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

[簡介]

由于工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化和智能化，流量儀表在整個計(jì)量儀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，并提出了一些簡單的應(yīng)對方法。

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)量流量對振動管振蕩的調(diào)制作用為基本原理，可以對流量計(jì)內(nèi)介質(zhì)的質(zhì)量、密度計(jì)溫度進(jìn)行直接測量，而且三種數(shù)據(jù)的測量結(jié)果之間不會產(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，同時，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)動時，在任意一點(diǎn)M處，質(zhì)點(diǎn)均包含兩個加速度分量，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 方向施加一個等于2ωυδm的力，該力來自管道，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)動角速度；υ表示流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動速度；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，設(shè)管道的橫截面積為S，則我們可以計(jì)算出任意長度為ΔX管道上的科氏力ΔFc 如下：

ΔFc=-Δmak （2）

由于在長度為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)用過程中可以使測量管道做簡諧振動，從而代替旋轉(zhuǎn)的方式，并利用電磁或者光電檢測設(shè)備測試科氏力對震動的影響，從而計(jì)算出質(zhì)量流量。

2、對科氏力質(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)定方法會對標(biāo)定精度產(chǎn)生不同程度的影響。動態(tài)質(zhì)量法在整個標(biāo)定過程中流過被檢一次儀表的流量沒有發(fā)生變化，同時管道的溫度及壓力也相對穩(wěn)定，對變送器動態(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，對定時器、換向器和計(jì)數(shù)器之間的同步要求較高。靜態(tài)質(zhì)量法包括手動操作和定時操作兩種方法。其中手動操作極為簡單，不需要使用額外的電子裝置及同步裝置，整體成本較低。但是對變送器動態(tài)特性具有較高的要求，同時在管道壓力和溫度隨著閥門的開閉狀態(tài)發(fā)生變化時，流量穩(wěn)定性也會受到一定程度的影響，由于每次稱重值存在差異，會產(chǎn)使秤的非線性誤差而影響測量結(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)定就會影響流量的穩(wěn)定性，通過在出口處設(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） 管線阻力突變會使得流量發(fā)生突變，比如主管線與不同口徑管線在進(jìn)行直接連接時，就可能導(dǎo)致流量發(fā)生突變而產(chǎn)生波動，針對該問題，可以在兩個不同口徑管線聯(lián)接處加入口徑漸變的過渡管，可以有效提高流量穩(wěn)定性。

3） 裝置中流量調(diào)節(jié)閥及開關(guān)閥的開速調(diào)節(jié)和開閉也會造成流量不穩(wěn)定。通常在開始標(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)后才能開始標(biāo)定，標(biāo)定過中，不能進(jìn)行影響流量穩(wěn)定性的操作。另外，通常采用氣動閥作為開關(guān)閥，減少流量產(chǎn)生波動的時間。

2.3 一次儀表的安裝的影響

       一次儀表作為直接被測的對象，除了要求儀表本身的精度指標(biāo)要達(dá)到要求之外，對其安裝也提出了較高的要求。由于科氏力質(zhì)量流量計(jì)是基于振動的前提完成測量工作的，在進(jìn)行正常工作時，流量管圍繞某個軸線作簡諧振動，如果儀表的安裝質(zhì)量較大，就會產(chǎn)生較大的測量誤差。目前，主要的一次儀表的安裝問題主要兩端固定不佳以及安裝方向不正確兩個方面。其中儀表兩端固定不佳的問題，通常會對一次儀表的正常簡諧振動產(chǎn)生干擾，影響測量結(jié)果。對此，可以對一次儀表兩端采取加固措施，從而減小一次儀表和管線之間的共振。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的共振現(xiàn)象。而當(dāng)測量介質(zhì)不同時，對一次儀表的安裝方向具有不同的要求，如果安裝方向與測量的介質(zhì)能很好對應(yīng)，就會直接影響測量結(jié)果的精度。需要根據(jù)測量介質(zhì)的種類，選擇不同的安裝方向。

2.4 管線壓力的影響

        在實(shí)際使用過程匯總，裝置系統(tǒng)通常體積較大，水流循環(huán)不會增加水溫的上升，因此，通常不會在測量系統(tǒng)中加入溫度補(bǔ)償模塊，但是如果測量結(jié)果產(chǎn)生較大誤差，則需要立即觀測當(dāng)前管線中的介質(zhì)溫度是否出現(xiàn)了異常變化，如果出現(xiàn)異常情況，則可以通過溫度補(bǔ)償模塊對介質(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量儀表。在實(shí)際使用過程中，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)的過程中，需要針對這些問題進(jìn)行深入分析，從而采取不同的應(yīng)對措施，保證流量計(jì)標(biāo)定結(jié)果的精度。