流量计市场的未来展望

电磁流量计:
电磁流量计产品本身本身是一款成熟的产品。随着技术发展,电磁流量计变送器日趋智能化,其变换器增加了自诊断和自校准等功能。在线的自诊断功能减少了电磁流量计的维护工作量,逐步替代了传统的离线检验方法。目前Krohne和ABB都在推广这种在线自诊断的概念。电磁流量计的在线检验方法从诞生到应用正在日趋成熟,但要在全国各行业推广还需要一段时间。其最大的困难在于电磁流量计作为计量仪表,其在线的检验规范需要得到国家技术监督部门和各相关行业协会对的认可。

涡街流量计
涡街流量计技术发展最大的问题就是如何抵御在实际生产中运用的噪声和振动的问题。涡街流量计尚属发展中的流量计,无论其理论基础或实践经验尚较差。在未来几年间,随着涡街流量计的技术不断成熟,用户的接受程度和技术水平逐步提高,涡街流量计将会逐步得到成熟运用。

质量流量计
与电磁流量计、涡街流量计不同,质量流量计技术门槛较高。质量流量计应用拓展最大的障碍就是价格昂贵。因质量流量计价格高居不下,原来除了在石油石化行业应用比较广泛,在其他行业由于价格限制,应用较少。质量流浪计发展的几十年来,本土供应商一直在努力掌握高端的质量流量计生产技术,近年来已有较大进步。今年来国内新出了不少质量流量计厂家,在制造工艺和质量方面均有较大提升。从质量流量计技术来看,质量流量计的口径也越来越大,能在各种大口径的管道上使用。

 

什么时候选用质量流量计

大多数传统的流量计量技术,例如涡轮流量计或容积式流量计,采用容积技术。这意味着屏幕上的仪表输出或显示值采用体积测量单位,例如GPM或LPM。

有许多流量测量应用需要以质量单位测量流速,包括化学混合/配料,贸易交接和排放监测。在这些应用中使用体积流量计可能具有挑战性,因为将体积单位转换为质量单位需要将体积读数乘以介质密度值。对于液体流体介质,密度值随温度变化; 对于气体介质,密度随温度和压力而变化。在这些情况下应用体积计时,密度变化会导致不准确。

质量流量计通过提供直接质量流量读数来解决这个问题,该读数不受过程温度和压力变化的影响。因此, 质量流量计适用的场景更加广泛。

质量流量计在线检定

科里奥利质量流量计相对于传统的流量计,具有精度高、运行可靠、维护量少及适用介质广等特点。因其具有这些优越的性能,使得其在工业生产和交接计量等领域得到了广泛的应用。另外,在物料计量方面,我国采用的是以重量为基本量的计量体系。质量流量计进入市场,对国内的用户来说,具有天然优势,虽然质量流量计处在一个较高的价位之上,但其在交接计量方面的应用仍然在不断增加。

按我国计量管理规定,用于交接计量的仪表一般为强检计量器具,按周期检定、保证其准确度显然是质量流量计应用中的一个主要内容。再者,在目前的市场经济形式下,各企业都将产品和物料的准确计量作为企业生产和经营重要的手段之一。通过计量,可以实现挖潜增效、减少效益流失的管理目标。因此,如何对质量流量计进行检定、保证其精度的问题就摆到了大家的面前。

我们知道,质量流量计即可以在实验室(离线)检定,也可以采用在线检定的方式。对于应用中的质量流量计来说,在线检定具有检定条件同应用条件完全一致的特点,因而是保证质量流量计准确度的有效方法。

质量流量计的检定

质量流量计一般只用于液体流量的测量,针对它的检定通常都在实验室(流量标准装置)及其特定条件下完成的,这就是我们通常所称的离线检定。我们知道,质量流量计的检定目的是确定仪表实际使用时的计量性能。实验室检定存在以下问题:①检定介质同实际测量的介质不一样,其物性参数也就不同;②检定时的工况如温度、压力等同流量计的应用工况不一致;③流量计的安装型式同现场也存在很大差异。

上述这些说明,在实验室对质量流量计所作的检定或性能评价,同流量计实际使用的性能是有差别的,这跟准确计量的目标相去甚远。例如,当质量流量计用在贸易交接计量上时,这种差别很可能就是买卖双方纠纷的根源,必须加以消除。

在目前的技术条件下,将流量计的检定条件修正到应用条件是很难作到的,典型的如粘度修正就没有一个修正的办法,更谈不上一些不可测因素(如安装、流态等)的修正。因此,解决这一问题的好方法是对质量流量计进行在线检定。

质量流量计的在线检定是一种实液检定,和实验室检定相比,它具有许多特殊性或要求,归纳起来主要有以下几点:

⑴、要有一个固定的或可移动的检定质量流量计的流量标准装置,除装置的准确度满足要求外,装置的工作温度范围、耐压等级及介质兼容性等也要符合在线检定要求,如果是可移动的流量标准,还要求装置轻便灵活;

⑵、检定过程中,流体必须处于密闭状态,以保证检定工况不发生变化,同时也保证检定现场的安全;

⑶、检定过程中不允许中断流体;

⑷、被检流量计如果采用移动的标准装置检定,流量计所处的现场要有相应的接口、阀门及配套的回收清扫设施、场地、电源等。

以上几点给所使用的检定标准或方法提出了限制条件,说明并不是所有的检定方法都可以应用于在线检定。

质量流量计的检定是严格按标准进行的,现行的主要标准有:①ISO10790:1994封闭管道中流体流量测量——科里奥利质量流量计;②JJG897-1995中华人民共和国国家计量检定规程:质量流量计;③API标准草案:2000单相碳氢化合物流体流量测量——科里奥利质量流量计。根据这些标准,质量流量计可采用的检定方法有:称重法、容积加密度计法、标准体积管加密度计法、标准表法等。显然,称重法和容积加密度计法不适合质量流量计的在线检定,因为这两种方法即难保证不中断流体,又不能完成密封状态下的检定。纯粹的标准表法存在准确度难于满足要求和标准的溯源问题,因此,目前条件下也不是一种质量流量计的在线检定方法。除此之外,就只有标准体积管加密度计法了。关于这一点,也可参阅ISO10790的A.2.5和API标准草案的9.1.7.2。

质量流量计的在线检定方法

由于质量流量计对压力的波动较敏感,因此,检定质量流量计时,要求在检定过程中具有较小的压力脉动。关于流体压力脉动对质量流量计的测量影响在ISO10790的8.2.3、8.2.4,在API标准草案的8.2.2.3、8.2.4(c)等条款有详尽的描述。通过前面的说明可知,质量流量计在线检定所使用的流量标准为标准体积管。在两种主要的标准体积管中,球形体积管体积庞大、结构复杂、压损高、造成的流体压力波动大、价格高等致命弱点使其很难满足质量流量计检定的需要。反观活塞式体积管,它的轻小、简单结构、低造价以及快速流量计检定、易于移动等许多优点,无疑是质量流量计在线实液标定的最佳选择。

1、了解活塞式体积管

活塞式体积管与传统的管道式体积管不同,它不是利用其足够大的标准体积来保证万分之一的脉冲计量精度,而是采用活塞式结构、双时钟插入法、精密光电检测等先进技术的一个全新实现。这种精密、体积小巧的标准体积管比传统的体积管有着更多、更重要的优点:流量计的检定时间短、脉动小、对流体的影响小、压损小、体积小等。

活塞式体积管由一个光滑空心的柱体流量管、一个带有提升阀的活塞、一对光电开关和活塞提升机构组成。活塞与磨光的流量管之间有一个磨擦系数很低的双层密封圈,计量活塞组合在任何时候都与流量管壁充分接触。当体积管运行时,活塞提升机构将其拉到体积管的上游端,在活塞的整个提升过程中,活塞上的提升阀总是处于开启状态。提升结束后,提升机构与活塞脱开,在提升阀弹簧、流体作用力、穿过提升阀的流体的文丘里效应的共同作用下,提升阀平缓地快速关闭,进而进入标定过程。

体积管上的两个光电检测开关记录下活塞经过标准容积段的开始时刻和停止时刻及经历的时间,按照双时钟插入法和相关的标准,将各种测量的参数和数据进行计算,以完成流量计的检定过程。

在现有的活塞式体积管中,美国加利布朗公司的S系列体积管是优良的产品,它采用的自由活塞结构、链条拖动活塞返回系统等独特设计,将活塞式体积管做到了极其简单和免维护。该系列体积管的自由和被动的活塞运动方式(不需要动力助推)将体积管的压降降到了极低(如S25型体积管在介质为水,运行在最大流量567m3/h时的压降仅为52kPa),标定过程中产生的压力波动也极小,量程比非常大(典型1200:1),是各种流量计检定的优选。

