本文介紹了科氏力質(zhì)量流量計的工作原理,選用原則,安裝方式和澄清會談判注意事項,對質(zhì)量流量計的選型和澄清有較強的指導作用。
科氏力質(zhì)量流量計的工作原理—安裝等注意事項
當測量管向上振動但無流體流過時,運用右手螺旋法則,四指指向旋轉(zhuǎn)方向,則大拇指指向的方向為外加驅(qū)動的圓頻率ω。當流體流入“U”形管時,由于慣性,流體將反抗“U”形測量管強加給它的垂直動量的改變:在“U”形管的入口段,在管子向上振動期間,流體將壓管子向下,而在“U”形管的出口段,流體將推管子向上,于是測量管被扭曲如圖3所示。
這就是科里奧力的作用結(jié)果。右手定則可以確定科里奧力的方向,當大拇指代表ω 方向,食指代表V方向,則中指的反方向即為科氏力Fc 的方向。在圖2中,F(xiàn)c′和的箭頭表示科氏力的方向。當“U”形管被向下驅(qū)動時(ω 方向反向),則Fc 和Fc′ 亦反向。通過力學公式推導,可得到質(zhì)量流量的表達式如式
(1)所示: Qm = ( Ks/ 8 r2 ) * ?t (1) 式(1)中Qm為流體質(zhì)量流量; Ks為測量管的角彈性系數(shù); r 為回彎管半寬度。 ?t 為流體流過傳感器左右檢測器時產(chǎn)生的時間差,也就是兩組檢測信號的相位差,如圖4所示。由式(1)可知,質(zhì)量流量Qm 與兩組電磁檢測器檢出信號的時間差成正比,而與振動的頻率及角速度等均無關(guān),根據(jù)這一原理,質(zhì)量流量計將?t轉(zhuǎn)換成脈沖信號(0kHz~10kHz)或電流信號(4mA~20mA DC)、電壓信號(1V~5V DC)輸出并顯示流體質(zhì)量,從而解決了質(zhì)量流量的直接測量問題。
圖4 質(zhì)量流量正比于時間差 ?t Fig.4 Mass flow propotional to time difference ?t
2 科里奧利質(zhì)量流量計的選用 由于科里奧利質(zhì)量流量計是一種直接式質(zhì)量流量計,因而具有許多其他流量計*的優(yōu)點:
(1)實現(xiàn)了真正的、高精度的直接質(zhì)量流量測量。精度一般可達0.1%~0.2%,重復性優(yōu)于0.1%。
(2)可以測量多種介質(zhì),如油品、化工介質(zhì)、造紙黑液、槳體及天然氣等。
(3)流體的介質(zhì)密度、黏度、溫度、壓力、導電率、流速分布等特性對測量結(jié)果影響較小。
(4)無可動部件,流量管內(nèi)無障礙物,便于維護。 科氏力流量計的選擇一般主要考慮其性能和可靠性。性能包括各種指標,如準確度、量程利用率、壓力損失和量程能力等??煽啃孕枰獙嵺`的檢驗。 準確度主要包括:偏差、重復性、線性和回滯。有3種描述方式:流量百分比準確度、滿量程準確度和帶零穩(wěn)點穩(wěn)定度的準確度。不同的廠家可能以不同的方式給出,比較時應考慮到這一點。其中帶零點穩(wěn)定度的準確度更能體現(xiàn)科氏力流量計在整個流量范圍內(nèi)的準確度,因為零點穩(wěn)定度表示了流量計測量實際零流量的能力。 根據(jù)操作條件和傳感器的Z大流量,預選出傳感器的規(guī)格(公稱管徑),計算出壓力損失是選型工作的一個重要環(huán)節(jié)。不實際的高流量會引起高的壓力損失,但由于靈敏度高,準確度就好。相反,低流量會使壓力損失降低,靈敏度低,準確度較差。所以,選擇的時候要綜合考慮,在盡可能低的壓力損失下得到高的流量靈敏度和準確度。 量程能力(相對mA 輸出,Z大量程和Z小量程的比值)也是一個考慮因素。如果使用mA 輸出信號的話,與許多其他常規(guī)儀表的選擇一樣。量程利用率(額定流量與瞬時流量的比值)也很重要,一般可通過廠家給出的科氏力流量計在各種流速下的量程利用率、壓力損失和準確度曲線來計算其在給定應用中的性能。
