对影响质量流量计精度的因素及修正的初步探讨

2013-11-02 13:22:36来源: 21ic
1 概述

质量流量计是一种测量精度高,运行稳定可靠的流量测量仪表,它可以直接测量流体的质量流量。随着社会经济技术的发展,质量流量计越来越广泛地应用于现场计量和贸易结算。目前,贸易结算用质量流量计绝大部分都是艾默生公司的产品。很多人会认为,质量流量计测量的是质量流量,其测量精度与被测介质的温度、压力无关,这种看法实际上并不准确。下面我们来作一个初步的探讨。

2 质量流量计的工作原理

当一根管子绕着原点旋转时,让一个质点从原点通过管子向外端流动,即质点的线速度由零受逐渐加大,也就是说质点被赋予能量,随之产生的反作用力Fc将使管子的旋转速度减缓,即管子运动发生滞后。相反,让一个质点从外端通过管子向原点流动,即质点的线速度由大逐渐减小趋向于零,也就是说质点的能量被释放出来,随之而产生的反作用力Fc将使管子的旋转速度加快,即管子运动发生超前。这种能使旋转的管子运动速度发生超前或滞后的力Fc就称为科氏力(见图1)。

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图1 管子绕着原点旋转的科氏力示意图

将绕着同一根轴线以同相位旋转的两根相同的管子外端用同样的管子连接起来形成一条U形管。当管子内没有质点流过时,连接管与轴是平行的,而当管子内有质点流过时,由于科氏力的作用,两根旋转管发生相位差,连接管就不再与轴平行(见图2)。总而言之, 管子的相位差大小取决于管子变形的大小,而管子变形的大小仅仅取决于流经管子的流体质量的大小。这就为利用科氏力直接测量流体的质量流量奠定了理论基础。

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图2 流体流过U形管的科氏力示意图

不断旋转着的管子只能在实验室里做模型,而不能用于实际生产现场。我们将管子的圆周运动切割下一段圆弧,使管子在圆弧内反复旋转,即将单向旋转运动变成双向振动,而在有流量时就变成反复扭动。要实现管子振动是非常方便的,即用激磁电流进行激励。而在管子两端利用电磁感应分别取得正弦号1和2,两个正弦号相位差的大小就直接反映出质量流量的大小(见图3)。

测量原理可用公式表达:

Fc=2·△m(ω·υ)

式中Fc——作用在测量管上的科氏力;△m——移动的物体;ω——角速度;υ——旋转或震荡系统中的径向速度。

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图3 振动相位差示意图

很容易看出科氏力的大小取决于移动的物体(△m),其在系统中的速度(υ),因而是质量流量的函数。

3 影响质量流量计测量精度的因素及修正

影响质量流量计测量精度的因素有很多,如仪表的基本误差、零点稳定度、重复性误差等,这些误差可以从质量流量计的设计和制造方面来修正。另外,质量流量计在安装和使用过程中也会产生一定的误差,如工艺温度过高、工艺压力远远高于检定压力或周围环境强烈的机械振动等,都会影响质量流量计的测量精度。

3.1 机械振动的影响及修正从质量流量计的工作原理中我们知道,它是基于振动的原理进行测量的仪表它以自身的频率振动。流经流量管的流体引起测量管扭曲,且扭曲的程度与质量流量大小成正比。而外界的机械振动所产生的谐振波势必会干扰仪表自有的振动幅度和频率,影响测量的精度,严重时甚至还会损坏仪表。
[1] [2]

关键字:质量流量计  仪表精度  相对误差

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/1102/article_8087.html
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