质量流量计教材

质量流量计质量流量计在工业生产过程中，有时需要测量流体的质量流量，如化学反应的物料平衡、热量平衡、配料等，都需要测量流体的质量流量。质量流量是指在单位时间内，流经封闭管道截面处流体的质量。用来测量质量流量的仪表统称为质量流量计。质量流量计质量流量计可分为：1、间接式/推导式(外补偿式)2、直接式（内补偿式）质量流量计由于这一类流量计的原理洁构各不相同，其特点也不尽相同，其共同特点是：

1、对示值不用加以理论的或人工修正；

2、输出信号仅与质量流量成比例，而与流体的物性（如温度、压力、黏度、密度、雷诺数等）无关；

3、与环境条件（如温度、湿度、大气压等）无关；

4、只需检测、处理一个信号（即仪表的输出信号），就可进行远传和控制；

5、只需一个变量对时间进行积分，所以流量的计算简单。质量流量计一、间接式质量流量计:

间接式质量流量计是一种体积流量测量装置。他的输出需经过补偿后才能换算成质量流量。间接法又称推导法，它的原理是用体积流量qv

乘上流体密度ρ求得质量流量qm。质量流量计间接式流量计：较普遍用于大管径气体和蒸汽流量；应用于石油制品则以温度作密度换算的温度—体积流量法测量。推导式质量流量计的精度、重复性取决于所选用的体积流量计（如涡轮式、容积式、涡街式或差压式）质量流量计整体的精度要低于所选的体积流量计，因为还要包括其它参量仪表测量误差以及函数误差等。气体质量流量计中很大部分不用质量单位而以标准状态下体积流量表示质量流量计1、容积流量—密度计组合式例如差压式流量计与密度计组合、容积式流量计与密度计组合、速度式流量计(如涡轮流量计)与密度计组合。质量流量计2、差压式流量计—速度式流量计组合式例如标准孔板、差压变送器与涡轮流量计或漩涡流量计组合。惠斯登桥惠斯登桥质量流量是小流量测量的理想仪表，因泵的限制，用于粘度低于50mPa·s的液体。工作压力最高为7MPa，使用温度范围为-30℃~+150℃。工业上常应用于汽车发动机等试验台测量燃油流量等，国外有定型产品（如美国FLO-TRON公司），尚未见到国内定型商品。平行文丘利管质量流量计仅见应用于实验室。音速喷嘴通常用作质量流量的标准表，作量值传递。质量流量计3、温度压力补偿式质量流量计

（1）气体流量计（如气体涡轮流量计、漩涡流量计）配上温度传感器、压力传感器，经流量计算机或智能显示仪的补偿计算显示质量流量。

（2）容积式液体流量计配温度传感器，经智能显示仪的补偿计算显示出质量流量。

（3）过热蒸汽的温度、压力测量配差压式流量计，经智能显示仪补偿计算显示蒸汽质量流量。

（4）饱和蒸汽的压力或温度测量配差压式流量计，经智能显示仪补偿计算显示蒸汽质量流量。

质量流量计推导式质量流量计的特点：1、推导式质量流量计的性能在很大程度上取决于所选用的体积流量计；2、推导式质量流量计仍带有其它参量对体积流量计性能的影响，如流体粘度对涡轮流量计测量精度的影响；3、可用于较大管径场所，而直接式质量流量计当前还只能用于中小管径；4、国内已有多种型号流量计算机和有演算功能流量显示积算仪可供选择，尤其是以温度/压力作密度计算的气体质量流量应用普遍。然而，自动连续测量的密度计品种单一，影响直接密度计算方法的应用。

二、直接式质量流量计直接法是直接检测与质量流量有函数关系的参变量以求得质量流量。1、热式质量流量计

在流动的气体中安装电加热丝，在其上游和下游处分别放置温度检测器、检测出气流被加热前后的温度变化，如果气体的比热是常数，则气体的质量流量与加热电功率成正比（当温度差恒定时），利用此关系即可测知质量流量。

