質(zhì)量流量計(jì)是滿足關(guān)鍵流程需求

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來源：上海自動(dòng)化儀表有限公司作者：發(fā)表時(shí)間：2018-08-21 09:27:22【小中大】

新一代科里奧利質(zhì)量流量計(jì)正迅速成為工業(yè)過程中質(zhì)量流量測量和控制的首選技術(shù)。對(duì)于潛在的新用戶，我們上海自動(dòng)化儀表股份有限公司提供了大規(guī)模計(jì)量功能的重點(diǎn)，重點(diǎn)是科里奧利技術(shù)。

質(zhì)量流量計(jì)是滿足關(guān)鍵流程需求

許多工業(yè)過程可以受益于基于計(jì)量質(zhì)量流量的流量測量和控制，單位為磅/小時(shí)。無論測量流體的溫度或壓力，流動(dòng)剖面或其他變量（例如其密度或粘度）的變化如何，一磅液體或氣體都是磅，所有這些變量都會(huì)對(duì)體積計(jì)的精度產(chǎn)生影響。

結(jié)合了差壓，壓力和溫度傳感器，以及確定質(zhì)量流量的計(jì)算邏輯。節(jié)省的原因是需要更少的變送器，接線和過程穿透。

測量質(zhì)量流量為化工，食品和飲料，石化，紙漿和造紙，石油精煉，制藥，水或廢水處理等行業(yè)提供價(jià)值數(shù)千美元的加工改進(jìn)潛力。典型應(yīng)用包括配料和混合操作，容器的精確灌裝，計(jì)費(fèi)和保管轉(zhuǎn)移，以及改進(jìn)的過程控制本身。

近年來，質(zhì)量流量計(jì)設(shè)計(jì)取得了很大進(jìn)展，特別是采用推理，熱質(zhì)量和科里奧利計(jì)量技術(shù)的流量計(jì)。供應(yīng)商可以指出越來越多的成功安裝，證明了它們的價(jià)值。它將向流程或儀器工程師和工廠經(jīng)理支付費(fèi)用，以便及時(shí)了解可用的技術(shù)并利用該技術(shù)。

推理與直接質(zhì)量流量計(jì)量

科里奧利儀表固有地直接測量質(zhì)量流量（見側(cè)欄）。它們還可以提供體積流量，流體密度和溫度的讀數(shù)。熱質(zhì)量流量計(jì)也可直接讀取質(zhì)量流量單位。

在這種儀表可用之前，質(zhì)量流量測量的唯一實(shí)際答案是使用體積計(jì)并使用密度計(jì)校正其測量流體密度的讀數(shù)。

在許多方面，對(duì)于所有類型的儀表測量體積和密度，儀器解決了基本方程：

質(zhì)量流量，in.-lbs / hr =以加侖/小時(shí)為單位的體積流量×以lbs /加侖為單位的密度。

當(dāng)然，質(zhì)量可以是其他單位，例如克或千克（kg），以及時(shí)間，分鐘或秒。

熱質(zhì)量流量計(jì)提供質(zhì)量流量的直接測量，特別適用于確定低流量的氣體。它們將熱量注入流動(dòng)流中并通過溫度傳感器測量其耗散。

這種推理方法至今仍然適用，必須與超過科里奧利儀表容量的液體質(zhì)量流量一起使用。上海自動(dòng)化儀表股份有限公司給出了一個(gè)具有密度補(bǔ)償?shù)拇蟪叽珞w積流量計(jì)的實(shí)際例子，其中示意圖顯示了在一個(gè)單元中配備伽馬輻射密度計(jì)的磁流量計(jì)。當(dāng)然，電磁流量計(jì)的直徑可達(dá)100英寸或更大。

多變量發(fā)射機(jī)的作用

多變量發(fā)射器，圖1，代表了一種相對(duì)較新的技術(shù)，可以使用推理技術(shù)輕松地測量質(zhì)量流量。在這里，單個(gè)變送器不僅可以測量壓差（體積流量），還可以測量過程壓力和溫度。由于后兩個(gè)變量控制流體密度，它們只是計(jì)算質(zhì)量流量所需的變量。

利用這一事實(shí)，這些發(fā)射器還包含基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公式確定質(zhì)量流量所必需的計(jì)算邏輯。這些變送器的流量計(jì)算能力可包括對(duì)諸如流量系數(shù)，熱膨脹，雷諾數(shù)和壓縮系數(shù)等復(fù)雜變量的補(bǔ)償。

體積流量可以基于來自諸如孔口，平均皮托管，文丘里管，噴嘴或楔形計(jì)等常見流動(dòng)元件的差壓測量。

多變量變送器的典型工業(yè)質(zhì)量流量應(yīng)用包括平衡空氣和燃料流量的燃燒控制，用于效率和負(fù)載管理的鍋爐蒸汽流量，以及天然氣進(jìn)料的質(zhì)量流量與蒸汽流量平衡以控制蒸汽/碳比率的氨廠在初級(jí)改革者。

熱質(zhì)量流量計(jì)