2、活塞式体积管配在线密度计的检定方法

活塞式体积管配在线密度计检定质量流量计的检定方法是一种间接的质量检定方法,“API标准草案”称为推导式质量检定,具体配置见上图。

采用该配置的标定系统是在线检定质量流量计的基本方案。这种方法在CMF标准文本中有较多表述,它的优点是简单。但由于质量流量计对流体的脉动较为敏感,而活塞式体积管检定运行时对流体总有一定的扰动影响,其影响的程度随流量的增大而增大,因此,将活塞式体积管用于检质量流量计时,它的最大流量值一般均小于检定非质量流量计时的最大流量值。有些厂家的产品可能差别会很大,这就要求所使用的活塞式体积管要用一个较大规格的产品。由于没有相对应的标准条款或试验依据,究竟什么形式的扰动和量化值对质量流量计产生的影响不可忽略,目前还不得而知,当然对活塞式体积管的要求就不能具体化。现在应用该种配置的在线质量流量计检定系统只是凭体积管厂家自己的试验或经验确定,其中包含有许多不确定性,是很不科学的。

3、活塞式体积管加涡轮流量计和在线密度计的检定方法

正是由于前述方案的问题,我们在此引入一种采用“动态传递法”在线检定质量流量计的标准装置方案。该方案中,采用动态特性和重复精度很高的涡轮流量计作为标准表,在实际使用中,标准表可以是一台,也可以是多台并联的流量计组。在对质量流量计的某流量点进行检定时,体积管先对涡轮流量计进行检定,然后在工况条件不变的情况下,用涡轮流量计对质量流量计进行检定。由于涡轮流量计和质量流量计此时处于一种相同的稳定运行状态,相互之间不产生影响或干扰,因此可以反映出质量流量计的真实性能。在用涡轮流量计对质量流量计进行检定时,活塞式体积管处于停止运行状态,它对流体的流态不构成任何影响。

大家知道,当一台流量计的流量范围减小时,它的线性度或基本误差也会跟着减小,其准确度将有所提高。而当流量计的流量范围变成一个流量点时,流量计的精度或准确度就等于该流量点下流量计的重复性。由于涡轮流量计在每一个运行流量点即用于检定质量流量计时,都先用体积管对其进行检定,并在此条件下使用该次检定的参数进行计量,因此可以认为此时的涡轮流量计具有与其重复性等量的精度,也可以说是将体积管的精度传递给了涡轮流量计,这就是动态传递法的原理。按此种方式运行的标准表的准确度等于其重复性和体积管准确度的均方值,显然,这一准确度值是远高于流量计按普通方式运行的准确度指标的。例如,如果涡轮流量计(标准表)的重复性为0.05%,标准体积管的准确度为±0.04%,则采用动态传递法后的涡轮流量计的准确度为=±0.064%。在这上等量标准系统中,可以认为体积管是一个用于溯源的标准或保证标准,而标准流量计才是真正的流量工作标准。

在对质量流量计进行检定时,采用的仍然是推导式质量方式,也叫间接质量标定方式,即标准量的计算是由标准表计得的体积量同在线密度计测得的密度值相乘所得,当然这一计算过程是实时的。

采用动态传递法的在线质量流量计流量检定标准系统见下图。

实现上,每一次检定可以让检定过程足够长,以消除各种不确定因素的影响,从而提高检定精度。同其他的质量流量计在线检定系统相比,这种方法具有以下突出优点:

⑴、在对质量流量计进行检定时,流量工作标准部分具有优良的稳定性,不会对质量流量计的运行构成影响,保证质量流量计检定时工作在真正的实际工况下,从而可以将质量流量计在本应用条件下的本质特性标定出来;

⑵、质量流量计每一次检定的时间可以任意的长,这样能够消除大部分偶然因素的影响,可以提供检定精度;

⑶、流量工作标准的动态特性好,即使在质量流量计的检定过程中流量有一定的波动,标准流量计也能准确地反映出来。由于流量的波动在在线检定时是难免的,相对于其他检定方法,本方案具有更适合在线检定的优势;

⑷、只要标准流量计的重复性好,就可以保证其准确度高,以达到满足质量流量计检定的需要。

需要解决的问题和建议

目前,已有大量的质量流量计应用于重要的计量场所,这些地方往往要求仪表有很高的准确度。为了满足实际的需要,大多数情况下,用户要求或已经采用了在线检定。无论是国内还是国外,关于质量流量计在线检定的标准或标准条款还很不完善,造成应用上的困难。归纳起来,主要有以下几点:

⑴、流体的脉动对质量流量计的影响究竟是一个什么样的量化结果,一定量的脉动需要多长时间质量流量计才能再次处于稳定的正常工作状态。相应地,检定质量流量计的流量工作标准应达到什么样的对应指标才是合格的?

⑵、质量流量计在线检定时,其流量点及流量范围的选取是按现行的标准条款还是按实际的使用流量范围考虑,标准应给出明确的规定。关于这一点,在贸易交接计量方面非常突出,买卖双方均无法说服对方,制造出了仲裁的真空地带。另外,按现行的标准条款执行时,现场供液设备和工艺条件不能满足或不允许是一大需要考虑的因素;

⑶、质量流量计在线检定应采用什么样的流量标准装置,现行的标准文本不是很明确。标准只是对质量流量计可行的标准装置方案给予列出,没有具体到在线检定方面。

我们觉得,在加入WTO后,国内的标准制订工作应该加强。除了同国际接轨外,还应力争确立自己的优越地位,不能重蹈DVD标准的覆辙。针对以上的内容,我们建议管理部门委托国内的研究机构、制造厂家和本行业的相关企业来开展基础的测试和研究,利用社会资源共同提高行业的标准水平。具体到质量流量计的在线检定方面,应该采用和发展像“动态传递法”这样的新的可行方法。

欢迎关注我公司提供的高质量质量流量计

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。

质量流量计与在线密度计

科里奥利质量流量计与在线密度计

周晓昱(龙口中隆计控设备有限公司)

科里奥利质量流量计可以用于流体在线密度计量,前提是订货时要明确注明并在出厂前按密度计的检定规程进行标定。因为,作为流量计量的科里奥利质量流量计的密度显示,一般的生产厂家都是仅供用户参考,不具备密度计量的功能。

密度显示功能对质量流量计的工作状态调整,日常工作状态的检测,有着非常重要的意义。很多用户对此并不是十分了解。

首先,质量流量计在正常运行中,无论介质有无流动,其密度都是非常稳定的。一般情况下,仪表显示的密度数值都是只在最后一位小数上波动。当密度显示值超过这个波动范围时,就说明质量流量计工作状态不正常。因此,用户在日常使用中应随时注意观察,一旦发现密度发生波动。就要及时检查,排除故障。否则流量计量就会不准确。这是判断质量流量计是否稳定工作的非常简单又非常重要的方法。
那么,当密度值波动较大的时候,如何分析判断故障的来源呢?现在,与大家分享一些简单好用的判断方法和解决方案。
1.  质量流量计调试完毕,工作稳定,流量计量准确并正常投入使用后。一定要记一下当前测量介质下的稳定密度值。作为日后分析判断的依据。

  1. 科里奥利质量流量计的密度是由固有频率导出的,也称作质量流量计的工作频率。当有来自于外界的振动干扰时。其工作频率就会因干扰产生变化。从而造成密度的不稳定。所以,当发现密度波动较大时。要首先检查外界是否有振动干扰源。如果有,要尽快排除干扰,使流量计恢复正常工作。
  2. 如果,检查的结果,确定没有外界干扰。那么,就要仔细观察和记录一下密度波动的范围,记住其变化的上下限。然后,与已经记录在案的稳定密度值进行比较。
  3. 若变化波动的密度值小于稳定密度值。说明测量介质中有气体混入,其气体混入比例的大小与密度波动变化值成正比。此时,要立刻停止质量流量计运行。尽快找出气体来源,并设法排除。否则,计量数据无法准确。
  4. 若变化波动的密度值大于稳定密度值。说明测量介质中有沉淀杂质混入。而杂质沉淀造成的密度不稳,有一个特点。就是其波动值有不确定性。比如:时有时无,时大时小。同样,此时的计量数据已不准确。处理的方法是,立刻将质量流量计传感器从管道上拆下。把其扁平的放在地面上。设法用气体或流体将测量管中的杂质清除。是否已清除的判断方法是:把传感器的法兰端朝上,竖直放置,将传感器的测量管中灌满流体介质(水或其他液体)。通电观察显示仪表的密度是否恢复稳定。稳定即说明清理干净。否则,要继续清理,直到稳定。
  5. 如果确认流量计即无干扰,又无气体或杂质混入。但显示密度值仍波动很大。可能是质量流量计本身出现故障了。然而,科里奥利质量流量计在使用中出现这种故障的几率很小。

国产涡街流量计

涡街流量计是根据卡门涡街原理生产的用于测量气体或液体的体积流量、标况的体积流量的体积流量计。主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸汽等多种介质。质量流量的测量通过体积流量和密度关系间接测量。

