淺談氏力質(zhì)量流量計(jì)標(biāo)定結(jié)果產(chǎn)生影響的原因和最佳結(jié)果

[簡(jiǎn)介]

由于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化和智能化，流量?jī)x表在整個(gè)計(jì)量?jī)x表中所占的比例不斷上升，科氏力質(zhì)量流量計(jì)是當(dāng)前非常常用的流量計(jì)之一。本文對(duì)影響科氏力質(zhì)量流量計(jì)標(biāo)定結(jié)果的因素進(jìn)行了分析，并提出了一些簡(jiǎn)單的應(yīng)對(duì)方法。

1、科氏力質(zhì)量流量計(jì)工作原理

1.1 工作原理

        科氏力質(zhì)量流量計(jì)利用流體質(zhì)量流量對(duì)振動(dòng)管振蕩的調(diào)制作用為基本原理，可以對(duì)流量計(jì)內(nèi)介質(zhì)的質(zhì)量、密度計(jì)溫度進(jìn)行直接測(cè)量，而且三種數(shù)據(jù)的測(cè)量結(jié)果之間不會(huì)產(chǎn)生影響[1]。其具體工作原理如圖1所示。

如圖1 中所示，當(dāng)質(zhì)量為δm的流體質(zhì)點(diǎn)沿管道AB 以速度υ進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，管道AB以圓心A 以角速度ω旋轉(zhuǎn)，當(dāng)該質(zhì)點(diǎn)以上述符合方式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，在任意一點(diǎn)M處，質(zhì)點(diǎn)均包含兩個(gè)加速度分量，分別為向心加速度分量ar 和科氏加速度分量ak，前者的方向指向圓心A點(diǎn)，后者的方向向上，量值為2ωυ。為了使流體質(zhì)點(diǎn)具有科氏加速度分量，需要在ak 方向施加一個(gè)等于2ωυδm的力，該力來(lái)自管道，而流體質(zhì)點(diǎn)反作用于官道上的力就是科氏力Fc，具體方向如圖1 所示，可以按照下面公式進(jìn)行計(jì)算。

Fc=2ωυδm，公式 中的Fc 表示流體質(zhì)點(diǎn)M反作用于管道上的科氏力；ω表示管道的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度；υ表示流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度；δm表示流體質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量。

從圖2 所示的液體受力情況來(lái)看，假設(shè)流體的密度為ρ，并以速度υ沿著管道AB 進(jìn)行流動(dòng)，設(shè)管道的橫截面積為S，則我們可以計(jì)算出任意長(zhǎng)度為ΔX管道上的科氏力ΔFc 如下：

ΔFc=-Δmak （2）

由于在長(zhǎng)度為ΔX 的管道中的流體的ω與υ的夾角為90°，其質(zhì)量流量qm=ρSυ，則得到：

qm=ΔFc/2ωΔX （3）

        在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中可以使測(cè)量管道做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，從而代替旋轉(zhuǎn)的方式，并利用電磁或者光電檢測(cè)設(shè)備測(cè)試科氏力對(duì)震動(dòng)的影響，從而計(jì)算出質(zhì)量流量。

2、對(duì)科氏力質(zhì)量流量計(jì)標(biāo)定結(jié)果產(chǎn)生影響的因素及解決方法

      科氏力質(zhì)量流量計(jì)標(biāo)定結(jié)果容易受到多種因素的影響，包括標(biāo)定的方法、同步方式、傳感器的安裝以及溫度壓力等。

2.1 不同標(biāo)定方法的影響

       科氏力質(zhì)量流量計(jì)常用的標(biāo)定方法有動(dòng)態(tài)質(zhì)量法和靜態(tài)質(zhì)量法兩種，不同的標(biāo)定方法會(huì)對(duì)標(biāo)定精度產(chǎn)生不同程度的影響。動(dòng)態(tài)質(zhì)量法在整個(gè)標(biāo)定過(guò)程中流過(guò)被檢一次儀表的流量沒(méi)有發(fā)生變化，同時(shí)管道的溫度及壓力也相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)變送器動(dòng)態(tài)特性要求較低，能夠快速準(zhǔn)確地獲取流量計(jì)的儀表系數(shù)。但是，對(duì)定時(shí)器、換向器和計(jì)數(shù)器之間的同步要求較高。靜態(tài)質(zhì)量法包括手動(dòng)操作和定時(shí)操作兩種方法。其中手動(dòng)操作極為簡(jiǎn)單，不需要使用額外的電子裝置及同步裝置，整體成本較低。但是對(duì)變送器動(dòng)態(tài)特性具有較高的要求，同時(shí)在管道壓力和溫度隨著閥門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，流量穩(wěn)定性也會(huì)受到一定程度的影響，由于每次稱(chēng)重值存在差異，會(huì)產(chǎn)使秤的非線(xiàn)性誤差而影響測(cè)量結(jié)果。