遠(yuǎn)程版本的轉(zhuǎn)換器A可能距主流量元件最遠(yuǎn)1,000英尺?；蛘撸D(zhuǎn)換器可以與初級(jí)一體安裝，如在B中一樣。

對(duì)于某些應(yīng)用，液體尤其是氣體，熱質(zhì)量流量計(jì)可能是唯一可行的解決方案。Yoder [5]給出了熱流量計(jì)近期發(fā)展的一些亮點(diǎn)。源于熱線風(fēng)速計(jì)技術(shù)，兩家公司在20世紀(jì)70年代推出了工業(yè)應(yīng)用模型。第三家公司使用流量開關(guān)系統(tǒng)。

熱流量計(jì)的名稱來源于它們使用熱量來實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流量測量。它們將熱量加入流動(dòng)流中，并使用溫度傳感器來測量熱量消散的速度。測量耗散的方法有多種，與質(zhì)量流量的直接測量有關(guān)。

熱量表的優(yōu)點(diǎn)在于它們在測量氣體時(shí)具有快速響應(yīng)時(shí)間并且在低流量測量方面表現(xiàn)優(yōu)異。它們以插入大型管道或煙囪的形式出現(xiàn)，可以連續(xù)監(jiān)測發(fā)電廠的二氧化硫或氧化亞氮的排放。

熱質(zhì)量流量計(jì)通常在測量液體的質(zhì)量流量時(shí)具有緩慢的響應(yīng)。它們也不像科里奧利儀表那么準(zhǔn)確，典型精度在1％到3％之間。

用科里奧利儀表測量直接質(zhì)量流量

近年來，科里奧利質(zhì)量流量計(jì)已成為許多加工廠的首選儀器，建立了大量的參考設(shè)備?？评飱W利儀表非常適合工業(yè)環(huán)境，并且可以與完整的過程測量和控制系統(tǒng)配合使用。今天，這些儀表的全球市場可能超過4.8億美元，由十幾家供應(yīng)商共享Liptak [1]已經(jīng)列出了各種行業(yè)的特定工藝液體和氣體用科里奧利儀表測量 - 有些像糖蜜一樣粘稠，其他像硝酸具有很強(qiáng)的腐蝕性，不尋常的例子包括壓縮氣體，如氮?dú)夂秃狻?/div>

一個(gè)有趣的發(fā)展是用戶可以對(duì)整個(gè)工廠的幾乎所有應(yīng)用進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。由于改進(jìn)的問責(zé)制（準(zhǔn)確性），將工藝流程測量集成到一個(gè)單元（更少的硬件），并且在流體進(jìn)入流量計(jì)（管道運(yùn)行）之前不需要校正流動(dòng)剖面，因此更高的單位成本被認(rèn)為是合理的。

科里奧利儀表的基礎(chǔ)知識(shí)

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的兩個(gè)基本系統(tǒng)配置 - （A）遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器和（B）積分轉(zhuǎn)換器 - 直接安裝在主殼體上。遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器通過屏蔽電纜連接到主電纜，屏蔽電纜最長可達(dá)1000英尺。轉(zhuǎn)換器接收由初級(jí)傳感系統(tǒng)產(chǎn)生的小電測量信號(hào)，并將其電子地轉(zhuǎn)換為可用輸出（電流，脈沖頻率或數(shù)字）。這些輸出可以顯示在轉(zhuǎn)換器顯示屏上，并傳輸?shù)郊锌刂剖抑邪惭b在面板上的記錄和控制儀表或過程控制計(jì)算機(jī)。

主要安裝在流線中并容納必要的傳感系統(tǒng)組件。該系統(tǒng)采用科里奧利技術(shù)來獲得電信號(hào)，該電信號(hào)是質(zhì)量流量的直接量度。它還提供流體密度和溫度的測量。

該傳感系統(tǒng)的主要特征是專有的流量管組件。不同的制造商對(duì)通過初級(jí)的流動(dòng)路徑使用截然不同的管幾何形狀。一些使用單管，而另一些使用平行的一對(duì)流管。圖顯示了帶有雙管的彎管裝置。Liptak展示了17種管“幾何形狀”，有助于確定流量計(jì)的性能。

傳感系統(tǒng)的其他主要部件是（1）精確測量科里奧利效應(yīng)的探測器作為質(zhì)量流量的量度，以及（2）驅(qū)動(dòng)器線圈使流量管振動(dòng)。（見側(cè)欄）。

管孔的尺寸設(shè)計(jì)成可提供約1/2英寸至6英寸的儀表尺寸。管子沒有阻塞流體通過它的流動(dòng)。

科里奧利儀表的優(yōu)點(diǎn)

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)如何工作

1835年，法國工程師Custave G. Coriolis發(fā)現(xiàn)了作為所有科里奧利流量計(jì)運(yùn)行基礎(chǔ)的原理。他表明，當(dāng)一個(gè)物體縱向移動(dòng)時(shí)（流體在管道中流動(dòng)）并且它也經(jīng)受旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（例如，管道在旋轉(zhuǎn)），這些組合運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了獨(dú)特的慣性力。這種力，現(xiàn)在稱為科里奧利力，可以直接與通過管道的質(zhì)量流量相關(guān)。

