質量流量計結構原理
在工業生產過程中,有時需要測量流體的質量流量,如化學反應的物料平衡、熱量平衡、配料等,都需要測量流體的質量流量。質量流量是指在單位時間內,流經封閉管道截面處流體的質量。用來測量質量流量的儀表統稱為質量流量計。
質量流量計由傳感器,變送器及數字指示累積器等三部分組成。傳感器根據科里奧利效應制成的,由傳感管、電磁驅動器、和電磁檢測器三部分組成。電磁驅動器使傳感器以其固有頻率振動,而流量的導入使u形傳感器在科氏力的作用下產生一種扭曲,在它的左右兩側產生一個相位差,根據科里奧利效應,該相位差與質量流量成正比。電磁監測器把該相位差轉變為相應的電平信號送入變送器,經濾波、積分、放大等電量處理后。轉變成與質量成正比的4-20mA模擬信號和一定范圍的頻率信號兩種形式輸出。
質量流量計的測量原理以牛頓第二運動定律為基礎
F=ma
式中 F-流體作用力; m-被測介質質量; a-加速度。
當流體通過兩個平行的測量管時,會產生一個與流速方向橫向的加速度及相應的科里奧利力,該力使測量管振蕩而發生扭曲,這一扭曲現象被稱之為科里奧利現象。
根據牛頓第二運動定律,測量管扭曲量的大小是*與流經測量管的質量流量的大小成正比的。當流體流過測量管時,流體就會受到科里奧利力的作用,測量管里流體所受科里奧利力的反作用,產生進口和出口的相位差。當流體為零時,測量管在固有頻率下振動,測量管不產生扭曲,流體進口和出口的相位差為零。當有流體流經測量管時進口處管子振動減速,出口處管子振動加速,進口與出口產生相位差。當質量流量增加時該相位差也增加。通過安裝于進口和出口測量管上電磁信號檢測器可測得相位差。
質量流量計的特點:
? 對示值不用加以理論的或人工經驗的修正;
? 輸出信號僅與質量流量成正比例,而與流量的物性(如溫度、壓力、粘度、密度雷諾數等)無關;
? 與環境條件(如溫度、濕度、大氣壓等)無關;
? 只需檢測、處理一個信號(即儀表的輸出信號),就可進行遠傳和控制;
? 只需一個變量對時間進行積分,所以流量的積算簡單等等。
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