质量流量计介绍优秀PPT.ppt
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1、质 量 流 量 计 培 训 为什么要测量质量流量为什么要测量质量流量?温度变更体积1 体积 2质量 1=质量 2质量 1体积 1质量2体积 2质量流量计的分类l1.科里奥利式质量流量计l 这种流量计是利用流体在振管内产生的科氏力,接受干脆测量科氏力的方法得到流体质量流量。l2.量热式质量流量计(热式质量流量计)l 这种流量计是在流体管壁外设置热源,利用流淌气体传递的热量与质量的关系,在其上下游产生温度变更而得到气体的质量流量。l3.冲量式质量流量计 l 这种流量计是利用物料流体在确定的高度下落的冲量产生的力,接受干脆测力方法而得到流体质量流量。热式质量流量计 l热式质量流量计(以下简称TME)
2、是利用传热原理,即流淌中的流体与热源(流体中加热的物体或测量管外加热体)之间热量交换关系来测量流量的仪表,过去我国习称量热式流量计,接受这种原理有两种实现方法:一是恒功率法,二是恒温差法。当前主要用于测量气体。恒温差法原理流速传感器的温度高于感温传感器确定温度T。当气体流经流速传感器时,产生热量扩散,这样电路单元供应相应的能量使两个传感器温差维持恒定温度T,电路单元供应的能量与电流成比例关系,通过输出电信号可测出流量。恒温差法原理参比RTD测量气体温度电子单元给加热探头持续供应能量通过电子单元调解,保持恒温差随着质量流量的增加,气体分子将热量扩散开来。恒温差法原理电子单元感应T的削减并且增加能
3、量以维持恒温差T随着质量流量的削减,电子单元削减对加热探头的能量供应。对加热探头的总能量正比于质量流量,微处理器是输出信号线性。恒功率法原理传感器元件包括两个热电阻,其中一个是感温电阻,另一个为加热电阻(温度高于感温电阻),当无流量时,两个电阻的温差最大,当有流量时,加热电阻温度降低,两个电阻温差削减,由于两个RTD之间的温差与过程流速及过程介质有关,从而与流体的流量有关,因此,当有流量时,产生温差.恒功率法原理参比RTD测量流体温度电子单元使加热元件以恒功率加热,在没有流体时温度较高,有流体时温度较低恒功率法原理当质量流量增加,流体分子冷却加热单元非参比RTD测量温度降低电子单元转换为流量信
4、号恒功率技术热式质量流量计缺点热式质量流量计响应慢。被测量气体组分变更较大的场所,因cp值和热导率变更,测量值会有较大变更而产生误差。对小流量而言,仪表会给被测气体带来相当热量。对于热分布式TMF,被测气体若在管壁沉积垢层影响测量值,必需定期清洗;对细管型仪表更有易堵塞的缺点,一般状况下不能运用。对脉动流在运用上将受到限制。液体用TMF对于粘性液体在运用上亦受到限制。热式质量流量计优点热分布式TMF可测量低流速(气体0.022m/s)微小流量;浸入式TMF可测量低中偏高流速(气体260m/s),插入式TMF更适合于大管径。TMF无活动部件,无分流管的热分布式仪表无阻流件,压力损失很小;带分流管
5、的热分布式仪表和浸入性仪表,虽在测量管道中置有阻流件,但压力损失也不大。TMF运用性能相对牢靠。与推导式质量流量仪表相比,不需温度传感器,压力传感器和计算单元等,仅有流量传感器,组成简洁,出现故障概率小。热分布式仪表用于H2、N2、O2、CO、NO等接近志向气体的双原子气体,不必用这些气体特地标定,干脆就用空气标定的仪表,试验证明差别仅2%左右;用于Ar、He等单原子气体则乘系数1.4即可;用于其他气体可用比热容换算,但偏差可能稍大些。气体的比热容会随着压力温度而变,但在所运用的温度压力旁边不大的变更可视为常数。科里奥利力简介m=质点 w=角速度v=径向速度Fc=科里奥利力V=0V 0Fc=-
6、2m v wFcFc视频一视频二科里奥利力简介w=角速度Fc=科里奥利力=相位差A,B=相位传感器y=振幅t=时间 Fc m驱动线圈驱动线圈驱动线圈驱动线圈热电阻热电阻热电阻热电阻 (RTD)(RTD)检测线圈检测线圈检测线圈检测线圈流量管流量管流量管流量管连接管线连接管线连接管线连接管线连接传感器和变送连接传感器和变送连接传感器和变送连接传感器和变送器,供应电源,信器,供应电源,信器,供应电源,信器,供应电源,信号通讯号通讯号通讯号通讯变送器对检测线圈传输变送器对检测线圈传输变送器对检测线圈传输变送器对检测线圈传输来的信号进行处理来的信号进行处理来的信号进行处理来的信号进行处理科里奥利质量流
7、量计的工作原理 在双管型质量流量计当中,入口处在双管型质量流量计当中,入口处在双管型质量流量计当中,入口处在双管型质量流量计当中,入口处的分流管把流入的介质均等地一分为的分流管把流入的介质均等地一分为的分流管把流入的介质均等地一分为的分流管把流入的介质均等地一分为二,送到两根测量管中,这样保证了二,送到两根测量管中,这样保证了二,送到两根测量管中,这样保证了二,送到两根测量管中,这样保证了100%100%的介质流经测量管的介质流经测量管的介质流经测量管的介质流经测量管 两根测量管由于驱动线圈的作用,两根测量管由于驱动线圈的作用,两根测量管由于驱动线圈的作用,两根测量管由于驱动线圈的作用,产生以
