质量流量计课件.docx

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质量流量计课件

质量流量计——

科里奥利质量流量计

一：

引言

质量流量计的种类；

推导式质量流量计和直接式质量流量计

推导式质量流量计是指，同时检测出流体的体积流量和流体密度，通过计算得出与质量有关的输出信号

直接式质量流量计，是由检测元件直接反映质量流量的仪表，

目前巳利用不同原理开发出多种类型，如动量式、动量矩式、科里奥利力式、热式、惯性力式、差压式、振动式等。

典型的有：

双涡轮质量流量、热式质量流量计、科里奥利质量流量计。

双涡轮质量流量计的结构原理是两个由弹簧连接的涡轮,受流体本身的流动能量冲击而旋转，因两涡轮叶后螺旋倾角不同而造成力矩差，该力矩差由连接弹簧所平衡，并使两涡轮间形成扭角，扭角的大小与质量流量成比例，测量因扭角造成的信号时间差，可得质量流量。

（甲醇就地仪表没有远传）

热式质量流量计也是目前发展较快的一种直接式质量流量计，它的基本原理是，利用外热源对被测流体加热，测量因流体流动造成的温度场变化来反映质显流量。

（热电一次热风和二次风）

二：

科里奥利质量流量计

定义：

科里奥利力式质量流量计；它是通过测量科里奥利力的变化来反映质量流量大小的。

测量

工作原理：

传感器内是U型测量管，在没有流体流经测量管时，测量管由安装在测量管端部的电磁驱动线圈驱动，其振幅小于1mm，频率约为80Hz，流体流入测量管时被强制接受流量管的上下垂直运动。

在测量管向上振动的半个周期内，流体反抗管子向上运动而对测量管施加一个向下的力；反之，流出测量管的流体对测量管施加一个向上的力以反抗管子向下运动而使其垂直动量减少。

这便导致测量管产生扭曲，在振动的另外半个周期，测量管向下振动，扭曲方向则相反，这一扭曲现象被称之为科里奥利（Coriolis）现象，即科氏力。

根据牛顿第二定律，测量管扭曲量的大小完全与流经测量管的质量流量大小成正比，安装于测量管两侧的电磁信号检测器用于检测测量管的振动。

当没有流体流过测量管时，测量管不产生扭曲，两侧电磁信号检测器的检测信号是同相位的。

当有流体流经测量管时，测量管产生扭曲，从而导致两个检测信号产生相位差，这一相位差的大小直接正比于流经测量管的质量流量。

三举例分析：

我们常见的测量管的形式有以下几种：

S形测量管、双J形测量管、B形测量管、Ω形测量管、环形测量管、单直管形测量管、双直管形测量管、U形单测量管、双U形测量管等。

我们对其单U形测量管结构作及工作原理一简单介绍。

结构：

电磁信号传感器AB、电磁驱动器、U型测量管、保护外壳、表头、工艺连接法兰。

图1单U形管结

原理分析

电磁驱动系统以固定频率（频率约为80Hz）驱动U形测量管振动，当无流体流在测量管内流动时测量管不发生任何变形，当流体被强制流经测量管时，接受管子的垂直运动，在前半个振动周期内，管子向上运动，测量管中流体在驱动点前产生一个向下压的力，阻碍管子的向上运动，驱动点后产生向上的力，加速管子向上运动。

这两个力的合成，使得测量管发生扭曲；在振动的另外半周期内，扭曲方向则相反。

因为流体在U形管流入侧与流出侧的流动方向相反，所以u形管的两侧管受到大小相同、方向相反的科氏力。

因科氏力的作用造成测量管变形。

形变量的大小与科氏力成正比，即与质量流量成正比。

通过位于流量测量管两侧的电磁感应器测量在这两点上管子振动的速度，和由于管子的变形引起这两个速度信号之间的时间差，然后把此信号送到转换器，转换器将信号进行处理并转换成直接与质量流量成正比的电信号输出。

双测量管流量计内结构

三：

科里奥利质量流量计的安装

相对于其他类型的流量计，质量流量计具有安装简便、易于使用、测量精度高以及直接测量质量流量等优点，尤其是没有直管段要求的特点，用户可因地制宜的选择安装位置，节约安装成本。

