質(zhì)量流量計

1. 適用多種介質(zhì)

2. 測量準(zhǔn)確度高

3. 安裝直管段要求低

4. 可靠性好

5. 維修率低

6. 具有核心處理器

質(zhì)量流量計可分為兩類:一類是直接式，即直接輸出質(zhì)量流量;另 一類為間接式或推導(dǎo)式，如應(yīng)用超聲流量計和密度計組合，對它們的輸出再進行乘法運算以得出質(zhì)量流量。

直接式質(zhì)量流量計有多種類型，如量熱式、角動量式、陀螺式和雙葉輪式等。這種儀表適于測量小流量氣體，缺點是惰性大，測量值與氣體的定壓比熱有關(guān)，測量元件與介質(zhì)接觸，易被沾污和腐蝕。 為雙孔板差壓式質(zhì)量流量計。在管道A、B處安裝兩個相同的孔板。在分流管道中裝有兩個相同的可產(chǎn)生方向相反的恒定體積流量q的定流量泵。兩孔板前后壓力差△P=P1-P3=4KρQq，與ρ、Q成正比。式中K為常系數(shù)，ρ為密度，Q為管道體積流量，ρQ即為質(zhì)量流量。雙葉輪式質(zhì)量流量計是在同一直線上前后安裝兩個傾角分別為x1和x2的葉輪，兩葉輪之間利用扭簧連接，流體通過時，兩葉輪之間產(chǎn)生一個偏移角x，那么兩葉輪間力矩差△M與質(zhì)量流量Qm，流速u，傾角x1，x2存在△M=Qm*u*(k1*tgx1-k2*tgx2)的關(guān)系(k1和k2為葉片結(jié)構(gòu)尺寸常數(shù))，△M=k3*u*Qm，(k3=k1*tgx1-k2*tgx2).偏移角x=k4*△M=k4*k3*Qm*u;而葉輪組旋轉(zhuǎn)速度U與流體的流速成正比，U=k6*u，則整個葉輪組轉(zhuǎn)過兩葉輪偏角x所需的時間△t=x/U=k7*Qm.通過專用計數(shù)器測量出△t便能得出質(zhì)量流量Qm。

間接式質(zhì)量流量計有 3種主要型式:速度式流量計與密度計的組合，節(jié)流式(或靶式)流量計與容積式流量計的組合，節(jié)流式(或靶式)流量計與密度計組合。

還有一種根據(jù)流體的工作壓力、溫度將容積流量計的測量值換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的容積流量。但是，當(dāng)介質(zhì)的種類或成分改變時，它不能給出準(zhǔn)確的質(zhì)量流量。嚴(yán)格說來，它不屬于質(zhì)量流量計。 輸出密度、比重、體積流量、質(zhì)量流量、質(zhì)量能量流量等，兼有指示、模擬量輸出、打印、越限報警、儀器故障報警等多種功能。

熱式質(zhì)量流量計的基本原理是利用外部熱源對管道內(nèi)的被測流體加熱，熱能隨流體一起流動，通過測量因流體流動而造成的熱量(溫度)變化來反映出流體的質(zhì)量流量。

當(dāng)流體成分確定時，流體的定壓比熱為已知常數(shù)。因此由上式可知，若保持加熱功率恒定，則測出溫差便可求出質(zhì)量流量;若采用恒定溫差法，即保持兩點溫差不變，則通過測量加熱的功率也可以求出質(zhì)量流量。由于恒定溫差法較為簡單、易實現(xiàn)，所以實際應(yīng)用較多。這種流量計多用于較大氣體流量的測量。

為避免測溫和加熱元件因與被測流體直接接觸而被流體玷污和腐蝕，可采用非接觸式測量方法，即將加熱器和測溫元件安裝在薄壁管外部，而流體由薄壁管內(nèi)部通過。非接觸式測量方法，適用于小口徑管道的微小流量測量。當(dāng)用于大流量測量時，可采用分流的方法，即僅測量分流部分流量，再求得總流量，以擴大量程范圍。

