質(zhì)量流量計(jì)
如圖1所示，當(dāng)質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)以速度υ在對(duì)p軸作角速度ω旋轉(zhuǎn)的管道內(nèi)移動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)受到兩個(gè)分量的加速度及其力。
a、法向加速度 即向心力加速度αr，其量值等于ω2r，方向朝向P軸；
b、切向加速度αt 即科里奧利加速度，其量值等于2ωυ，方向與αr垂直。由于復(fù)合運(yùn)動(dòng)，在質(zhì)點(diǎn)的αt方向上作用著科里奧利Fc=2ωυm，管道對(duì)質(zhì)點(diǎn)作用著一個(gè)反向力-Fc= -2ωυm。
當(dāng)密度為ρ的流體在旋轉(zhuǎn)管道中以恒定速度υ流動(dòng)時(shí)，任何一段長度Δx的管道都將受到一個(gè)ΔFc的切向科里奧利力。
式中 A——管道的流通內(nèi)截面積。由于質(zhì)量流量計(jì)流量即為δm，δm=ρυA，所以
因此，直接或間接測(cè)量在旋轉(zhuǎn)管道中流動(dòng)流體產(chǎn)生的科里奧利力就可以測(cè)的得質(zhì)量流量，這就是科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的基本原理。
然而通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生科里奧利力是困難的，目前產(chǎn)品均代之以管道振動(dòng)產(chǎn)生的，即由兩斷端固定的薄壁測(cè)量管，在中點(diǎn)處以測(cè)量管諧振或接近諧振的頻率所激勵(lì)，在管內(nèi)流動(dòng)的流體產(chǎn)生科里奧利力，使測(cè)量管中點(diǎn)前后兩半段產(chǎn)生方向相反的撓曲，用電磁學(xué)方法檢測(cè)撓曲量以求得質(zhì)量流量。
又因流體密度會(huì)影響測(cè)量管的振動(dòng)頻率，而密度與頻率有固定的關(guān)系，因此質(zhì)量流量計(jì)也可測(cè)量流體密度。
科里奧利質(zhì)量流量計(jì)由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器（或流量計(jì)算機(jī)）
兩部分組成。圖2為流量傳感器一例，主要有由測(cè)量管及其
支撐固定、測(cè)量管振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)線圈A、檢測(cè)測(cè)量
管撓曲的電磁檢測(cè)探頭B、修正測(cè)量管材料揚(yáng)楊氏模量溫度
影響的測(cè)溫組件等組成。轉(zhuǎn)換器主要由振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)的振動(dòng)
信號(hào)發(fā)生單元、信號(hào)檢測(cè)和信號(hào)處理單元等組成；流量計(jì)算
機(jī)則還有組態(tài)設(shè)定、工程單位換算、信號(hào)顯示和與上位機(jī)通
信等功能。
3、產(chǎn)品特點(diǎn)
• 直接測(cè)量質(zhì)量流量，有很高的測(cè)量精確度。
• 可測(cè)量流體范圍廣泛，包括高粘度液的各種液體、含有固形物的漿液、含有微量氣體的液體、有足夠密度的中高壓氣體。
• 測(cè)量管的振動(dòng)幅小，可視作非活動(dòng)件，測(cè)量管路內(nèi)無阻礙件和活動(dòng)件。
• 對(duì)應(yīng)對(duì)迎流流速分布不敏感，因而無上下游直管段要求。
• 測(cè)量值對(duì)流體粘度不敏感，流體密度變化對(duì)測(cè)量值得值的影響微小。
• 可做多參數(shù)測(cè)量，如同期測(cè)量密度，并由此派生出測(cè)量溶液中溶質(zhì)所含的濃度。
二、技術(shù)參數(shù)及內(nèi)容
1、主要技術(shù)參數(shù)
| 被測(cè)介質(zhì) | 液體，氣體 |
| 測(cè)量直徑 | 1mm~500mm |
| 測(cè)量項(xiàng)目 | 質(zhì)量流量、密度、溫度、體積流量、%濃度 |
| 密度測(cè)量范圍 | 0.2g/cm3~2.5g/cm3 |
| 介質(zhì)溫度 | -200℃～+250℃ |
| 流量測(cè)量誤差 | 液體0.2%R+Cz，0.15%R+Cz，氣體0.5%R+Cz，1.0%R+Cz， |
| 密度測(cè)量誤差 | 0.002g/cm3 |
| 溫度測(cè)量誤差 | ≤1℃ |
| 信號(hào)形式 | 電流4～20mA，脈沖O~2KHZ, RS485，Hart |
| 供電電源 | 外供24VDC |
| 測(cè)量管材料 | 304， 316，亦可按用戶要求協(xié)商提供 |