国产涡街流量计的技术和生产工艺已经成熟,我公司生产涡街流量计主要有以下几个特点:1.无可动件,结构简单、牢固,寿命长。2. 测量范围宽.在测量范围内,仪表常数的精确不受介质温度、压力、粘度、密度的影响,所以,仪表适应的介质种类多。
3. 压力损失小。适合于测量中高流速范围的液体、气体及蒸汽。不适于在低流速范围内使用,不适于高粘度液体。

从产品品类看,我公司提供的国产涡街流量计有一体式涡街流量计(现场显示)、分体式涡街流量计和插入式大口径涡街流量计。

技术参数看,管道通径从DN15~DN300不等,供电方式有电池供电、12V外供点和12V外供电带累计量脉冲输出3种。

需要注意的是:涡街流量计不适合测量高粘度液体.当计算出的可测量下限不满足设计工艺要求时,应该考虑用其它类型流量计,例如质量流量计

更多涡街流量计的只是可参考百度百科

国产气体质量流量计

我公司生产的气体质量流量计可以精确测量各类纯气体或者混合气体的质量流量。近年来随着公司研发水平进步,测量精度日益提高。

流量测量是大量流体运动的量化,可以以各种方式测量流量。容积式流量计累积固定体积的流体,然后计算体积填充的次数以测量流量。其他流量测量方法依赖于流体流动产生的力,以间接计算流量。

气体和液体流动都可以以体积流量或质量流量来测量,例如每秒升或每秒千克。如果材料的密度已知,则可以在彼此之间转换这些测量值。液体的密度几乎与液体条件无关; 然而,气体不是这种情况,气体的密度很大程度上取决于压力,温度以及较小程度的气体组成。

当气体或液体的能量含量转移时,例如天然气的销售,流速也可以用能量流量表示,例如GJ /小时或BTU /天。能量流速是体积流速乘以每单位体积或质量流速的能量含量乘以每单位质量的能量含量。在准确的能量达到合法流速的时候,大多数流量计将用于计算体积或质量流量,然后通过使用流量计算机将其调节到能量流量。

国产质量流量计在测量液体质量时测量精度往往与进口流量计差异甚小,其原因是科里奥利里对的震动偏离在密度较大的液体中效果明显。然而对于密度较小的气体质量流量计,则需要更高的制作工艺以及变送处理能力。我公司出厂的气体质量流量计已经广泛应用于工业领域多年,具有良好用户体验。

影响质量流量计准确性的因素

科里奥利质量流量计被认为是最精确的流量仪表,但容易因液体中的气泡而产生误差。这些气泡在管内悬浮,产生噪音并改变管振动所需的能量。大型空腔会过度增加管道振动所需的能量,导致完全失效。此外,将流体介质分离成气体和液体会对管振动产生阻尼效应。

差压质量流量计的精度主要受3个因素影响。首先,基于温度和压力的测量,这些中的任何误差都会在最终结果中体现。其次,湍流会影响通过障碍物的流动,并产生压力测量误导。第三,孔可能会磨损,随着时间的推移磨损会变大,从而减少压降。根据流过的流体不同,空还存在部分堵塞的风险。此外,热质量流量计需要时间来达到稳态工作温度。设备通电后不应立即读数。 使用热质量流量计时,要考虑以下可能的影响:

  • 水分冷凝在温度探测器上。饱和气体可能会产生水分,导致读数不良并最终导致腐蚀。
  • 颗粒积累。如果传感器上残留物的累积阻碍了传热,也可能出现低读数。
  • 比热容假设的误差,源于气体成分的变化或不一致。
作为最精确也是最昂贵的技术,科里奥利质量流量计是科学应用中主要用于测量腐蚀性和清洁气体和液体的仪表。他们也在:纸浆和纸张加工、石油和石油、化学处理、废水处理行业。

 

三角形质量流量计与U型质量流量计的优缺点

周晓昱(中隆计控)
本文简要分析了科氏力质量流量计常用的两种测量管型结构的优缺点。
一、三角形结构质量流量计的优点
三角形的质量流量计用于流量范围下限测量时比较好。这是因为质量流量计的测量管相当于一个悬臂梁。三角形结构由于测量管的悬臂较长,而作为支撑点的进出管的间距又较小。相对来说,U型管结构的悬臂较短,且进出管的间距较大。在同一流量下(即科氏力大小相同时),三角形结构比U型管结构的测量管产生的几何形变要大。而质量流量计正是通过测量管的形变来测量流体的流量的。可见,在瞬时流量很小的时候。三角形结构的质量流量计不但易于测量,而且容易保证测量精度。
例如:我的一个湖北用户是一家做染料中间体的知名企业,常用流量为110kg/h。管道口径为DN15。工艺上需要十几台质量流量计。可是,该口径质量流量计的流量范围是300-3000kg/h。用户因为生产工艺的需要又不能缩颈选用小口径的流量计。如果选用U型管结构的质量流量计,很难保证在该流量下的计量精度。因此,选用了LK系列三角形结构DN15的质量流量计,调整了出厂的流量范围。即满足了用户的特殊要求,又保证了计量的精度。
二、U型结构质量流量计的优点
该结构的质量流量计虽然在低于流量范围下限时的计量精度不如三角形结构。但是,三角形结构对于液体的测量,无论安装在水平管道还是竖直管道上都存在容易产生杂质沉淀的低洼点。因此,对于测量含有易于沉淀杂质的流体,特别是对于有严格卫生要求的食品、饮料或医药行业都是不适用的。U型测量管因为便于排空和冲洗,则不存在此类问题。
例如:我山东的多家生产氯化高分子材料用户,在液氯计量中选用三角形结构质量流量计。结果,由于液氯的来源不同,含有的杂质也不同。很多在用的质量流量计在使用后不久,测量管内就沉淀了许多杂质。个别用户的测量管被完全堵死而报废。甚至,潍坊一家企业选用安默生的三角形进口质量流量计,一次购买五台,不到一年就基本上都不能用了。后来,很多企业都改用U型管结构,并安装在竖直管道上。从而,解决了杂质沉淀损坏仪表的问题。
另外,U型管质量流量计比同规格的三角形结构质量流量计的外形尺寸小得多,重量也轻得多。便于运输和安装。比如:我公司生产的DN15质量流量计的外形尺寸,三角形的是400*370*80,U型的是335*210*80;重量分别是:11kg和9kg。DN100质量流量计的外形尺寸,三角形的是1200*930*260,U型的是920*490*270;重量分别是:155kg和60kg。
综上所述,用户在实际选用质量流量计的时候。一定要根据具体的情况进行选择。供货厂家也应尽可能的帮助用户,选择比较适合的质量流量计。以避免在实际运行中出现问题。

质量流量计的DSP数字信号处理

科里奥利质量流量计现在,数字信号处理技术已经被广泛应用到各种工业仪器仪表上。近十年来,国内越来越多的生产厂家,也将该技术应用到科里奥利质量流量计的信号处理上。使国产质量流量计的稳定性、准确度都得到了很大的提高。与国际先进水平的差距越来越小。

科里奥利质量流量计的工作原理是:用激振使测量管在固有频率下振动。当管道内的介质处于静止时,测量管上所受到的科里奥利力(简称科氏力),是大小相同,方向相同的。而当测量管中的介质流动时,测量管两侧所受的科氏力,大小相同而方向相反。在这两个力的作用下,测量管就会产生微量的扭转弹性变形。测量管两侧的振动相位差就发生了改变。相位差的大小与介质流过的质量成一定规律。因此,可以通过测量相位差的变化,确定介质的流量大小。
当有外来振动源产生一个或多个“噪声”频率时,会在测量管上产生一个附加力来干扰科氏力,从而造成测量的误差。要准确地计量质量流量,必须排除这些干扰。例如,流量计附近有产生机械振动的设备,周围动力电(如电焊机等)的耦合等。都会产生不确定频率或固定频率的干扰。如何清除这些干扰?采用模拟电路进行信号处理时,一般是采取各种滤波的办法。但效果并不理想。
数字信号处理器(简称DSP)是一个实时处理信号的微处理器。使用DSP技术与使用时间常量去阻抑和稳定信号相比,其优点是能够以一个被提高了的采样率去过滤实时信号。减少了流量计对流量的阶跃变化的响应时间。使用多参数数字处理器(MVD)变送器的响应时间比使用模拟信号处理的传统变送器快2~4倍,更快的响应时间会提高短批量控制的效率和精确度。
特别是对于气体流量的测量,DSP技术就更具优势。因为高速气体通过流量计容易引起较严重的噪声。DSP技术因能够用数字技术更好地滤波,同时进一步减小了质量流量计对噪声的敏感度。因此,可以将混杂在流量信号中的噪声减至最小。实践证明,采用MVD变送器测量气体介质,比以前采用模拟信号变送器,在重复性和精确度上都有了显著提高。
DSP技术为科氏力质量流量计提供了一个更好地处理掉来自于外界干扰信号的手段。它使得这些干扰信号无所遁形。从而极大地提高了质量流量计的测量精度,以及运行的稳定性。
运用DSP技术,再加之对密度信号的监测与分析。还有希望解决一直困扰着科氏力质量流量计运行过程中,因介质产生气化,测量管内壁沉淀或挂壁造成的计量误差问题,使科里奥利质量流量计再上一个台阶。

