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      对科氏力质量流量计标定结果产生影响的因素及解决方法

      发布日期:2014-09-15  来源:  作者:  浏览次数:
      【导读】:[摘要] 随着工业生产过程的自动化和智能化,流量仪表在整个计量仪表中所占的比例不断上升,科氏力质量流量计是当前最常用的流量计之一。本文对影响科氏力质量流量计标定结果......

      [摘要] 随着工业生产过程的自动化和智能化,流量仪表在整个计量仪表中所占的比例不断上升,科氏力质量流量计是当前非常常用的流量计之一。本文对影响科氏力质量流量计标定结果的因素进行了分析,并提出了一些简单的应对方法。


      1、科氏力质量流量计工作原理

      1.1 工作原理

              科氏力质量流量计利用流体质量流量对振动管振荡的调制作用为基本原理,可以对流量计内介质的质量、密度计温度进行直接测量,而且三种数据的测量结果之间不会产生影响[1]。其具体工作原理如图1所示。

      科氏力质量流量计原理图

      如图1 中所示,当质量为δm的流体质点沿管道AB 以速度υ进行运动,同时,管道AB以圆心A 以角速度ω旋转,当该质点以上述符合方式进行运动时,在任意一点M处,质点均包含两个加速度分量,分别为向心加速度分量ar 和科氏加速度分量ak,前者的方向指向圆心A点,后者的方向向上,量值为2ωυ。为了使流体质点具有科氏加速度分量,需要在ak 方向施加一个等于2ωυδm的力,该力来自管道,而流体质点反作用于官道上的力就是科氏力Fc,具体方向如图1 所示,可以按照下面公式进行计算。

      Fc=2ωυδm,公式 中的Fc 表示流体质点M反作用于管道上的科氏力;ω表示管道的转动角速度;υ表示流体质点运动速度;δm表示流体质点的质量。

      流体所受科氏力图

      从图2 所示的液体受力情况来看,假设流体的密度为ρ,并以速度υ沿着管道AB 进行流动,设管道的横截面积为S,则我们可以计算出任意长度为ΔX管道上的科氏力ΔFc 如下:

      ΔFc=-Δmak (2)

      由于在长度为ΔX 的管道中的流体的ω与υ的夹角为90°,其质量流量qm=ρSυ,则得到:

      qm=ΔFc/2ωΔX (3)

              在实际应用过程中可以使测量管道做简谐振动,从而代替旋转的方式,并利用电磁或者光电检测设备测试科氏力对震动的影响,从而计算出质量流量。


      2、对科氏力质量流量计标定结果产生影响的因素及解决方法

            科氏力质量流量计标定结果容易受到多种因素的影响,包括标定的方法、同步方式、传感器的安装以及温度压力等。


      2.1 不同标定方法的影响

             科氏力质量流量计常用的标定方法有动态质量法和静态质量法两种,不同的标定方法会对标定精度产生不同程度的影响。动态质量法在整个标定过程中流过被检一次仪表的流量没有发生变化,同时管道的温度及压力也相对稳定,对变送器动态特性要求较低,能够快速准确地获取流量计的仪表系数。但是,对定时器、换向器和计数器之间的同步要求较高。静态质量法包括手动操作和定时操作两种方法。其中手动操作极为简单,不需要使用额外的电子装置及同步装置,整体成本较低。但是对变送器动态特性具有较高的要求,同时在管道压力和温度随着阀门的开闭状态发生变化时,流量稳定性也会受到一定程度的影响,由于每次称重值存在差异,会产使秤的非线性误差而影响测量结果。


      2.2 装置流量稳定性的影响

      1) 水泵的出口压力不稳定就会影响流量的稳定性,通过在出口处设置稳压罐,能够形成一定的缓冲,有效降提高水泵出口压力的稳定性。

      2) 管线阻力突变会使得流量发生突变,比如主管线与不同口径管线在进行直接连接时,就可能导致流量发生突变而产生波动,针对该问题,可以在两个不同口径管线联接处加入口径渐变的过渡管,可以有效提高流量稳定性。

      3) 装置中流量调节阀及开关阀的开速调节和开闭也会造成流量不稳定。通常在开始标定值之前,需要将流量调节阀调整至固定的位置,在保证流量基本趋于稳定状态后才能开始标定,标定过中,不能进行影响流量稳定性的操作。另外,通常采用气动阀作为开关阀,减少流量产生波动的时间。


      2.3 一次仪表的安装的影响

             一次仪表作为直接被测的对象,除了要求仪表本身的精度指标要达到要求之外,对其安装也提出了较高的要求。由于科氏力质量流量计是基于振动的前提完成测量工作的,在进行正常工作时,流量管围绕某个轴线作简谐振动,如果仪表的安装质量较大,就会产生较大的测量误差。目前,主要的一次仪表的安装问题主要两端固定不佳以及安装方向不正确两个方面。其中仪表两端固定不佳的问题,通;岫砸淮我潜淼恼<蛐痴穸扇,影响测量结果。对此,可以对一次仪表两端采取加固措施,从而减小一次仪表和管线之间的共振。通常采用水泥石墩或者铁甲作为加固支撑点,该方法中加固装置与地面固定在一次,能够大大减小一次仪表与管线的共振现象。而当测量介质不同时,对一次仪表的安装方向具有不同的要求,如果安装方向与测量的介质能很好对应,就会直接影响测量结果的精度。需要根据测量介质的种类,选择不同的安装方向。


      2.4 管线压力的影响

              在实际使用过程汇总,装置系统通常体积较大,水流循环不会增加水温的上升,因此,通常不会在测量系统中加入温度补偿?,但是如果测量结果产生较大误差,则需要立即观测当前管线中的介质温度是否出现了异常变化,如果出现异常情况,则可以通过温度补偿?槎越橹实奈露冉锌刂。


      3 结论

             科氏力质量流量计是当前一种较好的流量测量仪表。在实际使用过程中,标定方法、装置流量稳定性、一次仪表的安装以及管线的温度和压力等因素都可能影响其标定结果。在使用流量计的过程中,需要针对这些问题进行深入分析,从而采取不同的应对措施,保证流量计标定结果的精度。

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