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质量流量计的测量原理与分类
发布日期:2019/7/18 15:50:16
质量流量计的测量原理
质量流量计
是采用感热式测量,通过分体分子带走的分子质量多少从而来测量流量,因为是用感热式测量,所以不会因为气体温度、压力的变化从而影响到测量的结果 。质量流量计是一个较为准确、快速、可靠、、稳定、灵活的流量测量仪表,在石油加工、化工等领域将得到广泛的应用,相信将在推动流量测量上显示出很大的潜力。质量流量计是不能控制流量的,它只能检测液体或者气体的质量流量,通过模拟电压、电流或者串行通讯输出流量值。但是,质量流量控制器,是可以检测同时又可以进行控制的仪表。质量流量控制器本身除了测量部分,还带有一个电磁调节阀或者压电阀,这样质量流量控制本身构成一个闭环系统,用于控制流体的质量流量。质量流量控制器的设定值可以通过模拟电压、模拟电流,或者计算机、PLC提供。
质量流量计的分类
质量流量计可分为两类:一类是直接式,即直接输出质量流量;另一类为间接式或推导式,如应用超声流量计和密度计组合,对它们的输出再进行乘法运算以得出质量流量。
1.直接式
        直接式质量流量计有多种类型,如量热式、角动量式、陀螺式和双叶轮式等。这种仪表适于测量小流量气体,缺点是惰性大,测量值与气体的定压比热有关,测量元件与介质接触,易被沾污和腐蚀。 为双孔板差压式质量流量计。在管道A、B处安装两个相同的孔板。在分流管道中装有两个相同的可产生方向相反的恒定体积流量q的定流量泵。两孔板前后压力差△P=P1-P3=4KρQq,与ρ、Q成正比。式中K为常系数,ρ为密度,Q为管道体积流量,ρQ即为质量流量。双叶轮式质量流量计是在同一直线上前后安装两个倾角分别为x1和x2的叶轮,两叶轮之间利用扭簧连接,流体通过时,两叶轮之间产生一个偏移角x,那么两叶轮间力矩差△M与质量流量Qm,流速u,倾角x1,x2存在△M=Qm*u*(k1*tgx1-k2*tgx2)的关系(k1和k2为叶片结构尺寸常数),△M=k3*u*Qm,(k3=k1*tgx1-k2*tgx2).偏移角x=k4*△M=k4*k3*Qm*u;而叶轮组旋转速度U与流体的流速成正比,U=k6*u,则整个叶轮组转过两叶轮偏角x所需的时间△t=x/U=k7*Qm.通过专用计数器测量出△t便能得出质量流量Qm。
2.间接式
        间接式质量流量计有 3种主要型式:速度式流量计与密度计的组合,节流式(或靶式)流量计与容积式流量计的组合,节流式(或靶式)流量计与密度计组合。还有一种根据流体的工作压力、温度将容积流量计的测量值换算成标准状态下的容积流量。但是,当介质的种类或成分改变时,它不能给出准确的质量流量。严格说来,它不属于质量流量计。 输出密度、比重、体积流量、质量流量、质量能量流量等,兼有指示、模拟量输出、打印、越限报警、仪器故障报警等多种功能。
 
3.热式
       热式质量流量计的基本原理是利用外部热源对管道内的被测流体加热,热能随流体一起流动,通过测量因流体流动而造成的热量(温度)变化来反映出流体的质量流量。当流体成分确定时,流体的定压比热为已知常数。因此由上式可知,若保持加热功率恒定,则测出温差便可求出质量流量;若采用恒定温差法,即保持两点温差不变,则通过测量加热的功率也可以求出质量流量。由于恒定温差法较为简单、易实现,所以实际应用较多。这种流量计多用于较大气体流量的测量。为避免测温和加热元件因与被测流体直接接触而被流体玷污和腐蚀,可采用非接触式测量方法,即将加热器和测温元件安装在薄壁管外部,而流体由薄壁管内部通过。非接触式测量方法,适用于小口径管道的微小流量测量。当用于大流量测量时,可采用分流的方法,即仅测量分流部分流量,再求得总流量,以扩大量程范围。
4.差压式
       差压式质量流量计是以马格努斯效应为基础的流量计,实际应用中利用孔板和定量泵组合实现质量流量测量。常见的有双孔板和四孔板与定量泵组合两种结构。双孔板结构形式如图6所示,在主管道上安装结构和尺寸完全相同的两个孔板A和B,在分流管道上装置两个流向相反、流量固定为的定量泵,差压计连接在孔板A入口和孔板B出口处。
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