周晓昱(龙口中隆计控公司)

国产流量计的分类和介绍

国产流量计的分类和介绍

国产流量计根据测量原理不同有很多分类,以下是各种流量计的简要介绍。

利用容积积分原理的流量计:(容积式)
这类流量计的测量原理和使用一个小量杯经过多次测量得到大容器内液体的容量相类似。它是通过使流体在流动过程中进入一个固定大小的空间,并推动这个空间沿流体运动方向运动到一定位置后流出。当这个过程连续进行时,统计通过的空间的数量即可得到流量。
根据这个原理工作的流量计有:椭圆齿轮流量计,腰轮(罗茨)流量计,刮板(凸轮、凹线)流量计,旋转活塞流量计,圆盘流量计。湿式流量计,皮囊流量计

利用动压能和静压能转换原理的流量计:(节流式)
在同一根密闭管道中,当流体流动流速加快,其静压能会转化为动压能。所以在同一根密闭管道中,流速越快的位置静压越低。在流体通路中设置一个节流元件,使流过节流元件的流体流速加快,则节流元件前后会形成压力不同的静压区,其压力差(差压)的平方与流量成正比,通过测量差压并加以开方则可以得到流量值
根据这个原理工作的流量计有:孔板流量计,喷嘴流量计,1/4圆喷嘴流量计,文丘利管流量计,V塞管流量计,层流流量计,堰式流量计

利用流体动压原理的流量计:
运动中的流体保持其流动的能量称动压能。流体所具有的动压能和流速相关,改变流体的运动状态时流体的动压能会转化为动压力作用于改变流体的运动状态的物体上,检测这个物体所受的力或者直接测量动压力就能得到流速,并进而获得流量值。
根据这个原理工作的流量计有:靶式流量计,挡板流量计,皮托管流量计,匀速管(阿牛巴 笛形管)流量计,动压管流量计

利用流体离心力原理的流量计:
物体在做圆周运动时会产生离心力,在物体质量和圆周半径一定的情况下,离心力的大小与物体的速度相对应,对于流体同样如此。使流体经过一段圆形弯道,并测量其对弯道内外侧的压力差,可得到流速,并进而获得流量值。
根据这个原理工作的流量计有:弯管流量计,环形管流量计

利用流体动量力矩原理的流量计:(涡轮式)
流体在遇到与流向呈一定角度的阻挡面时,其动压能会在阻挡面上形成一个和流体流动方向呈一定角度的力。将一组与流向呈一定角度的叶片固定在一个转轴上形成一个涡轮(旋翼)时,在流体作用下涡轮(旋翼)将获得一个转动力矩并发生旋转,其转速与流速基本呈比例。测定转速可得到流速,并进而获得流量值。
根据这个原理工作的流量计有:涡轮流量计,旋翼流量计

利用改变流通面积原理的流量计:(面积式)
管道中的流体在流动遇到阻档时,会在阻挡物前后形成一个压力差,这个压力差的大小与流体受到阻挡时的流通面积以及流速相关,利用这个压力差来推动一个可移动的阻挡物随流量变化而移动并改变流通面积,使阻挡物前后的压力差保持一个常数,这时阻挡物所处的位置与流速相关,由此可得到流速,并进而获得流量值。
根据这个原理工作的流量计有三种形式:
1、在锥形管道中放置浮子,浮子上升改变浮子与管道间的环形面积,是为浮子式转子流量计;
2、在直管中设一孔板,孔板中心放置一锥形浮子,浮子上升时改变浮子与孔板间的环形面积,是为冲塞式(锥形浮子形如塞子)转子流量计;
3、浮子为一活塞,在流体推动下克服活塞另一端的弹簧力移动的同时,改变管道(活塞套)一侧缺口的流通面积,是为活塞流量计。

利用流体振荡原理的流量计:
这类流量计分别使用了两种完全不同的工作原理
利用卡曼漩涡原理的流量计:流体在经过一个柱状物体时,会在这个物体背向流体的两侧产生漩涡,当一侧漩涡发育时会压抑另一侧的漩涡,当一侧漩涡发育到一定程度时会脱离柱状物体随流体而去并在原位产生新的漩涡,同时另一侧的漩涡因失去压抑而发育,并压抑新生的漩涡,上述过程在柱状物两侧交替发生,发生的频率与流体的流速相关,检测这个频率可得到流速,并进而获得流量值。由于交替释放的漩涡在后面的流体中象马路两侧的物体一般排列,所以这种现象也被称作涡街。
根据这个原理工作的流量计称为涡街流量计或卡曼漩涡流量计。
利用旋进型漩涡原理的流量计:在管道中设置一组扭曲叶片构成漩涡发生器,使流体经过时发生旋转,并在管道中心线附近形成漩涡,这个漩涡的一边中心围绕管道中心线旋转,一边随流体前进一边扩大旋转半径形,使得漩涡中心成一个类似锥形螺旋线的旋进运动。这时对于在漩涡发生器后方的管壁上的一个点来说,流经的流体速度会发生一个周期性的变化,其频率与流体的流速相关,检测这个频率可得到流速,并进而获得流量值。
根据这个原理工作的流量计称为漩涡流量计或旋进型漩涡流量计

利用电磁感应原理的流量计:(电磁式)
通过磁场的导体会产生电势,电势的大小和通过导体通过磁场的速度相关。同样在导电流体通过磁场时也会在流体中形成电势,在磁场强度和管道截面积一定的前提下,通过电极检测流体所带的电势即可获得流量。
根据这个原理工作的流量计有:电磁流量计。

利用流体与固体的热能交换原理的流量计:(热式)
在流体中置一发热物体,流体在经过时会带走热量。
当发热物体温度一定时,流经发热物的流体前后温度会有所不同,其温度差与流经发热物的流体质量相关,检测这个温差可测得流量。同样在保持温差一定的情况下,通过检测发热物的温度或加热能量(电流)同样可测得流量。利用这种原理的流量计一般称热量式流量计。
当发热物体被加热的能量一定时,发热物的温度与流经发热物的流体质量相关,同时发热物的电阻率与其所具有的温度相关,检测发热物的温度或者它的电阻值,同样可测得流量。利用这种原理的流量计一般称热导式流量计。
根据这个原理工作的流量计有:热线风速仪,托马斯流量计,边界层流量计#p#分页标题#e#

利用能量波原理的流量计:
能量波在流体中传播时,传播速度会随流体运动速度而改变;能量波在被流体中随流体运动的微小颗粒反射时,其频率会随微小颗粒运动速度而改变(多普勒频移)。通过检测流体流动对能量波束(或脉冲)的作用即可获得流量。
根据这个原理工作的流量计有:超声波流量计,微波固体流量计

利用科里奥利原理的流量计:
在一个转动中的轮盘中,当一个质点从圆心沿着半径向边沿运动时,会产生一个导致圆盘转速下降的力。反之则会产生一个导致圆盘转速上升降的力。这个力的大小和质点的质量以及运动速度有直接关系。最早系统研究这类现象的人叫科里奥利,这个力也被称为科氏力。
将上述现象中的质点运动及轨迹换成管道及其中流动的介质,将将上述现象中的转动限制在很小范围内的来回转动。则根据科里奥利原理可知,当沿管道由圆心向外流动时,会产生一个使来回转动频率下降的力。当沿管道向圆心流动时,会产生一个使来回转动频率上升的力。这个力的大小和介质的密度以及流速大小有直接关系。
制作一个使介质向先下流动,然后再向上使流动的管道,施加一个使管道下方来回震动的,具有固定频率的力,使管道下降段和上升段做来回圆周运动。当管道中介质流动时,由于科氏力的作用,管道下降段和上升段的震动频率与推动管道震动的频率会产生一个相位差。这个相位差与介质的密度、流速、以及管道形状(流通面积)成一定的比例关系,检出这个相位差,可以直接得到质量流量。
根据这个原理工作的流量计,目前都称为质量流量计。

质量流量计
质量流量计泛指可以直接测出质量流量读数的流量计。专指利用科里奥利原理的流量计。
质量流量=密度×流速×流通面积 (M=ρνA ),当式中的密度ρ由流量计自行检测获得时,这种流量计就可以称为质量流量计。
质量流量计可分为直接式和间接式两种:
直接式的工作原理往往和介质的质量(密度)相关,即直接测出与ρν成比例的信号。目前运用较多的直接式质量流量计有:利用科里奥利原理的质量流量计和利用流体与固体的热能交换原理的热式流量计。前者只能用于液体介质测量,后者多用于气体介质测量。
间接式则是在测流速的同时测量介质密度,或者测量介质的温度、压力并通过计算获得介质密度,并由密度、流速和流通面积推导出质量流量。
在测量过程中,可以通过温度、压力推导出介质密度,进而得到质量流量,但它的密度获得是根据人为设定推导出来的,所以用这种方式测量质量流量的流量计并不是质量流量计。