安装注意事项；

1、安装位置应避免电磁干扰。

传感器、变送器的安装位置以及电缆铺设应尽量远离易产生强电磁场的设备，如大功率马达、变压器设施、变频设备等。

2、工艺管道应对中，两侧法兰应平行。

严禁用传感器硬行拉直上、下游工艺管道，否则将影响测量甚至损坏传感器。

另外在两侧的工艺管道近法兰处（约2～10倍管径处）应有稳固的支撑。

3、在传感器的上、下游管道上，建议安装截止阀及旁路以方便调零、日常维护及确保传感器在不工作时亦可处于满管状态。

使用流量计下游的调节阀进行流量控制。

4、安装时要注意流量计外壳上的流向标志，其箭头指向与变送器内部组态的流量方向是一致的。

不过质量流量计是可以双向使用的。

如果安装方向与实际流向相反，可以修改变送器内的流向组态即可改变方向。

（出厂时是流量计上所标方向）

5、要保证被测介质能够完全充满传感器。

对于液体要不集气，对于气体要不积液，对于粘稠、脏污、高凝点的介质易排空等。

仪表的接线

接线端1和2（通道A）

mA1输出

只有内部电源

HART（Bell202）通讯

接线端3和4（通道B）

mA2输出或FO或DO1

电源：

•

mA-只有内部电源

•Fo或DO-内部或外部电源

无通讯

接线端5和6（通道C）。

FO或DO2或DI

电源：

内部或外部，无通讯

mA=毫安

FO=频率输出

DO=离散输出

DI=离散输入

PC机ProlinkⅡ2.x软件完成。

变送器电源的接线（24VDC）

最小电源电压=18V+（电缆电阻×布线距离×0.5A）

新流量计的基本设置

在完成传感器、变送器的安装、接线及设备上电后，接下来需要完成必要的组态

基本组态项目可通过变送器的显示器、275/375手操器或ProlinkⅡ2.x软件完成。

基本组态项目：

1.组态测量单位，根据需要选择过程变量的测量单位，包括质量流量4211、体积流量4214、温度4323、密度4221等；

2.组态毫安输出或脉冲输出的过程变量；

3.组态毫安输出和脉冲输出对应的量程；

4.回路测试（如果需要数据远传）；

其他组态项目

1.组态显示器的显示变量和功能。

2.组态小流量切除值，包括质量流量，体积流量，密度等；

3.组态过程变量的阻尼和附加阻尼；

4.组态气体测量单位单位及特殊单位（例如气体应用）；

5.组态流向；

6.组态团状流和故障输出；

7.组态仪表系数；

8.仪表调零（并不总是需要）。

述组态项目可以只能通过275/375手操器或ProlinkⅡ2.x软件完成。

流量计投用及故障处理

首先打开流量计的上游阀，然后缓慢打开下游阀，最后关闭旁路阀。

注意观察显示器状态指示灯状态及指示的过程变量值。

变送器通过状态灯指示仪表状态，可以提示操作人员及时发现并处理故障。

报警根据其严重性等级分为故障、信息、可忽略三类。

另外，根据报警产生的来源可分为电子部件报警、传感器报警、过程报警和组态组态报警

当前值

状态LED

测量单位

过程变量

Scroll（滚动）Select（选择）

光敏开关光敏开关

光敏开关指示器

变送器的显示器面板结构

显示器上提供一个运行状态指示灯以表示流量计运行状态。

具体见下表。

状态指示灯的状态

报警优先级

绿色

无报警–正常运行模式

绿色闪烁

（1）

已改正但尚未确认的状态

黄色

已确认的低强度报警

黄色闪烁

（1）

未确认的低强度报警

红色

已确认的高强度报警

红色闪烁

（1）

未确认的高强度报警

如果报警菜单被禁止，则无法确认报警。

在这种情况下，状态指示灯LED将不再闪烁。

另外，如果LED闪烁

选项为关，则LED状态不会闪烁。

查看队列中的报警：

1.同时按下Scroll和Select按钮，当屏幕上出现“SEEALARM”（sielm）（注意报警时）松开按钮。

2.按Select（silekt）（选择）按钮。

3.如果屏幕上交替出现“ACKALL”（ACKao）（全部报警命令）时，则按Scroll（skroul）（卷轴下一页）按钮，显示EXIT（ekst）（退出）；再按Scroll（skroul）（卷轴下一页），显示报警序列。

4.如果屏幕上出现“NOALARM”（elm）（没有报警），则到第6步。

5.按Scroll（skroul）（卷轴下一页）按钮查看并记录队列中的每个报警。

报警代码的含义见附表。

6.按Scroll（skroul）（卷轴下一页）按钮直到屏幕上出现“EXIT”。

7.按Select（silekt）（选择）按钮退出。

附表中有报警序号相对应的处理方法

结论

质量流量计时一个较为准确、快速、可靠、高效、稳定、灵活的流量测量仪表。

但是也有优缺点。

优点

1.直接测量质量流量，有很高的测量精度。

2.可测流体范围广，

3.测量管的振幅小，可看作为非活动部件，测量管内无阻碍或活动部件。

4.对迎流流速分布不敏感，因而无上下游直管段的要求。

5.流量测量值对流体粘度不敏感，流体的密度对流量值的影响及小。

6.一台流量即可作为多参数测量，测量质量的同时可测量流体的密度、温度。

还可以测量体积流量、溶剂浓度，液固双相流体，异相的成分。

缺点

1.有相当一部分流量计产生较大的压力损失，有些型号流量计的压力损失比容积式仪表大100%

2.当前流量计的最大口径为1500MM，不能用于大管径测量，相当一部分型号质量流计的重量和体积较大。

3.只能用于高压气体，不能用于低压气体，一般认为现有的质量流量计气体压力不低于0.1Mpa，因为低压气体的密度很低，质量流量很小，不能达到产生足够可检测的科料理奥利力。

4.液体中气体含量超过某一界限会显著影响测量值。

5.对外界震动干扰较敏感，为防止管道震动的影响，相当一部分型号的质量流量传感器安装要求必须安装支架。

6.价格较贵。

河南龙宇煤化工电议厂

高森