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科氏力質量流量計的工作原理和典型結構特性

作者： 時間：2013-09-10 來源：網(wǎng)絡 收藏


圖9 U形管工作原理

測量管扭曲的程度，與流體流過測量管的值來質量流量成正比，在驅動點兩側的測量管上安裝電磁感應器，以測量其運動的相位差，這一相位差直接正比于流過的質量流量。

在雙U形測量管結構中，兩根測量管的振動方向相反，使得測量管扭曲相位相差180度，如圖10所示。相對單測量管型來說，雙管型的檢測信號有所放大，流通能力也有所提高。


圖10 測量管變形示意圖

3． 雙J形管質量流量計

如圖11所示，兩根J形管以管道為中心，對稱分布；安裝在J形部分的驅動器使管子以某一固定的頻率振動。


圖11 J形管質量流量計結構

其工作原理如圖12所示，當測量管中的流體以一定速度流動時，由于振動的存在使得測量管中的流體產(chǎn)生一個科氏力效應。此科氏力作用在測量管上，但在上下兩支管上所產(chǎn)生的科氏力的方向不同，管的直管部分產(chǎn)生不同的附加運動，即產(chǎn)生一個相對位移的相位差。


圖12 J形管工作原理

在雙J形管測量系統(tǒng)中，兩根管在同一時刻的振動方向相反，加大了其上部與下部兩直管間的相對位移的相位差。如圖13 所示，在流體不流動時，從A、B兩傳感器測得的位移信號的相位差為零。


圖13 無流動時測量管振動狀態(tài)

當測量管內的流體流動時，在驅動其振動的某一方向上，科氏力產(chǎn)生的反作用力在測量管上的影響結果如圖14所示，管1分開和管2靠近時，管1上部運動加快，下部減慢，管2則在相反的方向上同樣上部加快，下部減慢；結果在上部和下部安裝的傳感器測得的信號之間存在一個相位差，如圖15所示。這個信號的大小直接反映了質量流量。


圖14 有流動時測量管振動狀態(tài)


圖15 傳感器輸出信號

4． B形管質量流量計

如圖16所示，流量測量系統(tǒng)由兩個相互平行的B形管組成。被測流體經(jīng)過分流器被均勻送入兩根B形測量管中，驅動裝置安裝在兩管之間的中心位置，以某一穩(wěn)定的諧波頻率驅動測量管振動。在測量管產(chǎn)生向外運動時，如圖17a所示，直管部分被相互推離開，在驅動器的作用下回路L1'和L1''相互靠近，同樣回路L2'和L2''也相互靠近。由于每個回路都由一端固定在流量計主體上，旋轉運動在端區(qū)被抑制因而集中在節(jié)點附近。


圖16 B形管質量流量計結構

而回路中的流體在科氏力作用下示的回路L1'和L1''相互靠近的速度減慢，而另一端L2'和L2''兩回路相互靠近速度增加。


圖17 B形管工作時的受力狀態(tài)

在測量管產(chǎn)生向內運動時，如圖17b所示，則相反的情況發(fā)生。直管段部分在驅動力的作用下相互靠近，而兩斷面上的兩回路朝相互離開的方向運動。管道內流體產(chǎn)生的科氏力疊加在這個基本運動上會使L1'和L1''兩回路的分離速度加快，而使L2'和L2''兩回路的分離速度減小。

通過在端面兩回路之間合理的安裝傳感器，這些由科氏力引入的運動就可用來精確測定流體的質量流量。

5． 單直管形質量流量計

這種流量計的結構如圖18所示，測量系統(tǒng)由一兩端固定（法蘭）的直管及其上的振動驅動器組成。


圖18 單直管質量流量計結構

在管中流體不流動時，驅動器使管子振動，管中流體不產(chǎn)生科氏力，A、B兩點受力相等，變化速度相同，如圖19b所示。


圖19 單直管質量流量計工作原理

當測量管中流體以速度V在管中流動時，由于受到C點振動力的影響（此時的振動力是向上的），流體質點從A點運動到C點時被加速，質點產(chǎn)生反作用力F1，使管子向上運動速度減慢；而在C點到B點之間，流體質點被減速，使管子向上的運動速度加快。結果在C點兩邊的這兩個方向相反的力使管子產(chǎn)生一個變形，這個變形的相位差與測管中流體流過的質量流量成正比。

6． 雙直管形質量流量計

圖20 雙直管質量流量計結構


圖20 雙直管質量流量計結構

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