科里奥利质量流量计原理

质量流量计泛指可以直接测出质量流量读数的流量计。专指利用科里奥利原理的流量计。

质量流量=密度×流速×流通面积 (M=ρνA ),当式中的密度ρ由流量计自行检测获得时,这种流量计就可以称为质量流量计。

质量流量计可分为直接式和间接式两种:

直接式的工作原理往往和介质的质量(密度)相关,即直接测出与ρν成比例的信号。目前运用较多的直接式质量流量计有:利用科里奥利原理的质量流量计和利用流体与固体的热能交换原理的热式流量计。前者只能用于液体介质测量,后者多用于气体介质测量。

间接式则是在测流速的同时测量介质密度,或者测量介质的温度、压力并通过计算获得介质密度,并由密度、流速和流通面积推导出质量流量。

需要特别指出的是:由于测量过程中,介质密度值获得和计算时,会存在时间不同步,或者运算的非连续性,得到的质量流量只是一段时间的平均值,往往不适用于瞬时流量。所以不是所有以此原理工作的流量计或流量测量系统都可以称质量流量计。

利用科里奥利原理的流量计:

在一个转动中的轮盘中,当一个质点从圆心沿着半径向边沿运动时,会产生一个导致圆盘转速下降的力。反之则会产生一个导致圆盘转速上升降的力。这个力的大小和质点的质量以及运动速度有直接关系。最早系统研究这类现象的人叫科里奥利,这个力也被称为科氏力。

将上述现象中的质点运动及轨迹换成管道及其中流动的介质,将将上述现象中的转动限制在很小范围内的来回转动。则根据科里奥利原理可知,当沿管道由圆心向外流动时,会产生一个使来回转动频率下降的力。当沿管道向圆心流动时,会产生一个使来回转动频率上升的力。这个力的大小和介质的密度以及流速大小有直接关系。

制作一个使介质向先下流动,然后再向上使流动的管道,施加一个使管道下方来回震动的,具有固定频率的力,使管道下降段和上升段做来回圆周运动。当管道中介质流动时,由于科氏力的作用,管道下降段和上升段的震动频率与推动管道震动的频率会产生一个相位差。这个相位差与介质的密度、流速、以及管道形状(流通面积)成一定的比例关系,检出这个相位差,可以直接得到质量流量。

根据这个原理工作的流量计,目前都称为质量流量计。

利用流体与固体的热能交换原理的流量计:(热式)

在流体中置一发热物体,流体在经过时会带走热量。

当发热物体温度一定时,流经发热物的流体前后温度会有所不同,其温度差与流经发热物的流体质量相关,检测这个温差可测得流量。同样在保持温差一定的情况下,通过检测发热物的温度或加热能量(电流)同样可测得流量。利用这种原理的流量计一般称热量式流量计。

当发热物体被加热的能量一定时,发热物的温度与流经发热物的流体质量相关,同时发热物的电阻率与其所具有的温度相关,检测发热物的温度或者它的电阻值,同样可测得流量。利用这种原理的流量计一般称热导式流量计。

根据这个原理工作的流量计有:热线风速仪,托马斯流量计,边界层流量计。

国产大口径质量流量计

近年来随着国内工业技术不断提高,国产质量流量计的质量与精度在不断提高。尤其是大口径质量流量计的成功研发,弥补了市场在大流量场景下精密测量的要求。 我公司的LK-200质量流量计 是目前行业能提供的内径最大质量流量计,适用于定量装车、石化、化工等多种工业场景。

根据科里奥利力原理设计的LK-200质量流量计,在交流电作用下,安装在测量管上的电磁线圈将使两个平行的测量管以一定的频率振动。当质量(液体或气体)流过测量管时,会产生科里奥利力,导致管顶部出现“弯曲”或“偏转”。这种偏转被感知为安装在管子上的两个电子传感器之间的相移。相移的程度与管内的质量流成正比。通过检测管的相移可以计算出质量流量。温度也被测量并用于补偿。

质量流量计广泛应用于石油、石化、化工、制药、制浆造纸、食品乳品等行业的流量测量和交接。

质量流量计安装要点-如何避免干扰

科里奥利质量流量计(含大口径质量流量计三角型质量流量计方形质量流量计)是依据科里奥利力原理制作的流量仪表。其工作的时候会在测量管产生固定频率的振动,来模拟测量管沿管道轴心线的转动,从而产生科氏力。这个振动的频率即是测量管结构系统的固有频率。其振动频率的大小因结构、尺寸、质量或材料的弹性模量的不同而变化(在几十至几百赫兹之间)。因http://66.html此若质量流量计工作的时候有其他震动,会产生干扰,从而使得测量误差加大。是当干扰源频率与测量管的固有频率接近时,干扰最大,可能使的传感器无法工作。

如何避免干扰,重点是在安装质量流量计的时候要注意规避外部震动。若外部震动无法避免,可以尝试以下解决办法。一、调整安装方向,使得固有震动与干扰震动方向垂直,二、在管道增加直角弯,三、在仪表与管道连接处增加橡胶软连接,四、避免流量计外壳与其他物体接触。

以上是质量流量计的安装要点,供大家参考。

质量流量计与其他流量计特征对比

由于质量流量计测量精度高、适用方位广等特点,在国内工业制药升级的情况下,其已经广泛用于替代传统的流量计。下表列举了质量流量计、电磁流量计、涡街流量计以及其他多款流量计的测量精度、压损、高低温实用性、防腐等各项特征的对比,供客户选型参考。

 

类型 质量流量计 电磁流量计 涡街流量计 涡轮流量计 超声波流量计 转子流量计
项目
精度 1 0.5-1.5 1.5 1-2.5
压损 较小
低速
高温 ---- ---- ---- ---- ----
检定 ---- ---- ---- ---- ---- ----
含气 ---- ---- ---- ----
无菌 ---- ---- ----
防腐 ---- ----
远传 智能型 智能型 智能型 ---- 智能型 ----
重量 一般
价格 昂贵
大粘度 导电液 ---- ----
小管径 ---- ---- ---- ----
量程比 20:01 10:01 1:20 1:50 10:01 5:01
含杂质 ---- ---- ---- ----
故障率 一般
介质种类 气、汽、液 导电液 气、液 气、液
结垢影响
粘附影响
测量原理 质量力 速度 频率 容积 速度 压差
补偿方式 密度 ---- 密度 ---- 密度 ----
积算方式 开方 开方 线性 线性 线性 ----
瞬时显示 智能型 智能型 智能型 ---- 智能型 ----
安装方法 水平 水平 任意 水平 任意 垂直
安装难易
维护使用
使用寿命 一般 易磨损

微型质量流量计

微型质量流量计,一般是指内径1mm-8mm。微型流量计广泛用于精密制造行业例如制药、食品行业,同时由于体积大小合适,其在院校科研、实验演示等场景被广泛使用。微型质量流量计因制造工艺要求高,相比于普通质量流量计,价格相对较高。

我公司新推出的科里奥利质量流量计,测量准确度约为0.2%。可直接测量流体质量,无需任何压力、温度、粘度、密度等换算和修正。其构成由传感器结构单元和变送器结构单元两部分组成。由于质量流量计能够直接测量流体质量,具有高精度,应用范围广,安装要求低,运行可靠、质量稳定、维修率低等特点。

该质量流量计推出后,经过长期现场使用,积累了丰富的行业应用经验,其计量准确性、稳定性获得用户普遍好评。您可从方形型质量流量产品里查询到对应口径的流量计产品。

质量流量计在化工行业的应用_聚乙烯

东营旭业化工有限公司是一家集研制、开发、生产、经营于一体的现代化科技形企业,是山东省高新技术企业。2010年对10000吨/年氯化聚乙烯(cpe)、氯化聚氯乙烯(cpvc)装置进行技术改造。新建三个20立方米的液氯储罐,全部使用我公司LKS-010质量流量计,对反应釜的充氯工艺实施速率和总量控制,变手工操作为自动控制。经过长时间运行证明该系统设计合理,简单易行,控制准确,工作稳定可靠。
由于自动控制的引入,该公司生产的氯化聚乙烯(cpe)和氯化聚氯乙烯(cpvc)产品品质得到大大提高,在同行业中名列前茅。现已远销美国。

电磁流量计技术

通常选择磁流量计,也称为电磁流量计或磁力计,因为它们对于侵蚀性化学品和浆料而言阻塞较少,成本效益高,并且提供高度精确的体积流量测量。通过不同内管材料,不同电极选项和管线尺寸,电磁流量计可适用于各种工艺应用。 