| 防爆等級(jí) | ExibIICT4，ExdIICT4 |
| 外殼防護(hù)等級(jí) | IP67 |
| 法蘭標(biāo)準(zhǔn) | 國標(biāo)GB/T系列標(biāo)準(zhǔn)，也可以根據(jù)用戶要求特殊加工。 |
三、選型表及型號(hào)說明
| HY | ||||||||||||||||||||||||||||
| 質(zhì)量流量計(jì) | ||||||||||||||||||||||||||||
| 代號(hào) | 公稱通徑(DN) | |||||||||||||||||||||||||||
| 001 | 1 | |||||||||||||||||||||||||||
| 010 | 10 | |||||||||||||||||||||||||||
| …… | ||||||||||||||||||||||||||||
| 500 | 500 | |||||||||||||||||||||||||||
| 代號(hào) | 連接方式 | |||||||||||||||||||||||||||
| F | 法蘭管道式 | L | 螺紋式 | E | 卡箍式 | |||||||||||||||||||||||
| 代號(hào) | 介質(zhì)類型 | |||||||||||||||||||||||||||
| L | 液體 | G | 氣體 | S | 蒸汽 | |||||||||||||||||||||||
| 代號(hào) | 壓力等級(jí)(Mpa) | |||||||||||||||||||||||||||
| A |
0.6 E 2.5 I 10 M 20 |
E |
2.5 |
I |
10 |
M |
20 |
|||||||||||||||||||||
| B | 1.0 | F | 4.0 | J | 11 | N | 25 | |||||||||||||||||||||
| C |
1.6 G 5.0 K 15 O 26 |
G |
5.0 |
K |
15 |
O |
26 |
|||||||||||||||||||||
| D | 2.0 | H | 6.3 | L | 16 | P | 42 | |||||||||||||||||||||
| 代號(hào) | 介質(zhì)溫度(℃) | |||||||||||||||||||||||||||
| C | -40~80（常溫） | |||||||||||||||||||||||||||
| Z | -40~180（中溫） | |||||||||||||||||||||||||||
| G | -40~250（高溫） | |||||||||||||||||||||||||||
| D | -200~80（低溫） | |||||||||||||||||||||||||||
| 代號(hào) | 輸出形式 | |||||||||||||||||||||||||||
| I | 4~20mA/脈沖輸出 | H | HART協(xié)議 | |||||||||||||||||||||||||
|
R |
RS-485通訊輸出 |
KK | 開關(guān)量輸出 | |||||||||||||||||||||||||
| 代號(hào) | 防爆標(biāo)識(shí) | |||||||||||||||||||||||||||
| A | 本安型 | D | 隔爆型 | |||||||||||||||||||||||||
| 代號(hào) | 外殼材質(zhì) | |||||||||||||||||||||||||||
| S |
304 E 316 |
E | 316L | |||||||||||||||||||||||||
| 代號(hào) | 測(cè)量管材質(zhì) | |||||||||||||||||||||||||||
| H | 哈氏合金 | |||||||||||||||||||||||||||
| T | 鈦 | |||||||||||||||||||||||||||
| E | 316 | |||||||||||||||||||||||||||
| S | 304 | |||||||||||||||||||||||||||
a、流量計(jì)法蘭規(guī)格執(zhí)行GB/T系列標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，技術(shù)條件和類型。亦可按照客戶要求加工；
b、在流量計(jì)選型中，用戶應(yīng)按照型號(hào)說明的格式，寫明所需流量計(jì)的各項(xiàng)要求；
c、用戶如需采用本型號(hào)說明以外的口徑、公稱壓力及輸出形式請(qǐng)加以說明；
d、在選擇高溫型流量計(jì)時(shí)，除按照型號(hào)說明格式填寫外，應(yīng)特別注明被測(cè)介質(zhì)的最高工況溫度；
f、用戶需要特殊測(cè)量管材質(zhì)，應(yīng)加以說明。
2、選型示例
