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1、質(zhì)量流量計原理2007-12-2401:34第一節(jié)??概???述????????目前廣泛應(yīng)用的流量計，無論是差壓式、靶式、渦輪、電磁或容積等型式，從原理上看都足測量容積流量的。由于流體的容積大小受其溫度、壓力等參數(shù)的影響，當被測流體的溫度、壓力坐化時，應(yīng)把所測量的容積流量換算成標準狀態(tài)或某一約定狀態(tài)下的相應(yīng)值。但事實上當溫度、壓力頻繁變動時，進行及時的換算是很困難的，有時是不可能的。??因此，希望用質(zhì)量流量計來測量質(zhì)量流量。另外、在實際生產(chǎn)中，由于要對產(chǎn)品進行質(zhì)量控制、對生產(chǎn)過程中各種物料混合比率進行測定、成本核算以及對生產(chǎn)過程進行自動調(diào)節(jié)等，也必須了解質(zhì)量流量。隨著工業(yè)
2、生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和自動化水平的提高，例如實現(xiàn)大型發(fā)電機組的全程自啟停、對核電站氣、液二相流的規(guī)定，以及對電廠熱力經(jīng)濟性進行更準確的評價等，都使得質(zhì)量流量測量技術(shù)日益重要:容積流量Q和質(zhì)量流量M之間的關(guān)系是????????????????M=Q????????????????(10-1)或??????????????M=A???????????????(10-2)式中----被測流體的密度，kg／m3;?????A----流體的流通截面(一般為管道的流通截面),m2;??????----流通截面A處的平均流速，m／s.質(zhì)量流量計分間接式〔推導式〕和直接式兩類。根據(jù)式(10-1
3、)測量質(zhì)量流量的儀表，必須先測量積流量再乘被測流體的密度，通過密度計和乘法器實現(xiàn)，這種儀表稱為間接式質(zhì)量流量計或推導式質(zhì)量流量計。日前,密度計由于結(jié)構(gòu)和元件特性的限制，在高溫、高壓下尚不能運用．只能采用固定的密度數(shù)值乘容積流量。眾所周知，介質(zhì)密度隨著壓力、溫度的變化而異,在變動工況下采用固定的密度值將帶來較大的質(zhì)量流量測量誤差，故必須進行參數(shù)補償，據(jù)此發(fā)展了溫度、壓力補償式流量計。檢測出被測流體的溫度、壓力，然后按一定的數(shù)學模型自動換算出相應(yīng)的密度值,得到密度值與容積流量值的乘積便可實現(xiàn)質(zhì)量流量測量，故稱為溫度、壓力補償式質(zhì)量流量計。溫度、壓力補償式質(zhì)量流量計是當前工業(yè)上
4、普遍應(yīng)用的一種推導式質(zhì)量流量計的特殊形式。直接檢測與質(zhì)量流量有關(guān)的量來反映質(zhì)量流量大小的流量計稱為直接式質(zhì)量流量計。研制直接式質(zhì)量流量計,目的在于使最后代表質(zhì)量流量的輸出信號與被測介質(zhì)的壓力、溫度等參數(shù)無關(guān)，以解決當介質(zhì)參數(shù)變化范圍很大，其密度和溫度、壓力之間的關(guān)系不能看成線性,而采用溫度、壓力自動補償方式又很困難和繁瑣的問題。這也是在溫度、壓力自動補償式質(zhì)量流星計已得到廣泛應(yīng)用的同時,還要開展直接式質(zhì)量流量計研究的理由。由于對直接式質(zhì)量流量計需求的迫切性近幾年才較強烈,因此它正處于迅速開發(fā)階段，雖已有多種類型，但由于受原理、結(jié)構(gòu)、維修、壽命及價格等方面的限制，在以用工業(yè)
5、中尚未廣泛應(yīng)用。本章重點講述間接式質(zhì)量流量計,直接式質(zhì)量流量計只作一般介紹。第二節(jié)直接式質(zhì)量流量計直接式質(zhì)量流量汁，是由檢測元件直接反映質(zhì)量流量的儀表，目前巳利用不同原理開發(fā)出多種類型，如動量及動量矩式、慣性力式、科里奧利力式、差壓式、振動式、熱式等。每一種型式又有多種結(jié)構(gòu)，例如差壓式有:烏格努斯質(zhì)量流星計、振動皮托管質(zhì)量流量計、粉體橋式質(zhì)量流星計，流體涌出形質(zhì)量流量計等．振動式有：懸臂振動及旋轉(zhuǎn)振動型質(zhì)量流量計、表面進行波型質(zhì)量流量計等.型式繁多難以一一敘述?，F(xiàn)僅就常見的應(yīng)用較多的型式進行簡述，對有代表性的結(jié)構(gòu)作重點介紹。目前常見的直接式質(zhì)量流量計有雙渦輪質(zhì)量流量計、動
6、量矩式質(zhì)量流量計、慣性力式質(zhì)景流量計、科里奧利式質(zhì)量流量計以及熱式質(zhì)量流量計等。雙渦輪質(zhì)量流量計的結(jié)構(gòu)原理是，兩個由彈簧連接的渦輪,受流體本身的流動能量沖擊而旋轉(zhuǎn)，因兩渦輪葉后螺旋傾角不同而造成力矩差，該力矩差由連接彈簧所平衡，并使兩渦輪間形成扭角，扭角的大小與質(zhì)量流量成比例，測量因扭角造成的信號時間差，可得質(zhì)量流量。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是檢測元件利用內(nèi)能源工作,不需外加能量，結(jié)構(gòu)簡單，但對彈性元件的性能要求較高，且需在設(shè)計上考慮消除流體受第一個渦輪擾動后對第二個渦輪的影響，以及在流體擾動影響下兩個渦輪之間可能發(fā)生的扭曲振動。動量矩式和慣性力式質(zhì)量流量計是根據(jù)牛頓第二定律的原理
7、制作的，從力學角度來說，質(zhì)量是物體慣性的量度。物體受外力作用，運動狀態(tài)發(fā)生變化，其變化量的大小與質(zhì)量有關(guān).測量運動狀態(tài)對時間的變化率；即可測得質(zhì)量流量，據(jù)此可以創(chuàng)造多種結(jié)構(gòu)的質(zhì)設(shè)流量計.動量矩式質(zhì)量流量汁是用流體動量矩的變化反映質(zhì)量流量的.其典型結(jié)構(gòu)是在儀表殼內(nèi)存一個主動輪和一個從動倫，分別裝在短軸上，電動機以恒定角速度驅(qū)動主動輪.設(shè)流體的等效旋轉(zhuǎn)半徑為l，則流體的平均流速。若流體的質(zhì)量為m，則動量矩J＝m=。由于從動輪被彈簧限制，不能旋轉(zhuǎn)，所以測出彈簧的制動力短即可反映動量矩。此動量矩對時間的變化率.因系定值,故測量即可反映
