?!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "//www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd"> 云南快乐十分基本走势:高压气体流量测量中流量计的选择和应?- 工程应用 - 广东快乐十分走势图云南快乐十分走势广东快乐十分走势图云南快乐十分一定牛云南快乐十分单双
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云南快乐十分基本走势: 高压气体流量测量中流量计的选择和应?/h1>
2014/11/13 21:35:44  来源?/span>计测网通讯?/a> 

广东快乐十分走势图 www.4sny7.cn   于婷婷,刘刚,杨桂兰,杨家艾

  (华北光电技术研究所,北?00015)

  摘要:结合高压气体流量测量的实际使用情况,根据使用对象和范围,对几种适合工作要求的流量计的特点进行了分析比较,重点介绍了热式质量流量计和Coriolis力质量流量计的原理,以及它们在研制工作中的应用情况和需要注意的问题?/p>

  0引言

  节流制冷型红外制导导弹多采用高压气体作为气源工作,由于发射装置或者弹上携带的高压气体都是有限的,所以制冷器工作时的气体消耗量对整个制冷系统设计非常关键。同时,在大功率制冷器中气体的消耗量和制冷功率紧密相关。因此,研制准确方便的用于气体流量测量的流量计是十分必需的。文中对可用于气体流量测量的几种流量计的特点进行了分析,结合实际使用情况(高压力、小量程、小管径),比较了几种适合工作要求的流量计各自的适用范围,重点介绍了可用于高压气体直接测量的热式质量流量计和Coriofis力质量流量计?/p>

  1初步分析

  流量测量方法和仪表种类繁多,分类方法也很多。迄今可供工业用的流量仪表种类达60种之多?rsquo;一3],其原因就在于至今还没找到一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表,所需要的小量程小管径高压力就是一种比较苛刻的使用要求,不过使用气体为高纯度的,因此不必考虑长期工作结垢影响等因素?/p>

  为了测量高压气体的流量,有两种方式可以考虑:(l)收集高压气体膨胀后的低压气体,测量其流量;(2)直接在高压气体管路上进行测量。方?测量低压气体流量容易实现,但是需要制造密封仓,而且必须保证密封有效,每次测量中都需要检验,因此使用中不是很方便,早期研制工作中一直采用此方法,对低压气体的测量方法很多,最常用的方法有涡轮流量计、浮子流量计与热式流量计等,测量之后一般往往需要进行必要的修正。方?测量简便,但是能实现高压气体测量的方法比较少,主要有CorioliS质量流量计、高压热式流量计和超声波流量计几种方式?/p>

  质量流量计分间接?推导?和直接式两类。间接式必须先测量体积流量再乘被测流体的密度,通过密度计和乘法器实现,这种仪表称为间接式质量流量计或推导式质量流量计。众所周知,介质密度随着压力、温度的变化而异,在变动工况下采用固定的密度值将带来较大的质量流量测量误差,故必须进行参数补偿,据此发展了温度、压力补偿式流量计。检测出被测流体的温度、压力,然后按一定的数学模型自动换算出相应的密度值,得到密度值与容积流量值的乘积便可实现质量流量测量,故称为温度、压力补偿式质量流量计。而直接检测与质量流量有关的量来反映质量流量大小的流量计称为直接式质量流量计,CoriofiS质量流量计就是一种典型的直接式质量流量计?/p>

  超声流量计是通过检测流体流动对超声?或超声脉?的作用以测量流量的仪表。与电磁流量计一样,因仪表流通通道未设置任何阻碍件,均属无阻碍流量计,是适于解决流量测量困难问题的一类流量计,优点是可做非接触式测量、为无流动阻挠测量,无压力损失。但是超声波测量方法目前一般不适用?5Inm以下口径的管道流量测量,因此不符合使用要求?/p>

  在选择流量计之前,必须充分了解各种流量测量方法和各种流量计的特性。在测量流量时,事先要分析测量条件,选用测量方法适合于这些条件的流量计?/p>

  2原理介绍

  下面分别分析使用中用到的几种流量计的原理和特?

  2.1浮子流t?/strong>

  又称转子流量计,是变面积式流量计的一种,在一根由下向上扩大的垂直锥管中,圆形横截面的浮子的重力是由流体动力承受的,从而使浮子可以在锥管内自由地上升和下降。它是应用范围很广的一类流量计,特别在小、微流量方面有举足轻重的作用。优点是结构简单、使用方便,缺点是耐压力低,适用于小管径和低流速,压力损失也较低。浮子流量计的量程比一般为10:1?/p>

  2.2涡轮流t?/strong>

  涡轮流量计是速度式流量计中的主要种类,它采用多叶片的转子(涡轮)感受流体平均流速,从而推导出流量或总量的仪表。具有重复性好、无零点漂移、抗干扰能力好、范围度宽等优点,但用来测量低压排气的累积流量时,同样不能直接使用于高压气体测量?/p>