地球的旋轉(zhuǎn)是作為科里奧利力的一個(gè)例子，它引起從北極向赤道拋出的假想物體的輕微側(cè)向漂移。請注意，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)同時(shí)起作用：物體的縱向飛行和行星的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

直到1972年，科里奧利首次應(yīng)用于商業(yè)流量計(jì)，提供質(zhì)量流量的測量。該科里奧利質(zhì)量流量計(jì)采用巧妙的設(shè)計(jì)理念，在通過振動(dòng)流量管的被測流體流上人工引入科里奧利力。管振動(dòng)模擬管的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

與質(zhì)量流量直接相關(guān)的是，科里奧利力引起振動(dòng)頻率的變化并導(dǎo)致管的扭曲。今天不同的供應(yīng)商模型使用設(shè)計(jì)上的改進(jìn)來精確地監(jiān)控這些連續(xù)變化的影響并產(chǎn)生電測量信號(hào)。單獨(dú)的電子轉(zhuǎn)換器放大該信號(hào)并提供質(zhì)量流量值。

1.可以測量質(zhì)量流量，體積流量，流體密度和流體溫度 - 所有這些都來自一臺(tái)儀器 - 并且?guī)缀醪皇芰黧w特性變化的影響。

2.測量通常與其他類型的流量計(jì)（例如非導(dǎo)電流體）不兼容的各種流體。操作與雷諾數(shù)無關(guān)，因此儀表可以測量極其粘稠的流體。壓縮氣體和低溫液體也可以通過一些設(shè)計(jì)來測量。

3.提供出色的精度，大約為+/- 0.1％至+/- 3％的速率，可通過某些設(shè)計(jì)進(jìn)行選擇。而且，在其整個(gè)流動(dòng)范圍內(nèi)極其線性，具有大約20比1或更大的可用范圍。已成功用于流量比給定的滿量程流量低100倍。

4.操作與流動(dòng)特性無關(guān)，例如湍流和流動(dòng)剖面，因此不需要最小的上游或下游直管道或流動(dòng)調(diào)節(jié)。也可以配置為測量任一方向的流量。

5.它們的流量管沒有內(nèi)部障礙物，可能被流動(dòng)物流中的漿液或固體損壞或堵塞。它們沒有過程濕潤的運(yùn)動(dòng)部件會(huì)磨損并需要更換。

6.可用于衛(wèi)生應(yīng)用設(shè)計(jì)提供可承受腐蝕性流體的材料。此外，某些制造商提供二級(jí)安全殼外殼作為標(biāo)準(zhǔn)主傳感器的一部分。

操作限制：

1.科里奧利流量計(jì)的尺寸通常不超過6英寸，但可實(shí)現(xiàn)高達(dá)25,000 lb / min（11,249 kg / min）的流量。要將此技術(shù)用于更大的流量，需要并行安裝兩個(gè)或更多米。增加的費(fèi)用必須通過其他方式無法獲得的性能來證明。

2.科里奧利儀表的成本可能被認(rèn)為很高。但是，在考慮與性能差距相關(guān)的未來維護(hù)和產(chǎn)品成本時(shí)，體積計(jì)，密度計(jì)和其他相關(guān)設(shè)備的成本可能幾乎一樣高或更高。

3.使用科里奧利儀表測量低壓氣體的質(zhì)量流量可能很困難。為了產(chǎn)生足夠的質(zhì)量流量以提供足夠的科里奧利力，氣體速度必須非常高。這反過來會(huì)導(dǎo)致儀表上的壓降非常高。

4.被測流體的溫度通常限制在400華氏度（204攝氏度）。斯皮策[3]描述了一種高溫模型據(jù)說可以使用高達(dá)425 C

5.科里奧利質(zhì)量計(jì)可能對(duì)管道振動(dòng)很敏感。

6.有些設(shè)計(jì)體積龐大，在改造現(xiàn)有設(shè)備時(shí)占用了寶貴的空間資源（早期設(shè)計(jì)更為正確，新一代設(shè)計(jì)已被淘汰）。

7.不應(yīng)用于測量固體和氣體，液體和氣體以及蒸汽的混合物。

安裝要點(diǎn)

1.必須安裝科里奧利儀表，以便測量管保持充滿; 如果安裝在管道可能僅部分填充的位置，則儀表無法進(jìn)行有效測量。

2.為確保正常運(yùn)行，儀表必須在安裝后歸零，并完全充滿過程流體。

3.被測液體中不應(yīng)夾帶氣泡; 它們會(huì)影響儀表性能。通過安裝增加背壓可以溶解氣泡。一些設(shè)計(jì)聲稱通過在其處理器內(nèi)使用智能過程數(shù)據(jù)過濾來處理氣體或空氣塞。

4.儀表應(yīng)安裝在泵的高壓側(cè)，并盡可能靠近泵。

5.優(yōu)選地，儀表應(yīng)安裝在過程的最低點(diǎn)。這個(gè)位置確保了最高的背壓。

6.安裝在流量計(jì)下游的閥門，彎管或泵不會(huì)影響其運(yùn)行。

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