工作压力对科氏力质量流量计的影响

2013-03-07 15:44:25来源: 21IC
一、 科氏力质量流量计的工作原理

科氏力质量流量计是运用流体质量流量对振动管振荡的调制作用即科里奥利力现象为原理,以质量流量测量为目的的质量流量计。一般由传感器和变送器组成。

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如图一所示。当质量为δm的流体质点,以速度V沿管道AB运动,同时,管道AB又以A点为圆心以角速度Ω转动,当该质点做上述复合运动时,在任意一点M处,质点具有两个加速度分量:向心加速度ar, 方向指向A点;科氏加速度ak,方向向上,量值为2ΩV。为使流体质点具有科氏加速度,需要在ak 方向施加一个大小等于2ΩVδm的力,这个力来自管道,而流体质点反作用于管道上的力就是科氏力Fc,方向如图所示。

Fc=2ΩVδm (1)

如图二所示,若流体密度为ρ,以速度V沿管道AB流动,设管道横截面积为S,则任一段长度为△X管道上的科氏力△Fc为:

Fc= -△mak (2)

式中△m为长度△X管道中的流体质量。△m=ρS△X
△Fc=-2ρS△X(Ω×V) (3)

由于上述管道中的流体,其Ω与V的夹角为90oC,质量流量qm=ρSV, 有: qm=△Fc/2Ω△X (4)

从式(4)中可以看出,测量在旋转管道中流体的科氏力就可以直接测得质量流量。在实际应用中使测量管道做简谐振动,用振动的方式代替旋转的方式,利用电磁或光电的检测器检测科氏力对振动的影响从而测得管道中的质量流量。

按照传感器测量管的形状,质量流量计分为直管型和弯管型两大类。直管型一般尺寸较小,不易积气,易于清洗,但由于其振动系统刚度大,谐振频率高,相位差小,电信号处理较困难。为了降低谐振频率,管壁必须较薄,而较薄的管壁会使耐磨性和抗腐蚀性变差。弯管型的振动系统刚度较低,电信号容易处理,可选用较厚的测量管壁,其耐磨性和抗腐蚀性较好,但由于形状复杂,容易积存残渣和气体,引起误差,结构尺寸也较大。

从式(4)中还可以看出,质量流量并不受压力的影响,只同测量管的几何形状和测量系统的振荡特性有关。但实际上,工作压力的变化会引起测量管几何尺寸的改变并对测量系统的振荡特性产生影响,从而引起测量误差。为了实际证明这一点,我们采用实验的方法分析工作压力的变化对流量计测量精度的影响。

二、 工作压力对流量计测量精度的影响

利用可调节工作压力的静态称量法水流量标准装置在不同压力下对同一台流量计进行测试,从而得到压力对流量计精度的影响值。实验选用国内应用较广的一型弯管型和一型直管型流量计作为被测对象,所用的标准装置是通过标定的系统,实验步骤依照JJG897-95《质量流量计检定规程》进行,并参考了ISO 10790的有关要求。

1.实验方法 按照正常的检定操作安装好流量计,设定好检定压力,在进行完系统预热,调整流量计的零点后。进行检定操作,完成一次检定过程后,重新设定检定压力,在新的检定压力下再次进行检定操作,直到完成全部实验压力点的测试。在全部实验过程中,不对流量计的设置做改动。
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关键字:工作压力  质量流量计测量精度

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0307/article_6978.html
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