石化行業(yè)質(zhì)量流量計(jì)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(zhuǎn)的系統(tǒng)中。設(shè)旋轉(zhuǎn)軸為X,與管的交點(diǎn)為O,由于管內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)在軸向以速度V、在徑向以角速度ω運(yùn)動(dòng),此時(shí)流體質(zhì)點(diǎn)受到一個(gè)切向科氏力Fc。這個(gè)力作用在測(cè)量管上,在O點(diǎn)兩邊方向相反,大小相同,為: δFc = 2ωVδm 因此,直接或間接測(cè)量在旋轉(zhuǎn)管道中流動(dòng)的流體所產(chǎn)生的科氏力就可以測(cè)得質(zhì)量流量。這就是科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的基本原理。 ![]() 圖1 科里奧利力的形成 圖2 早期科氏力質(zhì)量流量計(jì) 二、 結(jié)構(gòu) 早期設(shè)計(jì)的科氏力質(zhì)量流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。將在由流動(dòng)流體的管道送入一旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中,由安裝在轉(zhuǎn)軸上的扭矩傳感器,來完成質(zhì)量流量的測(cè)量。這種流量計(jì)只是在試驗(yàn)室中進(jìn)行了試制。 在商品化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,通過測(cè)量系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生科氏力是不切合實(shí)際的,因而均采用使測(cè)量管振動(dòng)的方式替代旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。以此同樣實(shí)現(xiàn)科氏力對(duì)測(cè)量管的作用,并使得測(cè)量管在科氏力的作用下產(chǎn)生位移。由于測(cè)量管的兩端是固定的,而作用在測(cè)量管上各點(diǎn)的力是不同的,所引起的位移也各不相同,因此在測(cè)量管上形成一個(gè)附加的扭曲。測(cè)量這個(gè)扭曲的過程在不同點(diǎn)上的相位差,就可得到流過測(cè)量管的流體的質(zhì)量流量。 我們常見的測(cè)量管的形式有以下幾種:S形測(cè)量管、U形測(cè)量管、雙J形測(cè)量管、B形測(cè)量管、單直管形測(cè)量管、雙直管形測(cè)量管、Ω形測(cè)量管、雙環(huán)形測(cè)量管等,下面我們分別對(duì)其結(jié)構(gòu)作一簡單介紹。 1. S形測(cè)量管質(zhì)量流量計(jì) 如圖3所示,這種流量計(jì)的測(cè)量系統(tǒng)由兩根平行的S形測(cè)量管、驅(qū)動(dòng)器和傳感器組成。管的兩端固定,管的中心部位裝有驅(qū)動(dòng)器,使管子振動(dòng)。在測(cè)量管對(duì)稱位置上裝有傳感器,在這兩點(diǎn)上測(cè)量振動(dòng)管之間的相對(duì)位移。質(zhì)量流量與這兩點(diǎn)測(cè)得的振蕩頻率的相位差成正比。 ![]() 圖3 S形質(zhì)量流量計(jì)結(jié)構(gòu) |