差壓式質(zhì)量流量計是以馬格努斯效應(yīng)為基礎(chǔ)的流量計，實際應(yīng)用中利用孔板和定量泵組合實現(xiàn)質(zhì)量流量測量。常見的有雙孔板和四孔板與定量泵組合兩種結(jié)構(gòu)。

雙孔板結(jié)構(gòu)形式如圖6所示，在主管道上安裝結(jié)構(gòu)和尺寸完全相同的兩個孔板A和B，在分流管道上裝置兩個流向相反、流量固定為的定量泵，差壓計連接在孔板A入口和孔板B出口處。

科里奧利質(zhì)量流量計(簡稱科氏力流量計)是一種利用流體在振動管中流動而產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力的原理來直接測量質(zhì)量流量的儀表。

科氏力流量計結(jié)構(gòu)有多種形式，一般由振動管與轉(zhuǎn)換器組成。振動管(測量管道)是敏感器件，有U形、Ω形、環(huán)形、直管形及螺旋形等幾種形狀，也有用雙管等方式，但基本原理相同。下面以U形管式的質(zhì)量流量計為例介紹。

流體在旋轉(zhuǎn)的管內(nèi)流動時會對管壁產(chǎn)生一個力，它是科里奧利在1832年研究輪機時發(fā)現(xiàn)的，簡稱科氏力。在1977年由美國高準(zhǔn)(Micro Motion)公司的創(chuàng)始人根據(jù)此原理研發(fā)出世界上第一臺可以實際使用的質(zhì)量流量計。質(zhì)量流量計以科氏力為基礎(chǔ)，在傳感器內(nèi)部有兩根平行的流量管，中部裝有驅(qū)動線圈，兩端裝有檢測線圈，變送器提供的激勵電壓加到驅(qū)動線圈上時，振動管作往復(fù)周 期振動，工業(yè)過程的流體介質(zhì)流經(jīng)傳感器的振動管，就會在振管上產(chǎn)生科氏力效應(yīng)，使兩根振管扭轉(zhuǎn)振動，安裝在振管兩端的檢測線圈將產(chǎn)生相位不同的兩組信號，這兩個信號的相位差與流經(jīng)傳感器的流體質(zhì)量流量成比例關(guān)系。計算機解算出流經(jīng)振管的質(zhì)量流量。不同的介質(zhì)流經(jīng)傳感器時，振管的主振頻率不同，據(jù)此解算出介質(zhì)密度。安裝在傳感器器振管上的鉑電阻可間接測量介質(zhì)的溫度。

質(zhì)量流量計直接測量通過流量計的介質(zhì)的質(zhì)量流量，還可測量介質(zhì)的密度及間接測量介質(zhì)的溫度。由于變送器是以單片機為核心的智能儀表，因此可根據(jù)上述三個基本量而導(dǎo)出十幾種參數(shù)供用戶使用。質(zhì)量流量計組態(tài)靈活，功能強大,性能價格比高，是新一代流量儀表。

測量管道內(nèi)質(zhì)量流量的流量測量儀表。在被測流體處于壓力、溫度等參數(shù)變化很大的條件下，若僅測量體積流量，則會因為流體密度的變化帶來很大的測量誤差。在容積式和差壓式流量計中，被測流體的密度可能變化30%，這會使流量產(chǎn)生30~40%的誤差。隨著自動化水平的提高，許多生產(chǎn)過程都對流量測量提出了新的要求。化學(xué)反應(yīng)過程是受原料的質(zhì)量(而不是體積)控制的。蒸氣、空氣流的加熱、冷卻效應(yīng)也是與質(zhì)量流量成比例的。產(chǎn)品質(zhì)量的嚴(yán)格控制、精確的成本核算、飛機和導(dǎo)彈的燃料量控制，也都需要精確的。因此質(zhì)量流量計是一種重要的流量測量儀表。

