科里奥利质量流量计,与涡轮流量计、容积流量计并称流量计中三大类重复性、精度最佳的产品。由于这种流量计流体通道内没有阻流元件和可动部件,因而其可靠性好,使用寿命长,还能测量高粘度流体和高压气体的流量。这些优点使科里奥利质量流量计正在被越来越广泛的应用于各类流程工业之中,甚至这种流量计被称为测量技术的一次深刻变革。今天,仪控君就带大家一起,重新认识一下这种流量计。
科里奥利力
科里奥利质量流量计,那么这种流量计自然是基于科里奥利力原理。
科里奥利力是以牛顿力学为基础的。1835年,法国气象学家和工程师科里奥利提出,为了描述旋转体系的运动,需要在运动方程中引入一个假想的力,这就是科里奥利力。引入科里奥利力之后,人们可以像处理惯性系中的运动方程一样简单地处理旋转体系中的运动方程,大大简化了旋转体系的处理方式。由于人类生活的地球本身就是一个巨大的旋转体系,因而科里奥利力很快在流体运动领域取得了成功的应用。
贾斯帕-古斯塔夫·科里奥利,愿大神保佑我们的流量计精准可靠不出故障
科里奥利在最初研究中并没有涉及到任何应用,只是讨论转动系统中能量的转化和守恒关系。 1835年,科里奥利发表了他最为著名的论文《论多体系统相对运动的方程》。在这篇论文里,科里奥利在数学上给出了一个旋转系统内的惯性力,并将其归为离心力的一个组成部分,称之为“复合离心力”,并将原有的离心力称为“普通离心力”。这个与离心力不同的“复合离心力”就是现称的科里奥利力。
“科里奥利力”一词直到20世纪初才开始被应用。然而今天,科里奥利的名字已经和气象学密不可分,同时,也和我们仪表专业中最为精准的流量计牢牢绑定在一起。
科里奥利力最初用于气象学,而不是用于流量计量
科里奥利质量流量计
世界首台基于科里奥利力原理的流量计出现在1970年代后期,行业内公认由美国高准(目前属于艾默生)研发成功。
科里奥利质量流量计质量测量的原理是:当流体在振动管中流动时,将产生与质量流量成正比的科里奥利力。当没有流体流过时,振动管不产生扭曲,振动管两侧电磁信号检测器检测到的信号是同相位的;当有流体经过时,振动管在力矩作用下产生扭曲,两检测器问将存在相位差。变送器测量左右检测信号之间的滞后时间,这个时间差乘上流量标定系数就可确定质量流量。科里奥利质量流量计的密度测量原理是振动频率与流体密度的平方根成反比,通过测量振动频率确定流体密度。
无流体流过时,振动管没有产生扭曲
有流体流过时,振动管产生扭曲
当有流体流过时的扭曲状况
有流体流过时变化的记录,注意已经出现相位差
科里奥利力流量计工作时的状态
注意管道上传感器与驱动器的工作状态。
双弯管科里奥利流量计通常具有2个传感器(布置在两边)和一个驱动器(布置在中心),传感器由线圈和磁铁构成。
根据测量关结构,科里奥利流量计可分为直管型和弯管型,按测量段数分又分单管型和双管型,按链接方式分又分串联型和并联型;其中,弯管型又根据管的结构形式分U形、S形、B形、Ω形、环形等。
科里奥利质量流量计工作模式
在使用时都需要注意什么?
说了这么多,那么在日常使用中,如何用好科里奥利质量流量计?
技术指标
科里奥利质量流量计的技术指标很多,其中最重要的是零点稳定性,因为零点稳定性会影响科里奥利质量流量计基本误差线性度、重复性、准确度和长期稳定性等一系列性能。当然最大流量与最大流量下的压力损失也是相当重要的,这与判断科里奥利质量流量计的真实性能指标有关。
安装时注意
首先,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达到测量目的的, 因此质量流量计的安装状态应该是无应力状态,流量仪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或卡子,绝不能用传感器来支撑管道,这样可消除震动噪声,减少误差。
其次,选用的安装地点应远离大变压器或电机,因为传感器与变送器之间连接的电缆被诸如马达等发射的电磁场覆盖或靠近,就会造成干扰,使读数不准确而产生误差。
最后,安装时要根据流体不同性质而选择不同的安装朝向,也就是要始终保持传感器管子里流体处于充满状态。
调试时注意
首先需要进行目视检查,保证科里奥利流量计外观无损坏、锈蚀、松动及移位等现象,是否安装在正确的位置,以及是否便于后续运行维护。
其次需要检查科里奥利流量计控制电缆和动力电缆的连续性和绝缘性能,应满足调试程序的要求。
第三,要进行科里奥利流量计参数设置:通过操作面板进行基本参数的设定,包括质量流量单位、上下限值和时间常数等等。设置参数过程中应注意:质量流量计在充满水时的安装系数应与产品规格书中保持一致;另外,在调零前要保证管道之中完全充满介质,管道需要排出气体,并且调零时确保介质完全停止流动。
一些影响因素
温度的影响
由于测量的是流体的质量流量,因此实际温度变化对质量没有影响,但是当流体温度发生变化时会影响仪表零点的稳定性,因此当流体温度变化时也对会测量精度产 生一定的影响,因此可根据实际操作温度对零点进行校正,以达到减少误差的目的。
温度也会影响介质的粘度,如果因温度的降低造成粘度上升而使得流体经仪表时压降增大,就会影响介质的流通状况,这种情况可使用伴热保温的形式加以控制。
压力的影响
过程压力对液体流量的影响可忽略不计,但当工作压力低于或高于校正压力时,传感器的振动管会产生一个正向或反向的误差,这种情况发生在当传感器口径越大时 作用越明显,因此也不能忽视,对此可使用加装外部压力变送器的方法对流量进行校正。
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