  2.3CorioliS力质t流且?/strong>

  它是利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中,产生与质量流量成正比的Coriblis力原理制成的一种直接式质量流量仪表[4]。如?所示,当质量为m的质点以速度。在对P轴作角速度田旋转的管道内移动时,质点受到两个分量的加速度及其力。其?法向加速度即向心力加速度ar,其量值等于扩r,方向朝向P?切向加速度a:即Coriolis加速度,其量值等?柳,方向与ar垂直。由于复合运动,在质点的at方向上作用着Coriulis力Fc=2曲m,管道对质点作用着一个反向力一Fc=一2wm。当密度为p的流体在旋转管道中以恒定速度。流动时,任何一段长度公的管道都将受到一个△Fc的切向Coriolis力,?

  式中:A为管道的流通内截面积。由于质量流量计流量?input src="//editer.jlck.cn/files/file/2012/6/2(139).png" type="image" />

  因此,直接或间接测量在旋转管道中流动流体产生的CoriohS力就可以测得质量流量,这就是CorioliS力质量流量计的基本原理。然而通过旋转运动产生Coriolis力是困难的,目前产品均代之以管道振动产生的,即由两断端固定的薄壁测量管,在中点处以测量管谐振或接近谐振的频率(或其高次谐波频率)所激励,在管内流动的流体产生Coriolis力,使测量管中点前后两半段产生方向相反的挠曲,用光学或电磁学方法检测挠曲量以求得质量流量?/p>

  又因流体密度会影响测量管的振动频率,而密度与频率有固定的关系,因此Coriolls力质量流量计也可测量流体密度。Coriofis力质量流量计由流量传感器和转换器(或流量计算机)两部分组成。图3为流量传感器的结构图,主要有由测量管及其支撑固定桥架、测量管振动激励系统中的驱动线圈A、检测测量管挠曲的光学检测探头或电磁检测探头B、修正测量管材料杨氏模量温度影响的测温组件等组成。转换器主要由振动激励系统的振动信号发生单元、信号检测和信号处理单元等组?流量计算机则还有组态设定、工程单位换算、信号显示和与上位机通信等功能?/p>

  下面以这种O形测量管质量流量计为例子解释这种流量计的原理:这种流量计的结构如图3所示,驱动器放在直管部分的中间位置,当管中流体以一定速度流动时,由于驱动器的振动作用,使管子分开或靠近?/p>

  如图4所示,当管子分开时,在振点前的流体中产生的Coriohs力与振动力方向相反,减慢管子的运动速度;而在振点之后管中流体产生的科氏力与振动方向相同,加快管子的运动速度。当驱动器使管子靠近时,如图5,则产生相反的结果。在A、B两点的传感器可测的两处管子运动的相位差,由此可得到流过测管中流体的质量流量?/p>

  Coriofis力质量流量计的出现比较晚,直?0年代中期,才由美国高?MieroMotion)公司首先推向市场。到80年代中后期各国仪表厂相继开发,我国Coriofis质量流量计的应用起步较晚,近年有几家制造厂(如太行仪表厂)自行开发供应市场?/p>

  Coriolis力质量流量计从原理上讲需要一定的气流速度,因此不是很适用于特别小的流量测量,大部分名义量程在Zk岁而n以上?/p>

  以下说明一下Coriofis力质量流量计测量中的主要环境影响因素:

  从原理上讲,测量管所受科氏力的大小只与流体的质量流量有关,与流体密度、粘度无关。但密度的变化会带来附加的惯性力;而粘度的变化时测量管的内壁附着层不同,产生不同的边界层效应。结果引起测量管的质量分配不稳定,对测量结果的准确度带来影响。壁厚增加使管子更具有刚性,也增加了流动时管子的固定质量,减少了流体中夹杂气体时,由于其分布的不均匀引起比重变化对管子振动的影响,同时提高测量管耐压、耐磨性,但会降低系统弹性,影响测量的灵敏性?/p>

  温度影响:介质温度或环境温度变化会改变测量振动管的杨氏模量和影响零漂的结构等各种因素。大部分型号仪表对杨氏模量的温度系数经电子线路补偿以减少其影响量;

  零点漂移是受振动管几何形状和结构件的非对称性所形成,是不能再现的,因此尚难减小消除。然而杨氏模量的温度系数是一个统计量,因测量管材料批号和热处理等工艺的不一致性,有一定幅度范围。有可能补偿不足或过渡,不可能全部补偿为零。各制造厂所提供流体工作温度范围仅根据仪表材料结构等因素来确定的,并不意味着再次在此范围内保持常温下校准的性能。仅有少数制造厂能提供仪表的温度影响量,如MicroMotion公司?/p>