电磁流量计可以双向测量流体,对流体极低流速和高流速都是有效的,适应性很广。

电磁流量计直接测量体积,如果测量的是密度已知的纯净介质,可方便转化为质量流量,可达到质量流量计的测量效果。

电磁流量计正常工作的前提是测量介质为导电介质。

质量流量计的类型及其运行原理

许多化学和工业过程需要精确输送流体,以确保最终产品的组成符合应有的要求。如果不能准确测量过程中使用的液体或气体的数量,这可能会极大地影响产品的质量,并且还可能危及在生产设施中工作的人员的健康和安全,例如,在气体的情况下或液体高度易燃。质量流量计或体积流量计可以测量流体流速。质量流量计比体积流量计具有优势,因为流体的质量不受流体体积的压力和温度变化的影响。因此,当使用体积流量计时,必须进行额外的计算以考虑压力和温度差异。本文重点介绍三种质量流量计及其工作原理。

1.热质量流量计
最常见的热质量流量计之一是低气体流量,测量时必须知道流体的热容量。有两种设计可供选择:插入探针和加热的样品管。在加热的样品管质量流量计中,加热流体流过的管并测量温度变化。然后可以计算流过管的流体质量,因为已知流体的热容量。插入的探针质量流量计以相同的方式工作,但是有两个探针位于管道中,流体通过该管道流动。将两个探针加热至不同温度并测量传热速率。然后可以确定质量流量,因为已知流体的热容量。

2.科里奥利质量流量计
这是液体或非常稠密气体的理想选择,其原理是通过惯性测量流体的质量。一个小的振动器用于振动流体流过的管子,加速产生扭转力。该力是可测量的并且与质量成比例。该质量流量计相对于其他类型的一个巨大优点是,不必知道被测流体的性质。这就是为什么这些质量流量计如今被广泛使用。

3.差压流量计
顾名思义,该流量计操作背后的原理是压力差。阻塞物被放置在管道或管道中,流体通过该管道或管道流动。障碍物可能像圆盘一样,但其直径必须是已知的。阻塞之前和之后的流体压力的差异与体积流速,两个读取点之间的距离,管的直径和流体的粘度成比例。调节压力和温度变化以产生标准化的质量流量。

质量流量和体积流量

气体热质量流量计的范围以l n / min 或m n / h为单位。这些单位看起来像体积单位,但实际上它们是质量流量的表达。这背后的故事是什么?

想象一下,你有一个1升的气缸,通过一个重量可以忽略不计的活动活塞关闭。该气缸在环境压力下含有1升空气,气压约为 1巴。该体积的空气在0℃时的重量为1.293克,这是质量。当我们将活塞移动到汽缸底部的一半时,所容纳的空气量仅为½升,压力约为2巴,但质量不变,1.293克。 没有添加或遗漏任何内容。

在这个例子之后,质量流量实际上应该以重量单位表示,例如g / h,mg / s等。然而,大多数用户以体积单位来思考和工作。没问题,只要条件得到商定,质量就会转化为体积。按照定义,选择0°C的温度和1,013 bar的压力作为“正常”参考条件,由所用体积单位的基础字母“n”表示(ml n / min,m n / h)。备选方案,温度为20°C,压力为1,013 bar,用于表示“标准”参考条件,由所用体积单位的基础字母“s”表示(ml s/ min,m s/H)。请注意这一点,因为如果不考虑差异,可能会导致7%的错误!

根据定义,sccm,slm或scfh中的前缀“s”指的是“标准”条件101.325kPa绝对压力(14.6959psia)和温度0℃(32°F)。

容积测量装置,如可变面积计或涡轮流量计,无法区分温度或压力变化。质量流量测量需要额外的传感器用于这些参数,流量计算机需要补偿这些过程条件的变化。热质量流量计几乎对温度或压力的变化不敏感。

质量流量计多久进行一次校准检查?

质量流量仪表,实际上是所有过程仪表,都会受到安装过程条件的影响。温度、电子元件公差偏移、随时间累积的污染(甚至非常轻微)以及其他因素都会影响仪器的准确性。如果不进行重新校准,您的仪器应至少经常进行校准检查。但多久一次?

由于每种应用的性质不同(条件,运行时间等),校准可持续三年或三个月。中隆计控质量流量仪器没有指定的校准到期日。我们建议我们的仪器每年都要进行校准。但是,根据应用条件和公司质量程序,每个客户必须确定何时需要对流量计进行重新校准。经过适当校准的仪器将更准确,更可靠,有助于确保一致性,并有助于提高产量。

可以考虑进行现场校准检查以减少停机时间和成本。

质量流量计适用的场景

质量流量计使用场景非常广泛,本篇文章主要介绍其适用于测量哪些介质:

  1. 清洁油品:涡轮流量计、浮子流量计、科里奥利质量流量计均可以测量油品,但科里奥利质量流量计可直接测量质量和密度,而且精度更高;
  2. 腐蚀性物质:浮子流量计、超声波流量计、涡轮流量计均可测量腐蚀性介质,但质量流量计可直接测量质量和密度,而且精度更高;
  3. 清洁气体:涡轮流量计、浮子流量计、热式流量计、差压流量计均可测量清洁气体,质量流量计精度更高;
  4. 水:绝大多数流量计均可测量;
  5. 低温环境:涡轮、差异、质量流量计均可以在低温状态下测量;
  6. 混合气体:差压流量计、质量流量计可计量。质量流量计不限流体纯度影响,可质量测量出质量流量;
  7. 混合液体:超声波流量计、电磁流量计、质量流量计均可计量。质量流量计不限流体纯度影响,可质量测量出质量流量;
  8. 高粘度流体:差压流量计、电磁流量计、质量流量计均可计量。

质量流量计技术概要

科里奥利质量流量计如何工作

科里奥利质量流量计测量由质量移向(或远离)旋转中心引起的加速度产生的力。当骑行旋转木马时,可以体验到这种效果,其中朝向中心移动将导致人必须“倾斜”旋转以保持平衡。与流量计有关,可以通过将水流入柔性软管环中来证明这种效果,该软管在双手前方在体内前后“摆动”。由于水流向和远离手,因此产生相反的力并导致软管扭曲。质量流量计占所有流量计的21%。

在科里奥利质量流量计中,通过振动流体流动的管产生“摆动”。扭曲量与通过管的流体的质量流速成比例。传感器和科里奥利质量流量计变送器用于测量扭曲并产生线性流量信号。

加号和减号

该技术精度高,可处理卫生用途,经批准用于贸易交接,高可靠性和低维护。对于用于产生能量的流体,质量流量比体积更重要。这些包括压缩和液化的石油液体和天然气。成本很高,特别是对于4英寸以上的线路尺寸。

如何使用科里奥利质量流量计

科里奥利质量流量计可测量液体的质量流量,如水,酸,腐蚀性物质,化学物质和气体/蒸汽。由于测量质量流量,测量不受流体密度变化的影响。使用科里奥利质量流量计测量气体/蒸汽流量时要特别小心,因为流量范围内的流量往往较低(精度降低)。而且,在气体/蒸汽应用中,可能发生流量计及其相关管道上的大压降。

该流量计可应用于小于6-12英寸管道中的卫生,低温,相对清洁和腐蚀性液体和气体/蒸汽。一般应用包括水,废水,采矿,矿物加工,电力,纸浆和造纸,石油,化学和石化行业。结构材料通常限于不锈钢和哈氏合金C.直管设计可用于测量一些脏污和/或磨蚀性液体。

科里奥利质量流量计的许多应用都出现在化学过程中,在这些过程中,流体可能具有腐蚀性,并且难以测量。此外,对密度的相对不敏感性允许科里奥利质量流量计应用于流体的物理性质未众所周知的应用中。这些流量计还可用于大多数行业中的化学进料系统。

使用的行业

从高到低的顺序是工业,化学,石油和天然气,食品和饮料,制药,纸浆和造纸,电力,金属和采矿,水和废水,其他所有其他行业少量。

科里奥利质量流量计的应用注意事项

如果压降是可以接受的,则在其流量范围的上部操作科里奥利质量流量计,因为在低流速下操作会降低精度。请注意,高粘度流体会增加流量计的压降。对于液体流量,确保流量计完全充满液体。使用科里奥利质量流量计测量气体/蒸汽流量时要特别小心。特别注意安装,因为管道振动会导致操作问题。