2.2 裝置流量穩(wěn)定性的影響

1） 水泵的出口壓力不穩(wěn)定就會(huì)影響流量的穩(wěn)定性，通過(guò)在出口處設(shè)置穩(wěn)壓罐，能夠形成一定的緩沖，有效降提高水泵出口壓力的穩(wěn)定性。

2） 管線(xiàn)阻力突變會(huì)使得流量發(fā)生突變，比如主管線(xiàn)與不同口徑管線(xiàn)在進(jìn)行直接連接時(shí)，就可能導(dǎo)致流量發(fā)生突變而產(chǎn)生波動(dòng)，針對(duì)該問(wèn)題，可以在兩個(gè)不同口徑管線(xiàn)聯(lián)接處加入口徑漸變的過(guò)渡管，可以有效提高流量穩(wěn)定性。

3） 裝置中流量調(diào)節(jié)閥及開(kāi)關(guān)閥的開(kāi)速調(diào)節(jié)和開(kāi)閉也會(huì)造成流量不穩(wěn)定。通常在開(kāi)始標(biāo)定值之前，需要將流量調(diào)節(jié)閥調(diào)整至固定的位置，在保證流量基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)后才能開(kāi)始標(biāo)定，標(biāo)定過(guò)中，不能進(jìn)行影響流量穩(wěn)定性的操作。另外，通常采用氣動(dòng)閥作為開(kāi)關(guān)閥，減少流量產(chǎn)生波動(dòng)的時(shí)間。

2.3 一次儀表的安裝的影響

       一次儀表作為直接被測(cè)的對(duì)象，除了要求儀表本身的精度指標(biāo)要達(dá)到要求之外，對(duì)其安裝也提出了較高的要求。由于科氏力質(zhì)量流量計(jì)是基于振動(dòng)的前提完成測(cè)量工作的，在進(jìn)行正常工作時(shí)，流量管?chē)@某個(gè)軸線(xiàn)作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，如果儀表的安裝質(zhì)量較大，就會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。目前，主要的一次儀表的安裝問(wèn)題主要兩端固定不佳以及安裝方向不正確兩個(gè)方面。其中儀表兩端固定不佳的問(wèn)題，通常會(huì)對(duì)一次儀表的正常簡(jiǎn)諧振動(dòng)產(chǎn)生干擾，影響測(cè)量結(jié)果。對(duì)此，可以對(duì)一次儀表兩端采取加固措施，從而減小一次儀表和管線(xiàn)之間的共振。通常采用水泥石墩或者鐵甲作為加固支撐點(diǎn)，該方法中加固裝置與地面固定在一次，能夠大大減小一次儀表與管線(xiàn)的共振現(xiàn)象。而當(dāng)測(cè)量介質(zhì)不同時(shí)，對(duì)一次儀表的安裝方向具有不同的要求，如果安裝方向與測(cè)量的介質(zhì)能很好對(duì)應(yīng)，就會(huì)直接影響測(cè)量結(jié)果的精度。需要根據(jù)測(cè)量介質(zhì)的種類(lèi)，選擇不同的安裝方向。

2.4 管線(xiàn)壓力的影響

        在實(shí)際使用過(guò)程匯總，裝置系統(tǒng)通常體積較大，水流循環(huán)不會(huì)增加水溫的上升，因此，通常不會(huì)在測(cè)量系統(tǒng)中加入溫度補(bǔ)償模塊，但是如果測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大誤差，則需要立即觀(guān)測(cè)當(dāng)前管線(xiàn)中的介質(zhì)溫度是否出現(xiàn)了異常變化，如果出現(xiàn)異常情況，則可以通過(guò)溫度補(bǔ)償模塊對(duì)介質(zhì)的溫度進(jìn)行控制。

3 結(jié)論

       科氏力質(zhì)量流量計(jì)是當(dāng)前一種較好的流量測(cè)量?jī)x表。在實(shí)際使用過(guò)程中，標(biāo)定方法、裝置流量穩(wěn)定性、一次儀表的安裝以及管線(xiàn)的溫度和壓力等因素都可能影響其標(biāo)定結(jié)果。在使用流量計(jì)的過(guò)程中，需要針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行深入分析，從而采取不同的應(yīng)對(duì)措施，保證流量計(jì)標(biāo)定結(jié)果的精度。