  英国NEL曾对90年代初国外市场上多家制造厂Coriolis力质量流量计的温度影响量做过实流试验。结果表明温度对Coriolis力质量流量计的零漂影响还是比较大的。压力影?流体静压增大会使测量振动管呈绷紧现象,压力效应虽然影响量很小,但是使用时静压与校准时相差很大时,对于高精仪表还是不容忽视的。压力影响量取决于测量管管径、壁厚和形状,小口径仪表

  由于壁厚管径比大,影响量?大口径仪表则壁厚管径比小,影响量大?/p>

  2.4热式质一流t?/strong>

  热式质量流量计是利用传热原理,即流动中的流体与热?流体中加热的物体或测量管外加热体)之间热量交换关系来测量流量的仪表,过去称量热式流量计,当前主要用于测量气体。热分布式热式质量流量计可测量低流速的(气体0.02~2而s)微小流量;浸入式热式质量流量计可测量低~中偏高流?气体2一60而s),插入式热式质量流量计更适合于大管径。热式质量流量计无活动部件,无分流管的热分布式仪表无阻流件,压力损失很小;带分流管的热分布式仪表和浸入性仪表,虽在测量管道中有阻流件,但压力损失也不大。热式质量流量计使用性能相对可靠。与推导式质量流量仪表相比,不需温度传感器,压力传感器和计算单元等,仅有流量传感器,组成简单,出现故障概率小。但热式质量流量计响应时间长,不适应流量急剧变化的流量测量。若作流量急剧变化的流量测量,应了解热式质量流量计的响应性,以保证能跟随上流量的快速变化?/p>

  另外被测量气体性质变化较大的场所,因cp值和热导率变化,测量值会有较大变化而产生误差。图6热分布式式流量计工作原理不同气体间流量换?有些制造厂的使用说明书给出以空气为基数的转换系数F,但因还有热导率等其他因素,换算后精度要降低些。表1给出若干气体按摩尔定压比热容直接计算和若干制造厂提供的转换系数?/p>

  各厂提供的转换系数对于单双原子气体差别较小,仅百分之几,但是在不同气体的测量中必须注意转换系数这个问题?/p>

  3直接对离压气体进行测t的流t计选型

  为了研制工作的进行,准备选取采用一种直接对高压气体进行测量的流量计。通过比较认为,热式质量流量计和Coriofis力质量流量计能满足高压使用要求?/p>

  对这两种流量计进行比较,热式质量流量计的缺点是量程比还比较小,并且不同的气体需要分别进行标定或者测量后换算,不适用多种气体的测量,并且在实际应用中希望量程比能大一些,以满足不同项目的不同测量需求,否则就需要几台不同流程的流量计组合后切换使用。另外,从测量精度这个角度考虑,热式质量流量计的名义精度一般在1%,而Coriolis力质量流量计可达?%0左右。经比较,选用的Coriofis力质量流量计,流量范围小?000留而n,量程比高达?:1,完全合乎使用要求。目前较明显的问题是压力或者温度变化引起的零点飘移,在目前的工作环境中零点漂移的测量值小?.891而n。从一段时间的应用来看,认为这种流量计能较好的满足使用要求?/p>

  如果有项目需要测?.1一IL/而n(质量流量大约0.1一2岁min)的流量,还是需要另外选取可以测量这种小流量的高压热式流量计?/p>

  4结论

  Coriofis力质量流量计使用方便,量程比大,一般不需要额外对所测量介质的温度压力密度等参数进行修正,对研制过程中要测量各种压力下变化很大的流量很有利,并且不用专门密封舱,提高了测量准确性,且减少了实验中的工作量?/p>

  热式质量流量计也具备足够的压力要求和使用精度,如果在极微小流量测量中需要应用,也可选择合适的产品。涡轮流量计、浮子流量计和热式流量计都可应用于收集高压气体膨胀后的低压气体的流量测量,但是如果需要高的准确性一般需要进行合理修正?/p>

  需要说明的是,无论采用收集高压气体膨胀后的低压气体进行测量还是直接在高压管路上进行测量都存在一个共同问?利用气体进行工作的组件的实际流量和测量值不同步的问题。因为流量计和组件必须在测量系统中分别处于流动的上下?mdash;在高压管路上进行测量则流量比组件实际工作流量提前,收集测量低压气体的流量则比实际作流量滞后,虽然累计流量完全不受影响,但是在很短的时间内瞬时流量发生急剧变化的测量中这个问题不能不考虑,必须通过其它方法进行修正?/p>

  参考文?

  [l]蔡武昌,应启?新型流量检测仪表[M].北京:化学工业出版社,2006.

  [2]李良贸,张以?温度、压力、流量、液位常用测量仪表实用指南【M].北京:中国计量出版社,1988.

  [3]苏彦?流量计量与测试[M].北京:中国计量出版社,1992.

  [4]肖素琴,韩厚?质量流量计[M].北京:中国石化出版社,1999.

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