在线密度计的分类与选型参考

本文从工作原理出发,简单介绍了目前在用的各种在线密度测量仪表。并简单阐述了各种在线密度计的优缺点,以及应用领域。为工业企业用户选用在线密度计时提供一些参考。

一、音叉密度计
工作原理:音叉密度计传感器根据振动原理而设计,此振动元件类似于两齿的音叉,叉体因位于齿根的一个压电晶体而产生振动,振动的频率通过另一个压电晶体检测出来,通过移相和放大电路,叉体被稳定在自然谐振频率上。当液体流经叉体时,振动发生改变,引起谐振频率变化,从而通过电子处理单元计算出准确的密度值。
优点:安装简单,即插即用,免维护。可以测量含有固体或气泡的混合介质密度。
缺点:该密度计用于测量易结晶、结垢介质时效果不理想。
典型应用:石油化工行业、食品酿酒业,制药行业、有机和无机化学工业以及矿物加工(如粘土、碳酸盐、硅酸盐等)。主要应用于以上行业中的多产品管道中的界面检测 ,麦芽汁浓度(酿酒),酸碱浓度控制,糖精炼的浓度,搅拌混合物的密度检测。反应釜终点检测,离析器界面检测等。

二. 科氏力在线密度计
工作原理:测量管连续地以一定的共振频率进行振动,振动频率随流体的密度变化而变化,因此共振频率是流体密度的函数,通过测量共振频率即可准确获得流体的密度。在密度测量的同时还可以根据科里奥利力原理直接测量封闭管道内流体的质量流量。
优点:质量流量计可以同时测量质量流量与密度、温度。而且测量精度较高,运行稳定。因此被广泛用于石油化工领域的生产工艺过程的流量和密度检测与控制。
缺点:价格比较高,用于测量有颗粒性介质时,易磨损和堵塞。
典型应用:在石化行业可广泛应用于石油、炼油、调油、油水介面检测;在食品工业用于葡萄汁、番茄汁、果糖浆、植物油及软饮料加工等生产现场;奶制品业;造纸业;黑浆、绿浆、白浆、碱溶液的测试;酿酒酒精度;化工类的尿素、清洁剂、乙二醇、酸碱及聚合物密度的测试。还可应用于采矿盐水、钾碱、天然气、润滑油、生物制药等等行业。

三.差压式密度计
测量原理:差压式密度计是通过液柱产生的重力差△P=ρgh,当h一定时,差压变送器测出的差压值除以重力加速度和长度就得到密度值。
优点:差压式密度计是一款简单、实用、性价比高的产品。
缺点:该产品对安装时的垂直度要求较高,存在误差大、测量不稳定等缺点。
典型应用:
制糖业与酿酒业:榨取果汁、糖浆、葡萄汁等,酒精GL度、乙烷乙醇界面等
奶制品业:炼乳、乳糖、乳酪、干乳酪、乳酸等
采矿:煤、钾碱、盐水、磷酸盐、该化合物、石灰石、铜等
炼油:润滑油、芳香剂、燃油、植物油等
食物加工:番茄汁、果汁、植物油、淀粉乳、果酱等
纸浆与造纸业:黑浆、绿浆、纸浆清洗、蒸发器、白浆、苛性碱等
化工:酸、烧碱、尿素、清洁剂、聚合物密度、乙二醇、氯化钠、氢氧化钠等
石化:天然气、油气水洗、煤油、润滑油、油/水界面

四.放射性同位素密度计
工作原理:放射性同位素密度计的仪器内设有放射性同位素辐射源。它的放射性辐射(例如γ射线),在透过一定厚度的被测介质后被射线检测器所接收。当介质的厚度一定时,对射线的衰减量仅是该介质物质密度的函数。通过仪表内部的运算即可得出其密度值
优点:放射性密度计可以在不接触被检测对象,特别是在高温、高压、高腐蚀性和有毒的情况下,对容器内的物料密度等参数进行测量。
缺点:是管道内壁结垢及磨损将引起测量误差、审批程序繁琐、管理与检查严格。
典型应用:石化和化工、钢铁、建材、有色等工矿企业,用于检测液体、固体(如气载煤粉)、矿浆、水泥浆等物质的密度。适用于工矿企业在线要求,尤其适用被测物粗糙坚硬、强腐蚀性和高温、高压等复杂、恶劣工况条件下密度的测量

五.超声波密(浓)度计
工作原理:超声波密(浓)度计是基于超声波在液体中的传导速度来测量液体密度的。理论和实验证明:超声波在特定的温度下,在特定的浓度或密度的液体中传递的速度是确定的,液体的浓度变化则超声波的传导速度相应改变。液体中超声波的传导速度是液体弹性模数和密度的函数,因而液体在一定温度下超声波在其中的传导速度的不同则反映了液体浓度或密度的相应变化。这样,当仪表的超声波传感单元给出一个超声波信号并测量出其在过程液体中的传递速度及液体当前温度时,仪表即可通过这些浓度与温度、速度等相关数据的运算,精确求出当前的浓度或密度值。
优点:超声波检测不受介质的浊度、色度及电导率的影响,也不会受流态及杂质的干扰。
缺点:该产品价格比较高,而且测量受气泡影响比较大,还存在自身电路的局限和工业现场的环境干扰,该产品的精度还有待提高。
典型应用:化工、石化、纺织、半导体、钢铁、食品、饮料、制药、酒厂、造纸、环保等行业。主要测量下列介质的浓度或密度以及有关监测控制:酸碱盐类;化工原料和各类油品;果汁、糖浆、饮料、麦芽汁;各种酒类及制酒原料;各类添加剂;油品和物料输运切换;油水分离和测量;各类主辅料组分监控。

流量计选型要点-介质

    生产现场需要计量的介质是不一样的,现就不同介质的流量计的选型作一个简单介绍。
一、自来水大流量计量仪表的选型:
适用选型为电磁流量计、超声波流量计。其他诸如涡街流量计、孔板流量计等都已淡出此应用领域,这两类流量计是该行业最主要的计量仪表。特别应该提到的是对于超大型管道(DN500以上)的流量计应用大连大洋伯斯特电子有限公司DS-CF超声波插入式流量计和DS-BBF插入式电磁流量计性能价格比更优。
二、污水、纸浆等浑浊液体的计量仪表选型:
可采用多普勒超声波流量计及电磁流量计。但在选用电磁流量计时要考虑液体中不含较多空气或气泡。
三、带有较多气泡的液体的计量仪表选型:
可选用多普勒超声波流量计,使用该类型的流量计测量带有气泡的流体,效果十分好。
四、纯净水、除盐水等电导率低的流量仪表选型:
超声波流量计非常适合测量这类流体。如使用DS-WJF、DS-WJP外夹式超声波流量计除安装方便外,还不污染被测液体。
五、酸、碱液等强腐蚀性介质的流量仪表选型:
1、抗酸碱内衬的电磁流量计。

2、外夹式超声波流量计。
六、砂浆、电粉浆等大浓度、固体颗粒含量大的介质的流量仪表的选型:电磁流量计。
七、石油、柴油等油品介质的流量仪表选型:超声波流量计。
八、气体流量计的选型:1、超声波气体流量计。2、涡街流量计。如气体温度超过300℃,可选气压式流量计。

涡街流量计

涡街流量计

涡街流量计是根据卡门(Karman)涡街原理研究生产的测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标况的体积流量或质量流量的体积流量计。主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸汽等多种介质。 其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小。仪表参数能长期稳定。涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作温度范围内工作。有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想的测量仪器。

技术指标

测量介质: 气体、液体、蒸汽
连接方式:法兰卡装式、法兰式、插入式
口径规格 法兰卡装式口径选择 25,32,50,80,100
法兰连接式口径选择 100,150,200
流量测量范围 正常测量流速范围 雷诺数1.5×104~4×106;气体5~50m/s;液体0.5~7m/s。
正常测量流量范围 液体、气体流量测量范围见表2; 蒸汽流量范围见表3。
测量精度 1.0级 1.5级
被测介质温度:常温–25℃~100℃,高温–25℃~150℃ -25℃~250℃
输出信号 脉冲电压输出信号 高电平8~10V 低电平0.7~1.3V
脉冲占空比约50%,传输距离为100m
脉冲电流远传信号 4~20 mA,传输距离为1000m
仪表使用环境 温度:-25℃~+55℃ 湿度:5~90% RH50℃
材质 不锈钢,铝合金
电源 DC24V或锂电池3.6V
防爆等级 本安型iaIIbT3-T6,防护等级 IP65。

产品特点

结构简单而牢固,无可动部件,可靠性高,长期运行十分可靠。
安装简单,维护十分方便。
检测传感器不直接接触被测介质,性能稳定,寿命长。
输出是与流量成正比的脉冲信号,无零点漂移,精度高。
测量范围宽,量程比可达1:10。
压力损失较小,运行费用低,更具节能意义。
在一定的雷诺数范围内,输出信号频率不受流体物理性质和组份变化的影响,仪表系数仅与旋涡发生体的形状和尺寸有关,测量流体体积流量时无需补偿,调换配件后一般无需重新标定仪表系数。
应用范围广,蒸汽、气体、液体的流量均可测量。
检定周期为二年。
涡街流量传感器应用内径范围为25-300mm(满管式)
插入式涡街流量传感器应用内径范围为350-1200mm(插入式)。
满管式测量液体精度为1%
测量蒸汽和气体精度为1.5%[3]
插入式测量液体精度为2%
测量蒸汽和气体精度为2.5%
被测介质温度为-20~150℃、-40~250℃、+100~350℃(仅管式)
输出信号为三线制电压脉冲,三线制4-20mA、二线制4-20mA。