LE2-010FLCCIDSE含意為：管道法蘭式連接，測(cè)量介質(zhì)液體，公稱口徑10mm，介質(zhì)溫度為常溫，公稱壓力為1.6Mpa，4～20mA輸出，防爆標(biāo)志為隔爆型,外殼材料是304不銹鋼，接液材質(zhì)316L。
四、液體流量測(cè)量范圍選擇
| 公稱通徑DN(mm) | 最大流量值(t/h) | 工作壓力上限(Mpa) | 零點(diǎn)穩(wěn)定kg/h |
| 1 | 0.05 | 4 | 0.01 |
| 3 | 0.2 | 4 | 0.04 |
| 6 | 0.5 | 4 | 0.1 |
| 8 | 1 | 4 | 0.15 |
| 10 | 1.5 | 4 | 0.2 |
| 15 | 3 | 4 | 0.4 |
| 25 | 6 | 4 | 0.6 |
| 40 | 16 | 4 | 1 |
| 50 | 30 | 4 | 3 |
| 80 | 60 | 4 | 8.5 |
| 100 | 100 | 4 | 14 |
| 150 | 200 | 4 | 30 |
| 200 | 400 | 4 | 60 |
五、流量計(jì)外形及安裝尺寸（其它規(guī)格尺寸來電索取）
1、法蘭管道式(單位mm)(圖3)
4、流量計(jì)連接形式
a、法蘭連接：國標(biāo)GB/T系列，化工HG系列、機(jī)械JB/T系列，也可協(xié)商提供按照客戶要求的法蘭。公稱壓力0.6MPa～42MPa。
b、螺紋連接。
C、卡箍連接。
六、儀表輸出及連線
1、儀表輸出形式
a、電流輸出：４～20mA；電源：13-36VDC；
b、脈沖輸出：0～10KHZ ;電源：13-36VDC；光耦輸出>3mA；
c、RS485 接口
d、HART；
2、儀表接線（圖4）
a、流量計(jì)信號(hào)輸出線電氣連接口規(guī)格為：M20 ×1.5；也可按用戶要求訂做。
b、４～20mA 電流輸出為三線制；
c、脈沖輸出為三線制。
3、供電方式
a、在線液晶顯示，帶輸出，外供電源24VDC。
七、流量計(jì)的安裝（圖5）
a、流量傳感器安裝一般要求
由于測(cè)量管形狀及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的差異，安裝要求亦千差萬別，因此必須按照我廠規(guī)定的安裝方法和趨避禁止事項(xiàng)，例如有些型號(hào)流量傳感器直接連接到管道上即可，有些型號(hào)卻要求設(shè)置支撐架或基礎(chǔ)。為隔離管道振動(dòng)影響儀表，有時(shí)候傳感器與管道之間要介以柔性管連接，而柔性管與傳感器之間又要一段有支撐件分別固定的剛性直管。選購之前應(yīng)向我司索取安裝使用說明書參照比較和選擇。
安裝設(shè)計(jì)時(shí)盡可能使其有長的使用壽命，為除去過早磨損和產(chǎn)生測(cè)量誤差的固形物和夾雜氣體，按流體和管道條件在傳感器上游裝過濾器或氣體分離等保護(hù)裝置。，若希望能在現(xiàn)場(chǎng)在線校準(zhǔn)儀表，應(yīng)考慮引流連接口和閥，以及相應(yīng)的空間。
b、流量傳感器安裝姿勢(shì)和位置
流量傳感器測(cè)量管內(nèi)殘留固形物、結(jié)垢、潴留氣體等均將影響測(cè)量精度。一般說裝于自下而上流動(dòng)的垂直管道較為理想；但對(duì)于非直形測(cè)量管質(zhì)量流量計(jì)裝在垂直管道還是水平管上。取決于管道振動(dòng)狀況和應(yīng)用條件。安裝位置必須使測(cè)量管內(nèi)充滿液體，例如水平管道上流體流過質(zhì)量流量計(jì)后直接放如入容器而無背壓，測(cè)量管往往不能充滿，會(huì)使輸出信號(hào)激烈波動(dòng)。
C、截止閥和控制閥的安裝
為使調(diào)零時(shí)沒有流動(dòng)，質(zhì)量流量計(jì)上下游設(shè)置截止閥，并保證無泄漏。控制閥應(yīng)裝在質(zhì)量流量計(jì)下游，質(zhì)量流量計(jì)保持盡可能高的靜壓，以防止發(fā)生氣蝕和閃蒸（fIashing）。
d、脈動(dòng)和振動(dòng)
為勿使流程中發(fā)生的和外部的機(jī)械振動(dòng)影響質(zhì)量流量計(jì)，向我廠詢問所提供質(zhì)量流量計(jì)的共振頻率范圍，以判斷現(xiàn)場(chǎng)脈動(dòng)或振動(dòng)頻率是否接近質(zhì)量流量計(jì)的共振頻率。亦可向我廠提供現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)狀況咨詢是否需要采取下列措施，如:1）設(shè)置脈動(dòng)衰減器，2）設(shè)置振動(dòng)衰減器或柔性連接管，3）特殊的流量傳感器的夾裝固定設(shè)備，等等。
e、防止質(zhì)量流量計(jì)間相互影響
