质量流量计简要说明

1、质量流量计介绍目前广泛应用的流量计，不管是差压式、靶式、涡轮、 电磁或容积等型式， 从原理上看都足测量容积流量的。 由于流体 的容积大小受其温度、压力等参数的阻碍，当被测流体的温度、 压力坐化时， 应把所测量的容积流量换算成标准状态或某一约定 状态下的相应值。但事实上当温度、压力频繁变动时，进行及时 的换确实是专门困难的，有时是不可能的。 因此，希望用质 量流量计来测量质量流量。另外、在实际生产中，由于要对产品 进行质量操纵、 对生产过程中各种物料混合比率进行测定、 成本核算以及对生产过程进行自动调节等，也必须了解质量流量。随着工业生产技术的进展和自动化水平的提高，例如实现大型发电机组的全程自

2、启停、对核电站气、液二相流的规定，以及对电厂 热力经济性进行更准确的评价等， 都使得质量流量测量技术日益 重要: 容积流量Q和质量流量M之间的关系是M=Q(10-1)或M=A(10-2)式中C-被测流体的密度，kg/m；A-流体的流通截面(一般为管道的流通截面),m 2：L1-流通截面A处的平均流速，m/ s.质量流量计分间接式推导式和直接式两类。依照式(10 -1)测量质量流量的仪表，必须先测量积流量再乘被测流体的密度，通过密度计和乘法器实现，这种仪表称为间接式质量流量计或推导式质量流量计。日前 , 密度计由于结构和元件特性的限 制，在高温、高压下尚不能运用只能采纳固定的密度数值乘容 积流量

3、。众所周知，介质密度随着压力、温度的变化而异 , 在变 动工况下采纳固定的密度值将带来较大的质量流量测量误差， 故 必须进行参数补偿，据此进展了温度、压力补偿式流量计。检测 出被测流体的温度、 压力，然后按一定的数学模型自动换算出相 应的密度值 , 得到密度值与容积流量值的乘积便可实现质量流 量测量，故称为温度、压力补偿式质量流量计。温度、压力补偿 式质量流量计是当前工业上普遍应用的一种推导式质量流量计 的专门形式。直接检测与质量流量有关的量来反映质量流量大小的流量计 称为直接式质量流量计。研制直接式质量流量计 , 目的在于使最后代表质量流量的输 出信号与被测介质的压力、 温度等参数无关， 以

4、解决当介质参数 变化范围专门大， 其密度和温度、 压力之间的关系不能看成线性 , 而采纳温度、 压力自动补偿方式又专门困难和繁琐的问题。 这也 是在温度、 压力自动补偿式质量流星计已得到广泛应用的同时 , 还要开展直接式质量流量计研究的理由。3 / 16由于对直接式质量流量计需求的迫切性近几年才较强烈 , 因 此它正处于迅速开发时期，虽已有多种类型，但由于受原理、结 构、维修、寿命及价格等方面的限制，在以用工业中尚未广泛应 用。本章重点讲述间接式质量流量计 , 直接式质量流量计只作一 般介绍。第二节 直接式质量流量计直接式质量流量汁，是由检测元件直接反映质量流量的仪表， 目前巳利用不同原理开发

5、出多种类型， 如动量及动量矩式、 惯性 力式、科里奥利力式、差压式、振动式、热式等。每一种型式又 有多种结构， 例如差压式有 : 乌格努斯质量流星计、 振动皮托管 质量流量计、 粉体桥式质量流星计， 流体涌出形质量流量计等 振 动式有： 悬臂振动及旋转振动型质量流量计、 表面进行波型质量 流量计等 . 型式繁多难以一一叙述。 现仅就常见的应用较多的型 式进行简述，对有代表性的结构作重点介绍。目前常见的直接式质量流量计有双涡轮质量流量计、 动量矩式质 量流量计、 惯性力式质景流量计、 科里奥利式质量流量计以及热 式质量流量计等。双涡轮质量流量计的结构原理是，两个由弹簧连接的涡轮，受流体本身的流淌

6、能量冲击而旋转，因两涡轮叶后螺旋倾角不同而造 成力矩差，该力矩差由连接弹簧所平衡，并使两涡轮间形成扭角， 扭角的大小与质量流量成比例，测量因扭角造成的信号时刻差， 可得质量流量。这种结构的优点是检测元件利用内能源工作，不需外加能量，结构简单，但对弹性元件的性能要求较高，且需在设计上考虑消除流体受第一个涡轮扰动后对第二个涡轮的 阻碍，以及在流体扰动阻碍下两个涡轮之间可能发生的扭曲振 动。动量矩式和惯性力式质量流量计是依照牛顿第二定律的原理 制作的，从力学角度来讲，质量是物体惯性的量度。物体受外力 作用，运动状态发生变化，其变化量的大小与质量有关.测量运 动状态对时刻的变化率；即可测得质量流量，据

7、此能够制造多种结构的质设流量计.动量矩式质量流量汁是用流体动量矩的 变化反映质量流量的.其典型结构是在仪表壳内存一个主动轮 和一个从动伦，分不装在短轴上，电动机以恒定角速度三驱动主动轮.设流体的等效旋转半径为I ，则流体的平均流速 口二履。若流体的质量为 m则动量矩J = m 二尬血。由于从动轮被弹簧限制，不能旋转，因此测出弹簧的制动力短即可反映动J Trityl* m 亍.rfSrll量矩。此动量矩对时刻的变化率.因丑系定Jm值,故测量-即可反映质量流量M=-。而惯性方式质量流量 计一般是利用被则流体流经以等速转功的可动测量管件时，得到一个附加加速度，从而可动管件管壁受到流体给的与加速度反方

8、 向的惯性力，此惯性力与质量流量成比例，由测量惯性力或惯性 力矩可测得质量流量。与双涡轮质量流量计相比较， 动量矩和惯 性力式质量流量计都需要外能源才能工作。达一类流量计目前进展较快和应用较广的是一种被称为科里奥利式质量流量计，它是通过测量科里奥利力的变化来反映质量流量大小的。所谓科里奥利力是指，处于匀角速度转动参照系中的运动物体，对在转动参照系中的观看者看来，该物体除了要附加惯性离心力的作用外， 还耍附加另外一种惯性力的作用才能利用牛顿第二定律来描述 物体的运动状态，这种力确实是科里奥利力，简称科氏力。例如 以一个圆盘为转功参照系，若圆盘绕中心轴转动,其角速度为污,设一物体由旋转中心沿圆盘半径以速度=相关于圆盘作匀速直线运动，则该物体除了受惯性离心力外， 还受到科里奥利力的作用，科氏力的大小决定于圆盘的角速度b和物体的径向速度二.设科氏力以f C表承，则其表达式为(10 3)式中 m 运动物体的质量；二 物体在转动参照系中的运动速度；-转动参照系的角速度。如上所述，科里奥利力的存在是以径向速度匸和转动角速度 -同时存在为先决条件的，任一速度为零，都可不能产生科里奥利 力。由式(10 3)能够看出，当转动角速度 刁一定时，科氏力f c正 比于物体的质