1、第四章 流量测量及变送,冶金仪表培训教材四,第五节 质量流量计,阮为斌,2014.12,一 概述,1.质量测量的意义,(1)体积与质量的差异,流体的体积是流体温度和压力的函数，它是一个因变量。而流体的质量是一个不随时间、空间温度、压力的变化而变化的量。,第五节 质量流量计,第五节 质量流量计,在工业生产中，由于物料平衡，热平衡以及储存、经济核算等所需要的都是质量，并非体积，所以在测量工作中，常需将测出的体积流量乘以密度换算成质量流量。,(2)质量流量测量的必要性,第五节 质量流量计,常用的流量计中，如孔板流量计、涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、转子流量计、超声波流量计和椭圆齿轮流量计等的流
2、量测量值是流体的体积流量。,(3)常用流量计的局限性,2.质量流量的测量方法,间接式：即用体积流量计和密度计组合的仪表来测量质量流量，同时检测出体积流量和流体密度，通过运算得出与质量流量有关的输出信号。又称推导式。直接式：即直接检测与质量流量成比例的量，检测元件直接反映出质量流量。,第五节 质量流量计,二 间接式质量流量计,1.组合式,也称推导式，一般是采用体积流量计和密度计或两个不同类型的体积流量计组合。 有三种主要型式: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。,第五节 质量流量计,(1)节流式流量计与密度计的组合,节流式流
3、量计的差压信号p正比于qv2，密度计连续测量出流体的密度，将两仪表的输出信号送入运算器进行必要运算处理，即可求出质量流量：,第五节 质量流量计,(2)体积流量计与密度计的组合,容积式流量计或速度式流量计，如涡轮流量计、电磁流量计等，测得的输出信号与流体体积流量qv成正比，这类流量计与密度计组合，通过乘法运算，即可求出质量流量:,第五节 质量流量计,(3)节流式（或靶式）流量计与容积式流量计的组合,通常由节流式流量计和容积式流量计或速度式流量计组成，它们的输出信号分别正比于qv2和qv，通过除法运算，即可求出质量流量：,第五节 质量流量计,2.补偿式,同时检测流体的体积流量和流体的温度、压力值，
4、再根据流体密度与温度、压力的关系，由计算单元计算得到该状态下流体的密度值，再计算得到流体的质量流量值。,第五节 质量流量计,三 直接式质量流量计,直接检测与质量流量成比例的量，检测元件直接反映出质量流量。其测量不受流体的温度、压力、密度变化的影响。 直接式质量流量计品种很多，有热式、差压式、科里奥利式等，目前应用较广泛的是科里奥利质量流量计。,第五节 质量流量计,当一个质点相对于惯性系做直线运动时，相对于旋转体系，其轨迹是一条曲线。立足于旋转体系，我们认为有一个力驱使质点运动轨迹形成曲线，科里奥利这个力就是科里奥利力。,1.科里奥利质量流量计,(1)科里奥利力,第五节 质量流量计,(2)科里奥
5、利质量流量计,是一种利用流体在振动管中流动而产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理来直接测量质量流量的仪表，简称科氏力流量计(CMF)。,第五节 质量流量计,(3)科氏力质量流量计工作原理,质量流量计让被测量的流体通过一个转动或者振动中的测量管，流体在管道中的流动相当于直线运动，测量管的转动或振动会产生一个角速度，由于转动或振动是受到外加电磁场驱动的，有着固定的频率，因而流体在管道中受到的科里奥利力仅与其质量和运动速度有关，而质量和运动速度即流速的乘积就是需要测量的质量流量，因而通过测量流体在管道中受到的科里奥利力，便可以测量其质量流量。,第五节 质量流量计,第五节 质量流量计,第五节 质量流
6、量计,驱动力,扭转角,检测器,检测器,第五节 质量流量计,换能器A在外加交变电压作用下产生交变力，使两根U 形管彼此一开一合地振动，相当于两根软管按相反方向不断摆动，换能器B和C用来检测两管的振动情况。由于B处于进口侧，C 处于出口侧，则根据出口侧振动相位超前于进口侧的规律，C 输出的交变信号的相位将超前于B某个相位。此相位差的大小与质量流量成正比。若将这两个交流信号相位差经过电路进一步转换成直流4mA20mA 等标准信号，就成为质量流量变送器。,第五节 质量流量计,2.科里奥利质量流量计流量方程,第五节 质量流量计,qm-质量流量；Ks-弹力；r-力臂长度；t-时间差。,第五节 质量流量计,
7、3.科里奥利质量流量计构成,第五节 质量流量计,第五节 质量流量计,第五节 质量流量计,4.科里奥利质量流量计特点,科氏力流量计能直接测气体、液体和浆液的质量流量，也可以用于多相流测量；不受被测介质物理参数的影响，测量精度较高；对流体流速分布不敏感，可做多参数测量。,(1)优点,第五节 质量流量计,(2)缺点,存在零点漂移，影响其精度的进一步提高；不能用于低密度介质和低压气体测量；不能用于较大管径；对外界振动干扰较为敏感，管道振动会影响其测量精度；压力损失较大；体积较大；价格昂贵。,第五节 质量流量计,5.科里奥利质量流量计实物图形,第五节 质量流量计,6.科里奥利质量流量计安装使用,第五节 质量流量计,第五节 质量流量计,
