外界震动对质量流量计的影响及解决方案

外界震动对质量流量计的影响及解决方案

外界震动对质量流量计的影响及解决方案

周晓昱(龙口中隆计控公司)

    科里奥利质量流量计安装时为什么要考虑现场的振动干扰问题?

众所周知,科里奥利质量流量计是依据科里奥利力(以下简称科氏力)的原理制作的流量仪表。它工作的时候,要使测量管产生一个固定频率的振动,来模拟测量管沿管道轴心线的转动,从而产生科氏力,来达到计量流量的目的。这个振动的频率即是测量管结构系统的固有频率。

固有频率也称为自然频率( natural frequency)。

物体做自由振动时,其位移随时间按正弦规律变化,又称为简谐振动。简谐振动的振幅及初相位与振动的初始条件有关,振动的周期或频率与初始条件无关,而与系统的固有特性(如质量、形状、材质等)有关,称为固有频率或者固有周期

 

图1.简谐振动的曲线

固有周期的公式:T=2π(m/k)1/2

公式中:T----为物体的固有频率,单位为Hz

π----为圆周率,约等于3.1416

m—为质量,单位为kg

k—为刚性系数,单位为kg/s2

对于质量流量计的测量管其质量m可以分成两部分,一部分是固定的质量。即加工成型以后空管状态下,测量管自身的质量。另一部分,是测量管内部充满介质的质量。

悬臂梁固有频率的计算是一个比较复杂的微分计算过程,一般有欧拉-伯努利理论、铁摩辛柯梁理论两种解法。

实际上任何一个系统它们的刚度、质点都是比较复杂的,很难计算准确。多数场合是要用测量的办法。在质量流量计的实际应用中,我们测量管的结构一定后,它的刚度系数k我们可以采用实流标定的方法测出。

固有频率计算公式为:

f=1/ T

一般来说,质量流量计固有频率的大小因结构及尺寸、质量(包括介质)和刚度的不同而变化,它的大小在几十至几百赫兹之间。

* 物体的固有频率取决于物体自身的刚度(不是强度),并且具有方向性,而刚度由物体的结构形式决定。
* 当物体作受迫振动时,其振动的频率取决于外界振动的频率
* 外界振动作用在物体上,当外界振动频率与物体固有频率相近时,就会产生明显的振动加剧现象。这种现象称为共振。

因此,当质量流量计工作时,如果在安装现场存在振动源,就会对其工作的稳定性产生干扰。从而,使流量计的计量误差加大。尤其是当干扰振动源的频率与测量管的固有频率接近或重合时,还会产生共振现象。造成流量计传感器的异常剧烈震动。使传感器完全无法工作。

因此,在质量流量计安装设计时,要保证质量流量计传感器安装现场避开干扰震动源。如果,因某种原因无法避开外界的振动干扰。可以采取如下措施:

1.1、搞清外界干扰源的振动方向。安装质量流量计传感器时,使传感器测量管的振动方向与干扰源的振动方向保持垂直。可以有效的减小外界干扰对流量计工作时的影响。

1.2、在有条件的情况下,在振动源(如泵、电机等)至流量计传感器安装位置之间,让管道多拐几个直角弯。也可以减小干扰源的影响。

1.3、可以单独对流量计的法兰做牢固的支撑,同时在流量计传感器与管道联接处采用软联接(例如用橡胶软联接或波纹管缓冲节)。

1.4、因科氏力质量流量计的测量管工作时需要振动。因此,安装时要尽量保持传感器测量管部分的自由度,不要在外壳上附加约束。尤其要避免传感器外壳与其他物体的虚接触。因为,与其他物体虚接触的壳体在工作时,会因为自身的振动,造成与外界物体的敲击。使流量计无法稳定工作。