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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

        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

        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生一個效應。此作用在測量管上,但在上下兩支管上所產生的的方向不同,管的直管部分產生不同的附加運動,即產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

        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


        圖15 傳感器輸出信號

        4. B形管

        如圖16所示,流量測量系統由兩個相互平行的B形管組成。被測流體經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,以某一穩定的諧波頻率驅動測量管振動。在測量管產生向外運動時,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,旋轉運動在端區被抑制因而集中在節點附近。


        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

        在測量管產生向內運動時,如圖17b所示,則相反的情況發生。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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