流量计、超声波流量计、叶轮流量计等。把这些流量计与检测流体密度的密度计组合就可以测量质量流量。

图6-8-19，Q检测器与密度计组合的质量流量计的构造由容积流量计和浮子式密度计组合的[12]、涡轮流量计和浮子式密度计组合的[13]、叶轮流量计和叶轮式密度计组合的[12]、电磁流量计和利用放射性同位素的密度计组合的[12]，超声波流量计和音响阻抗式密度计组合的[14]质量流量计

超声波流量计和超声波密度计组合的质量流量计

在管道两侧的壁上相对地安装一个超声波发生器和两个接收器。当流体不流动时，从发生器发射的超声波被对面的两个接受器接收，分别得到强度相同的信号。此时差动放大器的输出为零。当流体在管道中以速度v流动时，则超声波传播方向产生便移，如果管道直径为D，超声波在流体中的传播速度为cs,那么在安装接收器的那侧管壁处超声波的偏移距离L就可表示为：

在管壁上还安装了一个与流体接触的，检测密度用的超声波发生器，给它提供固定电压使其产生共振振动，检测出它的输出E2。那么E2应与成正比，若求出E1和E2的乘积，则有：

只需测出E1，E2即可测出质量流量。此种方式的优点是当检测的流量受到cs的影响时，被检测的密度也受到cs的影响，两种影响恰好抵消，结果与无关。

6-8-6-3

检测器和Q检测器组合方式节流流量计那样的检测器和容积流量计及涡轮计那样的Q检测器组成的仪器可以求出质量流量。

Qxyx/y运算器温度-压力自动补偿液体：忽略压力引起的密度变化，仅考虑温度引起的密度变化。因次，必须了解液体密度和温度的关系。当温度变化范围大时，温度和密度的关系不能看成是线性，自动补偿复杂。

低压气体：利用理想气体定律补偿。高压气体：偏离理想气体方程，考虑压缩系数的变化，自动补偿困难。

温度变化范围大和高压状态下，由于液体的密度与压力不是线性的，不遵守理想气体的状态方程等等，温度、压力自动补偿装置复杂，利用直接检测质量流量的测量方法优越。当温度、压力变化范围小，液体的密度和温度以及压力的关系比较简单时，用温度、压力自动补偿式流量计来测量，效果非常好。

当温度变化范围不大时，对液体，温度T与密度的关系一般可表为

式中，T0是标准温度，是温度为T0时的液体密度；是体膨胀系数。

由这样的温度变化引起密度变化的液体的质量流量G可以通过用体积流量计检测出体积流量Q乘以液体密度求出。如果在管道中流动的液体的体积流量Q与用体积流量计检测、变化所得的x成正比，则Q=k1x(k1是比例常数)关系成立，故可得G=Q=k1x的关系，再检测温度T，利用式（6-8-46）求出液体密度，代入前述的关系式中得到：

k1是体积流量计的装置系数

流量计检测的情况。此时若令流量计检测变换的量为x，由于可得到（是比例常数）。另外，因为上述的液体密度和温度T的关系式（6-8-46）成立，这样用这些关系可将质量流量G表示为：

（6-8-49）

这样如果进行自动补偿，使流量计检测变换量x上附加一个与x(T0-T)成正比例的量，再求出其平方根，便可得出质量流量。

在用此流量计检测变换来测气体质量流量G的情况下，若把用流量计检测变换量作为x，则由可得到（是比例常数）的关系。由于气体密度和温度T、压力P间可用（6-8-50）式表示，那么可利用由这些关系推导的下式进行演算补偿。

（6-8-53）

式中如果流量计的装置常数、标准温度T0、标准压力P0确定后，可将看成固定值，所以上式可以写成为：

由此可知，只需将流量计检测变换的量