3 科里奧利質(zhì)量流量計的安裝 從質(zhì)量流量計的工作原理可知,流量計的安裝有以下一些要求:
(1)傳感器和變送器出廠前是配套標定的,安裝時須一一對應。如果更換了變送器,又沒有重新配套標定,雖可通過組態(tài)重新輸入使系統(tǒng)參數(shù)運行,但卻可能產(chǎn)生一定的系統(tǒng)誤差。
(2)傳感器、變送器及電纜安裝應盡量避免電磁干擾,如遠離大型電動機、繼電器等。
(3)傳感器振管內(nèi)應保證充滿被測介質(zhì),盡量避免夾氣。例如,可在流量計前安裝消氣器,提高出口備壓等;針對不同性質(zhì)的被測介質(zhì),有T 型、倒T型及旗式等3 種安裝方式。
(4)為保證流體均勻、均質(zhì)地通過振管,傳感器應安裝在節(jié)流裝置、阻流元件之前,或是安裝在一定長度的直管段之后。
(5)傳感器法蘭前后6~10倍管徑長度處必須加裝具有足夠剛度和質(zhì)量的支撐,且支撐必須與管線可靠固定,避免管道振動干擾振管振動,引起測量誤差。
(6)安裝時傳感器與管道要同軸對準,無論軸向還是徑向,均應盡量做到無應力安裝。 綜上所述,科氏力流量計是一種新型的流量測量儀表;它具有其它流量計所沒有的一些優(yōu)點,測量精度僅與傳感器左右檢測時間差信號有關(guān),因此在很多領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應用。但使用環(huán)境振動不能太大,且要正確地設(shè)計選型及安裝。 科氏力質(zhì)量流量計的工作原理—安裝等注意事項
4 澄清會談判注意事項
質(zhì)量流量計的進口產(chǎn)品供貨商主要有德國科隆,和E+H三家。德國科隆的價格便宜點,質(zhì)量和測量精度稍差一些,一般2寸左右的售價在7到8萬,和E+H價格差不多,E+H的同口徑質(zhì)量流量計要稍微便宜一些,一般2寸左右的售價在10萬以上。國內(nèi)的供貨商主要有上海一諾和西安東風,價格比德國科隆的要稍微便宜一些,質(zhì)量可靠,很多石化項目都在用。在進行質(zhì)量流量計澄清會的時候,主要討論的問題是測量精度、壓損和流速、變送器的安裝位置、選材、供電、防爆等等。 4.1 測量精度 質(zhì)量流量計的測量精度一般分為計量和控制兩種,計量一般用于需要精確計量的原料進料、產(chǎn)品出料等的流量測量,控制一般用于將流量控制穩(wěn)定以保證工藝過程的穩(wěn)定。對于質(zhì)量流量計,控制的測量精度一般在2‰或1.5‰,計量的測量精度一般在1‰或1.5‰。具體測量精度要求控制還是計量由工藝專業(yè)根據(jù)實際情況提供。和E+H的質(zhì)量流量計同樣口徑的控制要求和計量要求的流量計價格差距較大,計量的要高30%~50%,而且當尺寸大于4寸時,一般只有計量流量計,沒有控制流量計。
4.2 壓損和流速 對于流量計的選型來說,壓損和流速是需要重點關(guān)注的兩個參數(shù)。所謂壓力損失是指流體經(jīng)過儀表后, 由于測量振動管內(nèi)徑小于工藝管道的內(nèi)徑以及結(jié)構(gòu)上的彎道等所造成的
