質(zhì)量流量計的原理及應(yīng)用
目前,流量測量技術(shù)的發(fā)展不僅比較早,而且保持了比較快的發(fā)展。特別地,流量測量相對復(fù)雜,并且不容易獲得準(zhǔn)確的參數(shù)。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,生產(chǎn)過程和質(zhì)量的控制成為流向的重點。同時,為了減少工業(yè)發(fā)展所造成的環(huán)境污染,需要對污水和污水污泥的排放進行測量和控制,因此這也增加了對質(zhì)量測量的需求。
1.質(zhì)量流量計的原理及構(gòu)成
1.1質(zhì)量流量計的原理
科里奧利質(zhì)量流量計質(zhì)量測量的原理是牛頓第二定律F=Ma。當(dāng)流體在振動管中流動時,將產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力。當(dāng)沒有流體流過時,振動管不產(chǎn)生扭曲,振動管兩側(cè)電磁信號檢測器檢測到的信號是同相位的;當(dāng)有流體經(jīng)過時,振動管在力矩作用下產(chǎn)生扭曲,兩檢測器間將存在相位差。變送器測量左右檢測信號之間的滯后時間,這個時間差乘上流量標(biāo)定系數(shù)就可確定質(zhì)量流量??评飱W利質(zhì)量
流量計的密度測量原理是振動頻率與流體密度的平方根成反比,通過測量振動頻率確定流體密度。所以質(zhì)量流量計即可實現(xiàn)對流體質(zhì)量流量的測量,又可實現(xiàn)對流體密度的測量。
1.2質(zhì)量流量計的構(gòu)成
科里奧利質(zhì)量流量計由傳感器和變送器組成,變送器用于信號處理。傳感器的結(jié)構(gòu)有直管、U形管、Ω型等多種形式。U形管的兩個開口端與管道連接,流體由一個端口流入,另一端口流出。在U形管頂部裝有用于激發(fā)U形管振動的電磁裝置,激發(fā)U形管以中心為軸按固有的自振頻率振動,自振方向垂直于U形管所在平面;流體流入U形管后,在沿管道流動時又隨管道作垂直運動。此外,流體在流經(jīng)U形管時,將產(chǎn)生一個科里奧利加速度,并以科里奧利力的形式反作用
于U形管。流體在U形管入口、出口兩側(cè)的流動方向相反,形成一個作用力矩,致使U形管發(fā)生扭曲,該扭角的大小與通過U形管的流體質(zhì)量流量相關(guān),通過電磁檢測器將測量管的扭曲變成電信號,送入變送器作進一步處理。變送器是一種帶微處理器的智能流量儀表,它把傳感器送來的低電平信號轉(zhuǎn)換處理后,輸出兩路與流量和密度成正比例的 4~20mA標(biāo)準(zhǔn)信號。
2 質(zhì)量流量計在我國的發(fā)展現(xiàn)狀
因為質(zhì)量流量計具有比較明顯的優(yōu)勢,所以在我國工業(yè)領(lǐng)域中得到大量的應(yīng)用。目前,在我國進口儀表中,直接質(zhì)量流量計占有著不小的比重。具體來說,小口徑氣體質(zhì)量流量計的安裝數(shù)量相對較多,一般是在石化、化工的試驗裝置中應(yīng)用,同時在醫(yī)藥、食品等生產(chǎn)部門中也有著不小的應(yīng)用量。與此相對應(yīng),口徑較大的氣體質(zhì)量流量計主要在天然氣以及煤氣的劑量過程中得到應(yīng)用,雖然數(shù)量不多,但是具有
良好的前景。
對于氣體質(zhì)量流量計,由于其技術(shù)相當(dāng)?shù)膹?fù)雜,并且在一定意義上其所呈現(xiàn)的周期非常的長,因此在實際的發(fā)展中進展非常的緩慢。雖然許多研究部分的產(chǎn)品開發(fā),但制造商沒有規(guī)模,產(chǎn)量有限。然而,隨著產(chǎn)品數(shù)量的增加,國內(nèi)廠商的產(chǎn)能也在增加,國內(nèi)的數(shù)量也有了明顯的提高。
對于氣體質(zhì)量流量計,由于應(yīng)用前景比較廣泛,因此必須加強國產(chǎn)氣體流量計的發(fā)展。雖然生產(chǎn)技術(shù)難度比較大,但近年來我國生產(chǎn)的氣體流量計有很大的突破,國內(nèi)產(chǎn)品已經(jīng)趕上國外先進產(chǎn)品的性能和技術(shù)指標(biāo)。同時,國內(nèi)批量產(chǎn)品的綜合性能相對于國外的差距主要體現(xiàn)在以下幾點:是原材料性能使用性能不高;二是國內(nèi)在生產(chǎn)自動化水平相對較低;三是對于150mm以上的流量計,在加工工藝上比較落后,不能提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。
3 .關(guān)于質(zhì)量流量計在管輸天然氣計量中的應(yīng)用思考
質(zhì)量流量計有許多優(yōu)點,但是由于質(zhì)量流量計有較高的安裝要求,不能應(yīng)用于測量大直徑流量,限制了其在天然氣管道中的應(yīng)用。因此,在主流的天然氣計量儀表管道中,主要使用孔板流量計、渦輪流量計和超聲波流量計。
近年來,中小口徑的氣體質(zhì)量流量計在我國保持著較快的發(fā)展速度。因為存在標(biāo)校裝置上的束縛,我國生產(chǎn)大口徑氣體質(zhì)量流量計的廠家相對較少,造成該類產(chǎn)品的進口比重較大,不過近幾年呈現(xiàn)出下降的趨勢。對于液體質(zhì)量流量計,因為技術(shù)復(fù)雜,效益周期較長,而且進展比較緩慢。雖然不少科研部分進行了該產(chǎn)品的研制的工作,但是生產(chǎn)廠家還沒有規(guī)模化,并且產(chǎn)量有限。但是,隨著該項產(chǎn)品需用量的不斷增加,國內(nèi)廠家的生產(chǎn)能力也有所提高,國產(chǎn)數(shù)量也明顯提升。目前,我國在石化、建材等領(lǐng)域的測量以及控制中廣泛應(yīng)用著液體質(zhì)量流量計。
對于液體質(zhì)量流量計,由于應(yīng)用前景比較廣闊,所以必須加強國產(chǎn)液體質(zhì)量流量計的開發(fā)研制工作。雖然該項生產(chǎn)技術(shù)存在比較大的難度,但是近年來,我國在液體質(zhì)量流量計的生產(chǎn)上取得了非常大技術(shù)突破,國產(chǎn)產(chǎn)品在性能和技術(shù)指標(biāo)上已經(jīng)追趕上國外先進產(chǎn)品。同時,在批量產(chǎn)品的綜合性能上,國內(nèi)相對于國外的差距主要體現(xiàn)在以下幾點:首先就是原材料性能缺乏一致性,比如在科式力流量計上,國內(nèi)
原材料在性能要求上存在差異;其次就是國內(nèi)在生產(chǎn)自動化水平上相對較低;***后,對于150mm以上口徑的測量工,在加工技術(shù)上相對落后,不能提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。
4 結(jié)語
質(zhì)量流量計技術(shù)先進,性能穩(wěn)定,安裝維護方便,雖然價格相對較高,但后續(xù)幾乎無需維修費用、準(zhǔn)確度高、長周期穩(wěn)定可靠運行的特點將給企業(yè)帶來長遠的利益,在各個領(lǐng)域的應(yīng)用也將更為廣泛。