同一型號(hào)兩臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)串聯(lián)安裝，或多臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)接近地并行（或并聯(lián)）安裝，尤其裝在同一支撐臺(tái)架時(shí)，測(cè)量管振動(dòng)會(huì)使各質(zhì)量流量計(jì)間相互影響，產(chǎn)生干擾而引起異常振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)使儀表無法工作。安裝時(shí)應(yīng)采取防范措施，如；向我廠提出錯(cuò)開接近儀表的共振頻率值；拉開流量傳感器距離，不設(shè)置在同一臺(tái)架上，獨(dú)立設(shè)置支撐架；流量傳感器異方向安裝；流量傳感器間設(shè)置防振材料隔離等方法。
f、管道應(yīng)力和扭曲
質(zhì)量流量計(jì)法蘭與管道法蘭連接旋緊螺栓時(shí)要均勻，勿使質(zhì)量流量計(jì)產(chǎn)生應(yīng)力（例如管道兩法蘭平面不平行所致）。若在布設(shè)管道時(shí)預(yù)接入與質(zhì)量流量計(jì)同樣長度的短管，可防止不良布管形成的應(yīng)力。在使用過程中由于工藝流程壓力和溫度變化，質(zhì)量流量計(jì)會(huì)受到管線軸向力或彎曲/扭曲力。影響測(cè)量性能，要做好必要的固定支架。
g、強(qiáng)磨蝕性漿液的使用
測(cè)量強(qiáng)磨蝕性漿液最好選用直管單管型并且要使測(cè)量管處于垂直位置，以免管壁磨損不勻，縮短使用壽命。然而管壁厚度變薄會(huì)降低測(cè)量管剛性而改變流量測(cè)量值，因此在這種場(chǎng)所的運(yùn)行期間要定期檢測(cè)，確認(rèn)使用周期。測(cè)量管內(nèi)壁結(jié)構(gòu)結(jié)垢或漂移沉積也會(huì)影響測(cè)量精確度，因此要定期清洗。
h、零點(diǎn)漂移和調(diào)零
零點(diǎn)漂移來自流量傳感器部分，主要原因有；1）機(jī)械振動(dòng)的非對(duì)稱性和衰減；2）流體的密度粘度變化，影響前者的因素有；a) 管端固定應(yīng)力的影響； b)振動(dòng)管剛度的變化；c)雙管諧振頻率不一致性；d)管壁材料的內(nèi)衰減。后者影響零位的原因是結(jié)構(gòu)不平衡，因此即使在空管時(shí)將雙管的諧振頻率調(diào)整一致，到充滿液體時(shí)可能產(chǎn)生零漂，同樣因粘度引起的振動(dòng)衰減與頻率有關(guān)，在流動(dòng)時(shí)亦可能產(chǎn)生零漂。
最后調(diào)零必須在安裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，流量傳感器排盡氣體，充滿待測(cè)流體后在再關(guān)閉傳感器上下游閥門，在接近工作溫度的條件下調(diào)零。安裝方面變動(dòng)或溫度大幅度變化時(shí)需要重新調(diào)整。
1、 2、 3分別為前后閥和旁通閥，4為流量計(jì)
八、危險(xiǎn)場(chǎng)所的安裝
危險(xiǎn)場(chǎng)所必須使用防爆型流量計(jì)，LE2型科里奧利質(zhì)量流量計(jì)經(jīng)國家防爆電氣防爆檢驗(yàn)，符合GB3836.1-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第1部分：通用要求》，GB3836.2-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第2部分：隔爆型“d”》及GB3836.4-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第4部分：本質(zhì)安全型“i”》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，產(chǎn)品防爆標(biāo)志為ExibIICT4，ExdIICT4。
九、流量計(jì)可正常工作的環(huán)境條件
a、大氣壓：86～l06kPa；
b、周圍環(huán)境溫度：-20℃～+60℃；
c、周圍環(huán)境相對(duì)濕度：≤95% RH；
d、隔爆型流量計(jì)可適用于含有ⅡA、ⅡB、ⅡC級(jí)T1～T4組爆炸性氣體混合物的1區(qū)、2區(qū)的危險(xiǎn)場(chǎng)所；
e、本安型流量計(jì)可適用于含有ⅡA、ⅡB、ⅡC級(jí)T1～T4組爆炸性氣體混合物的0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)的危險(xiǎn)場(chǎng)所。
十、流量計(jì)的檢定
科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的檢定選用質(zhì)量法流量標(biāo)定裝置。依據(jù)JJG1038-2008科里奧利質(zhì)量流量計(jì)檢定規(guī)程進(jìn)行。