质量流量计质量流量计2、双涡轮质量流量计

两个由弹簧连接的涡轮、接受流体的能量（与质量流量有关）而旋转，因两涡轮的后螺旋倾角不同而造成力矩差，该力矩差由连接弹簧所平衡并使两涡轮间形成扭角，扭角的大小与质量流量成比例。由两涡轮旋转发出的电脉冲信号分别送至显示仪表，测量因扭角造成的相位差，可得知质量流量。

质量流量计3、动量矩式和惯性力式质量流量计

根据牛顿第二定律原理。以力学观点，质量是物体惯性的量度，物体受外力作用，运动状态发生变化，其变化量的大小与质量有关，测量运动状态对时间的变化率，即可得知质量流量，根据这种原理可制成多种结构的质量流量计，其中发展最快的是测量科里奥利力的变化来反映质量流量的科里奥利（Coriolis）式质量流量计。质量流量计科氏力质量流量计的优点1、直接测量真正的质量流量，有很高的测量精确度。2可测流体范围广，包括高粘度液的各种液体，含有固形物的浆液，含有少量均匀分布气体的液体，有足够密度的气体(压力较高的气体)。3、测量管的振幅小，可视作非活动件，测量管路内无阻碍件或活动件。4、对迎流流速分布不敏感，因而无上下游直管段要求。5、测量值对流体枯度不敏感，流体密度对流量测量值的影响极微。6、可作多参数测量，如同期测量密度。质量流量计科氏力质量流量计的缺点：1、大部分型号CMF不能用于测量低密度介质，如低压气体；液体中含气量超过某一界限会显著影响测量值。2、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CMF的流量传感器安装固定要求较高。3、压力损失较大，与容积式仪表相当，有些型号的CMF甚至比容积式仪表大100%。4、大部分型号CMF的重量和体积较大。质量流量计科式质量流量计具有如下特点1、精度高。国外最好的产品的基本误差优于0.1%，零漂小（即零点稳定度好），流量在大于7%的最大流量时，合成精度不大于0.15%。2、可测流体的种类广泛。可测量高粘度的各种液体、含有固形物的浆液、含有少量气体的气液双相流体、有足够密度的高压气体。3、测量管的振动幅度小，可视作非活动件，测量管路内无阻碍件和活动件。4、对迎流流速不敏感，因而无上下游直管段的要求。5、测量值对流体粘度不敏感，流体密度变化对测量值的影响极微。6、可做多参数测量，如同期测量密度。质量流量计7、对外界的振动干扰比较敏感。为防止管道振动影响，一般都有较高的安装固定要求。8、压力损失较大。与容积式流量计的压损相近，有的甚至比容积式流量计的压损大一倍。9、不能用于测量低密度介质。10、在测量含气液体时，如果含气量太大会影响测量精度。11、不能用于大管径，一般不大于6英寸。12、测量管内壁磨损腐蚀或沉积结垢会影响测量精度，尤其对薄壁测量管，影响更为显著。13、与同规格的其他种类的流量计相比，重量和体积较大。14、价格昂贵。一般为1万美元至2万美元，国产科式质量流量计也要3万至6万人民币。质量流量计影响流量仪表准确度的主要因素：排除流量仪表原理与结构自身的原因,影响其准确度的外在因素主要归结为以下三个方面:（1）流体的物性（2）流体的性状（3）流动的特性质量流量计质量流量计的安装注意事项：1、检测器部分的安装位置应远离能引起管道振动的设备（如工艺管线上的泵等），检测器两边管道用支座固定，但检测器外壳需为悬空状态，可以有效的预防外界振动。2、检测器不能安装在工艺管线的膨胀节附近，要实现无应力安装。防止管道的横向应力，使检测器零点发生变化，影响测量准确度。3、检测器的安装位置必须远离变压器、大功率电动机等磁场较强的设备。4、检测器的安装位置应使管道内流体始终保证充满测量管。5、需要时在传感器上游安装过滤器或气体分离器等装置，以滤出杂质。6、流量计尽可能安装到流体静压