安装说明

涡街流量计的安装要求有一定的前后直管段,常见情况如下(D为管道的直径):
管道情况
上游
下游
同心收缩管 全开闸阀
15D
5D
90℃直角弯头
20D
5D
同平面二个90℃弯头
25D
5D
半开闸阀 调节阀
50D
5D
不同平面二个90℃弯头
40D
5D
带整流管束
12D
5D

传感器应安装在水平、垂直、倾斜(液体流向自下而上)的与其通径相同的管道上。传感器的上游 和下2游应配置一定长度的直管段,其长度应符合前直管段15~20D,后直管段5~1OD的要求。[4]
安装液体传感器的附近管道内应充满被测液体。
传感器应避免安装在有强烈机械振动的管道上。
直管段的内径尽可能与传感器通径一致,若不能一致,应采用比传感器通径略大的管道,误差 要≤3%,并不超过5mm。
传感器应避免安装在有较强电磁场干扰、空间小和维修不方便的场合。

安装要求

1、合理选择安装场所和环境。
避开强电力设备,高频设备,强电源开关设备;避开高温热源和辐射源的影响,避开强烈震动场所和强腐蚀 环境等,同时要考虑安装维修方便。
2、上下游必须有足够的直管段。
若传感器安装点的上游在同一平面上有二个90°弯头,则:上游直管段≥25D,下游直管段≥5D 。
若传感器安装点的上游在不同平面上有二个90°弯头,则:上游直管段≥40D,下游直管段≥5D 。
调节阀应安装在传感器的下游5D以外处,若必须安装在传感器的上游,传感器上游直管段应不小于50D,下游应有不小于5D。
3、安装点上下游的配管应与传感器同心,同轴偏差应不小于0.5DN。
4、管道采取减振动措施。
传感器尽量避免安装在振动较强的管道上,特别是横向振动。若不得已要安装时,必须采取减振措施,在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置,并加防振垫。
5、在水平管道上安装是流量传感器蕞常用的安装方式。
测量气体流量时,若被测气体中含有少量的液体,传感器应安装在管线的较高处。
测量液体流量时,若被测液体中含有少量的气体,传感器应安装在管线的较低处。
6、传感器在垂直管道的安装。
测量气体流量时,传感器可以安装在垂直管道上,流向不限。若被测气体中含有少量的液体,气体流向应由下向上。
测量液体流量时,液体流向应由下向上:这样不会将液体重量额外附加在探头上。
7、传感器在水平管道的侧装。
无论测量何种流体,传感器可以在水平管道上侧装,特别是测量过热蒸汽,饱和蒸汽和低温液体,若条件允许蕞好采用侧装,这样流体的温度对放大器的影响较小。
8、传感器在水平管道的倒装。
一般情况下不推荐用此安装方法。此安装方法不适用于测量一般气体、过热蒸汽。可用于测量饱和蒸汽,适用于测量高温液体或需经常清洗管道的情况。
9、传感器在有保温层管道上的安装。
测量高温蒸汽时,保温层蕞多不能超过支架高度的三分之一。
10、测压点和测温点的选择。
根据测量的需要,需在传感器附近测量压力和温度时,测压点应在传感器下游的3-5D处,测温点应在传感器下游的6-8D处。

 

国内外著名的流量计品牌介绍

随着流量计技术的发展,国内一些早期的仪器仪表生产厂家,从引进国外技术到自主研发生产,先后涌现出一批流量计生产厂家,单早期因为技术不成熟生产的产品质量参差不齐。经过近十年的发展一些厂家因为产品不符合市场需求或其他种种原因已经从流量计市场淡出,剩下的经过一次次的技术改良和不断的摸索,在行业中存活下来并且发展壮大,成为国内知名品牌。
阅读更多

广州石化长输管线质量流量计投用

      日前,广州石化原油长输管线末站3台新型大口径质量流量计正式投入数据交接使用。此举不仅实现了原油交接方式的突破和创新,还提升了原油系统的计量准确度和安全性。

 
  据介绍,由于大口径质量流量计还不够成熟,以往石化系统一般采用原油罐检尺或体积式流量计计量,质量流量计一般只用作监督计量的手段。广州石化在原油长输管线末站原设3台体积式流量计,计量准确度为±0.2%,已经不能适应形势的要求。近年来,大口径质量流量计技术日臻成熟,用质量流量计作原油交接的准确性、可靠性不断提高,采用质量流量计作数据交接成为可能。
 
  2013年初,广州石化投资500多万元,在长输管线末站增设了3台CMFHC4质量流量计和一套作为标准流量计进行在线校准的CMFHC3质量流量计,该计量系统经过近一年的试运行和数据核查、对比,具备了作为华德公司和贮运部原油计量交接的条件,并于2月28日正式投入使用。此举不仅使原油系统的计量准确度得到大幅提升,还实现了长输管线末端的流量、压力、温度等参数及时传输到首站,使首站能随时了解长输管线参数的运行情况,提升了长输管线的安全性。 

西门子推出超紧凑型科里奥利质量流量计

       科里奥利质量流量计设计紧凑、结构轻巧,测量精度高达 0.1%

       具有内置变送器功能的Mini Flow Link(迷你流量数据链接),可实现快速数据传输,安装灵活,适用于有限空间的应用

       可简便、经济地集成到任何过程控制系统中

  西门子近日推出了设计紧凑、结构轻巧的Sitrans FC410科里奥利质量流量计,其测量精度高达 0.1%。该流量计外形尺寸仅为265(长)x280(高)x90(宽)mm,型号最小的一款(DN15)重量仅为 4.6 公斤,是机器设备生产制造以及框架式安装设备的理想选择。Sitrans FC410流量计集众多优点于一身:设计小巧、精度高、防护等级高达IP67,且功能多样化,几乎适合在所有类型的设备中使用,即使在有限的空间里,也能轻松安装。
  凭借全新Mini Flow Link(迷你流量数据链接)理念,西门子成功地将变送器功能内置于传感器中。数字化的MFL允许采用更紧凑的设计方案,而不会导致额外的装配工作。因此,Sitrans FC410的灵活性足以满足在狭小的空间内安装的苛刻条件,同时还能保证测量精度和可靠性不受任何影响。MFL每隔10毫秒即可完成一次信号更新,速度极快,不仅能够提供流量数据,还提供质量、体积、密度以及介质温度等多项数据。由西门子开发的创新CompactCurve传感器设计,凭借稳定的基准点、较低的压力损耗以及对过程噪音和设备振动的强大抗干扰能力,确保设备获得极高的可靠性。因此,Sitrans FC410特别适合在苛刻条件下使用,以满足在测量密度和质量时对精度和可靠性的严格要求。该流量计能够在确保测量精度不受任何影响的情况下,在高达100巴的压力下以及-50℃~+200℃的温度范围内工作。Sitrans FC410已经通过3A、EHEDG以及FDA等多项重要标准的认证,适用于制药企业和食品饮料业。
  此外,Sitrans FC410还能通过多点可寻址网络通信协议(ModBus)RTU485,实现与Simatic及所有其它过程控制系统的通信,并轻松集成到现有系统和新的系统中。该流量计对安装和调试的要求非常简单,仅需在控制系统中进行很少的编程,即可一次性完成全部配置工作。如果更换流量计或连接更多流量计,可自动复制用户设置,使用户高枕无忧。

安徽省气体流量仪表抽样合格率为80%

安徽省质监局日前通报2014年气体流量仪表产品省级监督抽查结果,抽查了合肥、铜陵、池州3市9家气体流量仪表生产企业,共抽取10组样品,8组样品合格,抽样合格率为80%。

    此次抽查,依据《安徽省气体流量仪表产品质量监督抽查实  施细则》(细则制定的依据为GB/T 6968-2011《膜式燃气表》的要求,对膜式燃气表产品的示值误差、压力损失、密封性试验等13个项目进行了检验。依据JJG 897-1995《质量流量计》和GB/T 9249-1999《涡街流量传感器》的要求,对气体流量计的示值误差、重复性等7个项目进行了检验,其中气体质量流量计的检验项目为:外观、耐压强度、基本误差、重复性4个项目)。所抽查的产品属于计量器具制造生产许可证审批的项目。

    抽查发现,标称合肥波普仪表有限公司生产的合仪涡街流量计(标称规格型号 LUVB-03-05-1 标称生产日期(批号)2013.12)、标称合肥中亚传感器有限责任公司生产的涡街流量计(标称规格型号 ZYLUD-3-05F-112 标称生产日期(批号)2014.04)不合格,不合格项目主要为基本误差、线性度、重复性。