石化行業(yè)質量流量計的工作原理及分析(上)
一、 工作原理 如圖一所示,截取一根支管,流體在其內(nèi)以速度V從A流向B,將此管置于以角速度ω旋轉的系統(tǒng)中。設旋轉軸為X,與管的交點為O,由于管內(nèi)流體質點在軸向以速度V、在徑向以角速度ω運動,此時流體質點受到一個切向科氏力Fc。這個力作用在測量管上,在O點兩邊方向相反,大小相同,為: δFc = 2ωVδm 因此,直接或間接測量在旋轉管道中流動的流體所產(chǎn)生的科氏力就可以測得質量流量。這就是科里奧利質量流量計的基本原理。 ![]() 圖1 科里奧利力的形成 圖2 早期科氏力質量流量計 二、 結構 早期設計的科氏力質量流量計的結構如圖2所示。將在由流動流體的管道送入一旋轉系統(tǒng)中,由安裝在轉軸上的扭矩傳感器,來完成質量流量的測量。這種流量計只是在試驗室中進行了試制。 在商品化產(chǎn)品設計中,通過測量系統(tǒng)旋轉產(chǎn)生科氏力是不切合實際的,因而均采用使測量管振動的方式替代旋轉運動。以此同樣實現(xiàn)科氏力對測量管的作用,并使得測量管在科氏力的作用下產(chǎn)生位移。由于測量管的兩端是固定的,而作用在測量管上各點的力是不同的,所引起的位移也各不相同,因此在測量管上形成一個附加的扭曲。測量這個扭曲的過程在不同點上的相位差,就可得到流過測量管的流體的質量流量。 我們常見的測量管的形式有以下幾種:S形測量管、U形測量管、雙J形測量管、B形測量管、單直管形測量管、雙直管形測量管、Ω形測量管、雙環(huán)形測量管等,下面我們分別對其結構作一簡單介紹。 1. S形測量管質量流量計 如圖3所示,這種流量計的測量系統(tǒng)由兩根平行的S形測量管、驅動器和傳感器組成。管的兩端固定,管的中心部位裝有驅動器,使管子振動。在測量管對稱位置上裝有傳感器,在這兩點上測量振動管之間的相對位移。質量流量與這兩點測得的振蕩頻率的相位差成正比。 ![]() 圖3 S形質量流量計結構 |