8、支点为轴的相对振动。当测量产生以支点为轴的相对振动。当测量产生以支点为轴的相对振动。当测量产生以支点为轴的相对振动。当测量管中有流量时,产生如图所示的科里管中有流量时,产生如图所示的科里管中有流量时,产生如图所示的科里管中有流量时,产生如图所示的科里奥利现象。奥利现象。奥利现象。奥利现象。科里奥利质量流量计的工作原理在每个流量管上,均有一组磁铁在每个流量管上,均有一组磁铁在每个流量管上,均有一组磁铁在每个流量管上,均有一组磁铁/线线线线圈组,我们称之为入口检测线圈和出圈组,我们称之为入口检测线圈和出圈组,我们称之为入口检测线圈和出圈组,我们称之为入口检测线圈和出口检测线圈。由于相对振动,线圈在
9、口检测线圈。由于相对振动,线圈在口检测线圈。由于相对振动,线圈在口检测线圈。由于相对振动,线圈在磁铁的磁场做切割磁力线的运动,在磁铁的磁场做切割磁力线的运动,在磁铁的磁场做切割磁力线的运动,在磁铁的磁场做切割磁力线的运动,在内部回路产生沟通电信号。该信号能内部回路产生沟通电信号。该信号能内部回路产生沟通电信号。该信号能内部回路产生沟通电信号。该信号能精确地反映线圈组间的相对位移和相精确地反映线圈组间的相对位移和相精确地反映线圈组间的相对位移和相精确地反映线圈组间的相对位移和相对速度。通过监测该沟通信号,我们对速度。通过监测该沟通信号,我们对速度。通过监测该沟通信号,我们对速度。通过监测该沟通信
10、号,我们可推断测量管的运行状态。可推断测量管的运行状态。可推断测量管的运行状态。可推断测量管的运行状态。Theory-3内部结构TimemV无流量无流量TimemV低流量低流量TimemV高流量高流量在没有流量的状况下,入口和出口处检测线圈监测到的沟通电在没有流量的状况下,入口和出口处检测线圈监测到的沟通电信号是同相位的。当有流量的时候,由于科里奥利作用,流量信号是同相位的。当有流量的时候,由于科里奥利作用,流量管产生扭曲,两端的检测线圈输出的沟通电信号存在相位差。管产生扭曲,两端的检测线圈输出的沟通电信号存在相位差。流量越大,相位差就越大,而且其相位差流量越大,相位差就越大,而且其相位差 T
11、 与流量的大小成与流量的大小成正比关系。这样,可以利用正比关系。这样,可以利用 T 作为质量流量的标定系数,即作为质量流量的标定系数,即可以用可以用 T 来表示每秒有多少克的流量流过来表示每秒有多少克的流量流过Theory-4质量流量检测原理密度测量原理mtfRmflfR=谐振频率mt=测量管mfl=流体质量fl=流体密度c=常数fR=(fl)TimemVTimemV高密度高密度低密度低密度依据弹性模数的理论,弹簧所悬挂物体的质量和它振动的频率依据弹性模数的理论,弹簧所悬挂物体的质量和它振动的频率成反比。这一概念引入到流量管的振动,整体质量(测量管和成反比。这一概念引入到流量管的振动,整体质量
12、(测量管和内部介质之和)越大,其振动频率就越小。通过检测已知密度内部介质之和)越大,其振动频率就越小。通过检测已知密度(例如标准状态下的水和空气)的介质流经测量管时的频率,(例如标准状态下的水和空气)的介质流经测量管时的频率,可以得到密度与频率之间的线性关系。然后通过振动频率换算可以得到密度与频率之间的线性关系。然后通过振动频率换算到密度到密度Theory-5密度测量原理原理总结D=相位差m=质量流量 =RTD 电阻fR=谐振频率 =密度T=温度 mfR WTWS形测量管质量流量计如图所示,这种流量计的测量系统由两根平行的S形测量管、驱动器和传感器组成。管的两端固定,管的中心部位装有驱动器,使
13、管子振动。在测量管对称位置上装有传感器,在这两点上测量振动管之间的相对位移。质量流量与这两点测得的振荡频率的相位差成正比。U形测量管质量流量计 电磁驱动系统以固定频率驱动U形测量管振动,当流体被强制接受管子的垂直运动时,在前半个振动周期内,管子向上运动,测量管中流体在驱动点前产生一个向下压的力,阻碍管子的向上运动,二在驱动点后产生向上的力,加速管子向上运动。这两个力的合成,使得测量管发生扭曲;在振动的另外半周期内,扭曲方向则相反。U形测量管质量流量计测量管扭曲的程度,与流体流过测量管的值来质量流量成正比,在驱动点两侧的测量管上安装电磁感应器,以测量其运动的相位差,这一相位差干脆正比于流过的质量
14、流量。在双U形测量管结构中,两根测量管的振动方向相反,使得测量管扭曲相位相差180度,如图所示。相对单测量管型来说,双管型的检测信号有所放大,流通实力也有所提高。J形管质量流量计 l当测量管中的流体以确定速度流淌时,由于振动的存在使得测量管中的流体产生一个科氏力效应。此科氏力作用在测量管上,但在上下两支管上所产生的科氏力的方向不同,管的直管部分产生不同的附加运动,即产生一个相对位移的相位差。B形管质量流量计 流量测量系统由两个相互平行的B形管组成。被测流体经过分流器被匀整送入两根B形测量管中,驱动装置安装在两管之间的中心位置,以某一稳定的谐波频率驱动测量管振动。在测量管产生向外运动时,如图所示
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