入口端和出口端的壓力差。壓力損失又稱壓力降, 是一種*性損失, 其實質(zhì)是能量損失,需要額外消耗整個管路系統(tǒng)的動能,若壓降過大,有可能導致工藝條件不滿足。 質(zhì)量流量計的測量精度需要在合適的流速下才能達到要求,當管道較大,測量流量較小時,就需要選用縮徑的流量計以保證流速和測量精度,但是縮徑太多,流量計的前后壓差會太大,有可能超過工藝要求的Z大允許壓差,不滿足工藝要求。當然流速也不是越大越好,先流速大,壓降肯定大,另外對流量計的沖刷能量大,影響流量計的測量精度和使用壽命,一般流速不超過10m/s。因此,在選用流量計的時候,需要兼顧測量精度和允許壓差這兩項要求。有了質(zhì)量流量計的口徑和流量要求,就可以通過專門的軟件來計算Z大流量時的壓損和流速。 4.3 變送器的安裝形式 質(zhì)量流量計變送器的安裝形式一般有一體式和分體式兩種。一體式主要用在常溫流體的流量測量,分體式一般用于高溫流體或超低溫流體的流量測量。質(zhì)量流量計變送器的安裝形式選用原則是:當溫度低于200攝氏度時,變送器選用一體式的安裝形式;當溫度高于200攝氏度,低于350攝氏度時選用分體式安裝形式;當溫度高于350攝氏度時,不適合選用質(zhì)量流量計E+H質(zhì)量流量計變送器安裝形式選用原則:當溫度高于-100攝氏度,低于220攝氏度時選用一體式安裝形式,當溫度在220攝氏度到350攝氏度之間或低于-100攝氏度時選用分體式安裝形式。
4.4 質(zhì)量流量計選材 質(zhì)量流量計的選材主要根據(jù)流體介質(zhì)、設(shè)計溫度、設(shè)計壓力等參數(shù)來決定。與管道連接法蘭一般根據(jù)管道的材質(zhì)選定。而測量管的材質(zhì)應該比連接法蘭的材質(zhì)要求更高,至少應該和連接法蘭的材質(zhì)*。 對于常規(guī)流體,非強腐蝕性的酸、堿,質(zhì)量流量計的閥體一般選用不銹鋼304L或316L,對于強腐蝕性的流體,就需要選用哈氏合金、鈦、鉭、鉑銠等材料了。詳細說明如下: 1、不銹鋼316L: 適用于:生活水、工業(yè)水、原水井水、城市污水;腐蝕性弱的酸、堿、鹽溶液;有機 溶劑等。 不適用于:強腐蝕性的酸、堿。 2、哈氏合金B(yǎng) : 適用于:濃度小于10%的鹽酸等非氧化性酸;濃度小于50%的氫氧化鈉;一切濃度的 氫氧化氨堿溶液;磷酸和有機酸。 不適用于:硝酸。
3、哈氏合金C:
適用于:混酸(如鉻酸和硫酸的混合溶液);氧化性鹽類(如海水、含Cu+++、Fe+++)。不適用:鹽酸。
4、鈦 : 適用于:鹽(如氯化物、鈉鹽、鉀鹽、氨鹽、次氯酸鹽、還水),濃度小于50%的氫氧 化鉀、氫氧化氨、氫氧化鋇堿溶液。 不適用于:鹽酸、硫酸、磷酸、氫氟酸等還原性酸。
5、鉭: 適用于:鹽酸(濃度小于40%)、稀硫酸和濃硫酸(不包括發(fā)煙硫酸);二氧化氯、氯 化鐵、次氯酸、、乙酸鉛等;硝酸(包括發(fā)煙硝酸等氧化性酸)、溫度低于80℃的王水。 不適用于:堿、氫氟酸。
6、鉑: 適用于:幾乎所有的酸堿鹽溶液(包括發(fā)煙硫酸和發(fā)煙硝酸)、紙漿、污水。 不適用于:王水、氨鹽碳化鎢。
本文介紹了科氏力質(zhì)量流量計的工作原理,選用原則,安裝方式和澄清會談判注意事項,對質(zhì)量流量計的選型和澄清有較強的指導作用。
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