質(zhì)量流量計是采用感熱式測量，通過分體分子帶走的分子質(zhì)量多少從而來測量流量，因為是用感熱式測量，所以不會因為氣體溫度、壓力的變化從而影響到測量的結(jié)果 。質(zhì)量流量計是一個較為準(zhǔn)確、快速、可靠、高效、穩(wěn)定、靈活的流量測量儀表，在石油加工、化工等領(lǐng)域?qū)⒌玫礁訌V泛的應(yīng)用，相信將在推動流量測量上顯示出巨大的潛力。質(zhì)量流量計是不能控制流量的，它只能檢測液體或者氣體的質(zhì)量流量，通過模擬電壓、電流或者串行通訊輸出流量值。但是，質(zhì)量流量控制器，是可以檢測同時又可以進行控制的儀表。質(zhì)量流量控制器本身除了測量部分，還帶有一個電磁調(diào)節(jié)閥或者壓電閥，這樣質(zhì)量流量控制本身構(gòu)成一個閉環(huán)系統(tǒng)，用于控制流體的質(zhì)量流量。質(zhì)量流量控制器的設(shè)定值可以通過模擬電壓、模擬電流，或者計算機、PLC提供。

質(zhì)量流量精度: ±0.002×流量±零點漂移

密度測量精度: ±0.003g/cm3

密度測量范圍: 0.5~1.5g/cm3

溫度測量精度: ±1°C

環(huán)境溫度: -40~60°C

介質(zhì)溫度: -50~200°C

防爆類型: iBⅡBT3

關(guān)聯(lián)設(shè)備: 配套變送器

工作溫度: 0~60°C

相對濕度: 95%以下

電 源: 220±10%VAC,50Hz或24±5%VDC,40W

圖1為量熱式質(zhì)量流量計。當(dāng)流體靜止時，熱源兩端對稱放置的溫差電偶指示溫度相等。 常用的旁通管式質(zhì)量流量計把管路用細(xì)管分成無數(shù)小型管路，再把其中一個管路引出來，把傳感器置于旁通管外，此方法測量元件與介質(zhì)隔開，但是響應(yīng)速度和精度稍低，通過加工技術(shù)的進步，流量計的精度和重復(fù)性都有了很高的進步。

圖2為雙孔板差壓式質(zhì)量流量計。在管道A、B處安裝兩個相同的孔板。在分流管道中裝有兩個相同的可產(chǎn)生方向相反的恒定體積流量q的定流量泵。兩孔板前后壓力差△P=P1-P3=4KρQq，與ρ、Q成正比。式中K為常系數(shù)，ρ為密度，Q為管道體積流量，ρQ即為質(zhì)量流量。

圖3為雙葉輪式質(zhì)量流量計。在殼體內(nèi)同軸地安裝兩個葉片角不等的葉輪，中間用彈簧連成一體。兩輪受到的轉(zhuǎn)矩之差,使彈簧扭轉(zhuǎn)角α。 α與質(zhì)量流量M 和角頻率&owega;之積成比例,即α ∝M&owega;。測出角位移 α所需的時間 , 即可測出M 值。測量的方法是:在殼體上裝兩個電磁檢測器，當(dāng)?shù)谝粋€渦輪產(chǎn)生脈沖時,開始計數(shù)。第二個渦輪產(chǎn)生脈沖時,停止計數(shù)。根據(jù)計數(shù)器的標(biāo)準(zhǔn)頻率測出時間t，進而求出M 值。

間接式質(zhì)量流量計 間接式質(zhì)量流量計有 3種主要型式:速度式流量計與密度計的組合,節(jié)流式(或靶式)流量計與容積式流量計的組合，節(jié)流式(或靶式)流量計與密度計組合。

帶微型機的質(zhì)量流量測量儀表又稱為質(zhì)量流量計算機，是一種通用性的新型流量測量儀表。它可以輸入流體的密度、流量(渦輪流量計、節(jié)流流量計)、比重、溫度、壓力、熱量等信號。

