质量流量计是一种用于测量流体质量流量的仪表。
工作原理:
1.科里奥利原理:这是一种常见的质量流量计工作原理。当流体在振动的管道中流动时,会产生与流体质量流量成正比的科里奥利力。该力使管道在一个平面内产生扭曲,通过测量管道的扭曲程度,可以精确地确定流体的质量流量。例如,科里奥利质量流量计的传感器内部有两根平行的流量管,中部装有驱动线圈,两端装有检测线圈,流体流过时使振管产生扭转振动,检测线圈会产生相位不同的两组信号,这两个信号的相位差与流经传感器的流体质量流量成比例关系,计算机可解算出流经振管的质量流量。
2.热式原理:利用测量流体的热量来确定其质量流量。有直接测热式、间接测热式和混合流式等多种类型。当流体通过时,会带走热量,通过测量热量的变化来计算质量流量。比如,保持加热功率恒定,测出温差便可求出质量流量;或者采用恒定温差法,保持两点温差不变,通过测量加热的功率也可以求出质量流量。
3.其他原理:还有如回转式质量流量计利用流体对转子的作用力来测量流量;重力式质量流量计利用挂在管道上的装置在流量计内流体中的重力效应来测量流量等。
特点:
1.测量精度高:能够准确地测量流体的质量流量,精度通常较高,可满足对流量测量精度要求严格的场合。
2.适用范围广:可用于测量多种流体,包括液体、气体和浆液等,并且对流体的物理性质如密度、粘度、温度和压力等变化不敏感。
3.直接测量:直接测量质量流量,不需要像传统体积流量计那样通过测量体积和密度来计算,减少了测量误差和中间环节。
4.可靠性好:一般结构较为坚固,无活动部件或活动部件较少,具有较高的可靠性和稳定性,减少了维护和维修的工作量。
5.多功能性:不仅可以测量质量流量,还能测量介质的密度及间接测量介质的温度等参数,并且可根据这些基本量导出多种参数供用户使用。
主要分类:
1.直接式:直接输出质量流量。如量热式、角动量式、陀螺式、双叶轮式以及科里奥利式等都属于直接式质量流量计。不过,直接式质量流量计在测量小流量气体时可能存在惰性大等缺点,且测量元件易被沾污和腐蚀。
2.间接式:也称为推导式,通过组合其他类型的流量计和密度计等仪器,对它们的输出进行乘法运算等方式来得出质量流量。常见的间接式质量流量计有速度式流量计与密度计的组合、节流式(或靶式)流量计与容积式流量计的组合、节流式(或靶式)流量计与密度计组合等。
应用领域:
广泛应用于石油化工、制药、食品加工、航空航天、环保、能源等工业领域。例如在石油行业中用于原油产量计量、含水率测量、原油运输计量等;在化工行业用于化学反应过程的原料控制;在食品行业用于食品原料的计量等。
安装要求:
(1)安装位置选择:
●远离干扰源:
应远离能引起管道机械振动的干扰源,如工艺管线上的泵等。如果传感器在同一管线上串联使用,传感器间的距离至少大于传感器外形尺寸宽度的三倍,防止共振产生相互影响。
远离工业电磁干扰源,如大功率电动机、变压器等,传感器应与变压器、电动机保持至少 5米以上的距离,避免传感器中测量管的自谐振动受到干扰,导致速度传感器检测出来的微弱信号被淹没在电磁干扰的噪声中。
●考虑温度变化:
避免安装在工艺管线的膨胀节附近,因为管道伸缩会造成横向应力,使传感器零点发生变化,影响测量准确度。
●保证介质充满:
测量液体时,要保证传感器安装位置能使液体满管,降低密度变化对测量精确度的影响,并且避免将传感器安装在管道系统的最高端,以防传感器内部聚集气体。当过程管道需清洁时,安装位置应能保证完全排空液体。
测量气体时,为避免传感器内部聚集液体,应避免安装在管道的低点。
(2)安装方式确定:
传感器安装法兰必须与管道法兰同轴连接,减小安装应力,保证测量精度。安装时应保证管道支撑物只支撑工艺管道,禁止用传感器支撑工艺管道,且要保证传感器外壳悬空,不与任何物体接触。
在传感器安装位置附近工艺管道线上的阀门或泵都需要有其自己的支撑物,不能用支撑传感器的支撑物来支撑阀门和泵。
(3)直管段要求:
虽然质量流量计对前后直管段要求不像一些其他流量计那么严格,但仍需要有一定的直管段来确保介质流动的稳定性。一般来说,在流量计的上游和下游分别预留一定长度的直管段,通常建议上游预留
3-5 倍管道直径的长度,下游预留 2-3 倍管道直径的长度。如果现场无法满足直管段要求,可以考虑串接气体整流器等装置来降低对直管段的要求。
(4)安装方向与流向:
一般传感器上均用箭头指明流体正常的流向,安装时要确保流向正确。如果被测流体是液体,一般采用外壳朝下安装传感器,避免空气聚积在传感器振动管内;如果被测流体是气体,一般采用外壳朝上安装传感器,避免冷凝液聚积在传感器振动管内;如果被测流体是液体、固体的混合浆液时,将传感器安装在垂直管道上,避免微粒聚积在传感器科氏力测量管内。
(5)安装环境要求:
●质量流量计是高精度测量仪表,传感器(一次表)和变送器(二次表)不得安装在有强磁干扰的区域,否则会影响电路信号,从而影响测量准确度。
●对于需要安装在户外的情形,要注意最高和最低的环境温度,应当考虑防风遮雨措施,避免风吹雨淋,以提高流量计的工作寿命。
(6)阀门配置:
为便于流量计调零,传感器下游应安装截止阀。为便于批量操作,传感器和截止阀应尽量靠近接受容器。在传感器和截止阀间不应安装软管,避免膨胀或压缩造成批量误差。另外,可在下游安装调节阀以防止介质产生汽化或抽空。