若出現(xiàn)誤差偏大，積算器顯示不亮或不增值，顯示器空白位等現(xiàn)象，其原因:

a.安裝不規(guī)范，可直接導(dǎo)致流量計零漂，如質(zhì)量流量計安裝在泵出口處較近，傳感器支撐強度不夠，連接法蘭焊接不當(dāng)產(chǎn)生應(yīng)力信號，電纜受電磁干擾。

b.接線問題

若出現(xiàn)顯示器不亮現(xiàn)象，應(yīng)檢查積算器電源連線，若出現(xiàn)保險絲被燒，應(yīng)確認(rèn)輸入電壓與標(biāo)準(zhǔn)電壓標(biāo)稱值，交直流形式是否一致。又若出現(xiàn)積算器不隨流量增加時，應(yīng)檢查積算器接線，若積算器裝有正/反向程序，應(yīng)檢查流量計接線，因流量計接線不正確，會使積算器在反向流時不遞增。

c.工藝介質(zhì)變化

若測量介質(zhì)出現(xiàn)夾氣，氣化或兩相流等現(xiàn)象，變送器會出現(xiàn)報警顯示，嚴(yán)重時，傳感器停止工作。

d.變送器失效。

e.傳感器失效。

f.管道吹掃問題。

質(zhì)量流量計故障處理--對于剛校驗完的流量計安裝使用前一定要注意在當(dāng)前工況下的零點校驗，必須保證流量計中充滿介質(zhì)后關(guān)閉兩端截止閥才能零點標(biāo)定，具體的方法有很多種，面板操作、手操器以及使用prolinkⅡ軟件。

a.零點校準(zhǔn)有誤。

b.參數(shù)設(shè)置有誤。

c.電源的脈沖波動。

d.i/o組態(tài)有誤(一定要注意量程)。

e.操作有誤

熱式質(zhì)量流量計可測量低流速(氣體0.02~2m/s)微小流量;浸入式熱式質(zhì)量流量計可測量低~中偏高流速(氣體2~60m/s)，插入式熱式質(zhì)量流量計更適合于大管徑。

熱式質(zhì)量流量計無活動部件，無分流管的熱分布式儀表無阻流件，壓力損失很小;帶分流管的熱分布式儀表和浸入性儀表，雖在測量管道中置有阻流件，但壓力損失也不大。

熱式質(zhì)量流量計使用性能相對可靠。與推導(dǎo)式質(zhì)量流量儀表相比，不需溫度傳感器，壓力傳感器和計算單元等，僅有流量傳感器，組成簡單，出現(xiàn)故障概率小。

熱分布式儀表用于H2 、N2 、O2、CO 、NO等接近理想氣體的雙原子氣體，不必用這些氣體專門標(biāo)定，直接就用空氣標(biāo)定的儀表，實驗證明差別僅2%左右;用于Ar、He等單原子氣體則乘系數(shù)1.4即可;用于其他氣體可用比熱容換算，但偏差可能稍大些。

氣體的比熱容會隨著壓力溫度而變，但在所使用的溫度壓力附近不大的變化可視為常數(shù)。

熱式質(zhì)量流量計響應(yīng)慢。

被測量氣體組分變化較大的場所，因cp值和熱導(dǎo)率變化，測量值會有較大變化而產(chǎn)生誤差。

對小流量而言，儀表會給被測氣體帶來相當(dāng)熱量。

對于熱分布式熱式質(zhì)量流量計，被測氣體若在管壁沉積垢層影響測量值，必須定期清洗;對細(xì)管型儀表更有易堵塞的缺點，一般情況下不能使用。

對脈動流在使用上將受到限制。

液體用熱式質(zhì)量流量計對于粘性液體在使用上亦受到限制。

稱重式質(zhì)量流量計是由兩只稱重傳感器、速度傳感器、硬管、軟管、法蘭盤及外殼組成。硬管固定在稱重傳感器上，速度傳感器在法蘭盤上。