一、測量原理
JN系列U型、Ω形(三角形)CNG流量計(jì)氣體質(zhì)量流量計(jì)結(jié)構(gòu)主體采用兩根并排的U形振動管,將流體導(dǎo)入管內(nèi),使之沿管內(nèi)向前流動,則管子將強(qiáng)迫流體與之一起上下振動。流體為了反抗這種強(qiáng)迫振動,會給管子一個與其流動方向垂直的反作用力,在這種被叫做科里奧利效應(yīng)力(科氏力)的作用下,入口段管與出口段管在振動的時間先后會出現(xiàn)相位時間差。這種差異與流過管子的流體質(zhì)量流量的大小成正比。通過電路能檢測出這種時間差異的大小,則可測量出質(zhì)量流量的大小。
法國物理學(xué)家科里奧利(Coriolis, Gustave Gaspard de,1792~1843),1792年5月21日生于巴黎;1843年9月19日卒于巴黎??评飱W利在1808年進(jìn)拿破侖工科學(xué)校求學(xué),畢業(yè)后在該校任教。1836年當(dāng)選為法國科學(xué)院院士。1838年起在巴黎綜合工科學(xué)校教授數(shù)學(xué)物理,并擔(dān)任業(yè)務(wù)主任??评飱W利是巴黎工藝學(xué)院的教師,長期健康狀況不佳 ,這限制了他創(chuàng)造能力的發(fā)揮。即便如此,他的名字在物理學(xué)中仍是不可磨滅的。
科里奧利在1832年研究輪機(jī)時發(fā)現(xiàn)流體在旋轉(zhuǎn)的管內(nèi)流動時會對管壁產(chǎn)生一個力,簡稱科氏力直到1977年,由美國高準(zhǔn)(Micro Motion)公司的創(chuàng)始人根據(jù)此原理研發(fā)出世界上*可以實(shí)際使用的質(zhì)量流量計(jì),稱之為科氏力質(zhì)量流量計(jì)或科里奧利質(zhì)量流量計(jì)。上海崢嵐實(shí)業(yè)有限公司于2009年也開始研發(fā)這種科氏力質(zhì)量流量計(jì),已開發(fā)出直通型、弧形、U型系列質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量密度儀。
二、性能特點(diǎn)
(1)U型Ω形(三角形)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)具有同類產(chǎn)品無以倫比的高精度、高零點(diǎn)穩(wěn)定性,一般用于計(jì)量或貿(mào)易結(jié)算;
(2)測量具有很高的準(zhǔn)確性、重復(fù)性、穩(wěn)定性,測量液體時正常精度0.1-0.2%,高精度可達(dá)0.05%,重復(fù)性可達(dá)0.01%;
(3)測量各類氣體一般用小口徑(如市場上加氣站測量CNG天然氣就用DN15口徑的質(zhì)量流量計(jì)),正常精度為0.5-1.5%,高精度0.25%;
(4)在流體通道內(nèi)沒有阻流元件和可動部件,因而其可靠性好,使用壽命長。好的科氏力質(zhì)量流量計(jì)可用20年-30年;
(5)可以測量高粘度流體和高壓氣體的流量,并且不受流體種類屬性的影響。
三、技術(shù)參數(shù)
(1)氣體質(zhì)量流量計(jì)的主要參數(shù)為質(zhì)量流量kg/h或kg/min,有時候會設(shè)定為kg/s。液體測量精度0.1-0.3%,高精度0.05-0.1%。
(2)氣體測量量程和介質(zhì)屬性、壓力、溫度有關(guān)。比如在25℃時,壓力為2MPa的空氣,DN15的大量程為1200kg/h。在120℃氨氣,壓力0.5MPa時,DN15大量程190kg/h。差別很大。
(3)CNG流量計(jì)一般專門用于天然氣的流量測量(比如加氣站),精度范圍為0.25-1.5%。
(4)質(zhì)量密度儀的主要參數(shù)是密度參數(shù),正常量程設(shè)定為0-2.0g/cm3,精度0.001-0.002g/cm3。誤差已經(jīng)超出氣體密度范圍,正常不能測量氣體密度。
(5)次要參數(shù)一般設(shè)定為質(zhì)量流量、體積流量或密度參數(shù)或溫度參數(shù),有時候會設(shè)定為狀態(tài)輸出、信號輸出或百分比輸出,比如量程的50%。
(6)輔助參數(shù)一般設(shè)定為溫度,溫度量程0-100℃,精度0.5-1℃。
(7)電源輸入24-60VDC,或85-265VAC,信號輸出4-20mA(HART通訊協(xié)議,或485通信協(xié)議、頻率脈沖輸出、總線DP協(xié)議、FF協(xié)議、PA通訊協(xié)議輸出),可分別為密度、流量、溫度。舉例其中一款傳感器輸入輸出為:
(10)(9)—電源輸入24VDC或220VAC;
(1)(2)—主參數(shù)輸出,HART協(xié)議通訊;
(3)(4)—頻率輸出;
(5)(6)—485輸出。
(8)正常工作溫度-40℃~150℃,高溫傳感器一般采用分體式結(jié)構(gòu),耐溫200-300℃,環(huán)境溫度-10℃~80℃。
(9)工作壓力正常0-2MPa,管徑多為DN01-50,材料316L/904L,或哈氏合金HC22。
(10)一體式或分體式質(zhì)量密度儀,光敏鍵操作顯示,表頭可以設(shè)置參數(shù),進(jìn)行調(diào)零操作。
四、管徑大流通能力DN01-DN80
五、安裝注意事項(xiàng)
(1)液體務(wù)必滿管測量!半管測量、高比例氣液混合溶液測量都是大忌!
(2)氣體測量垂直或水平管道安裝均可。如果是液體U型管安裝方式是水平安裝為佳,能夠保證液體滿管測量。
(3)一般測量氣體時U型測量管朝上(肚子朝上,便于排水);液體測量時,U型測量管向下。
(4)根據(jù)介質(zhì)工況,避開高點(diǎn)(如介質(zhì)中有氣泡),避開低點(diǎn)(如介質(zhì)中有沉淀物),避開突然拐彎的管道。
(5)避開閥門、泵等強(qiáng)振動源,信號線要求屏蔽,避開強(qiáng)磁場。
(6)其它注意事項(xiàng),詳見出廠說明書或與客服溝通。
六、消除安裝應(yīng)力
上海崢嵐公司科氏力質(zhì)量流量計(jì)在生產(chǎn)和使用過程中積累寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
(1)做好預(yù)制等準(zhǔn)備工作。在安裝傳感器時,為了消除安裝應(yīng)力,有效的方法是先配管,將工藝管線及閥門與傳感器整體預(yù)先安裝好,然后吊裝,再將其與工藝主管線相焊接。為了使消除應(yīng)力的效果較好,應(yīng)使傳感器、斷流閥與工藝主管線處于同一鉛垂面內(nèi)。
(2)做好減振工作。在安裝質(zhì)量流量計(jì)傳感器時,要選擇好合適的安裝地點(diǎn),除了要遠(yuǎn)離振動源外,為了消除振動對測量的影響,在安裝中還要采用支撐桿牢固支撐管道及閥門的方式。支撐桿的下端必須固定在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上,上端與管道卡子相配合來支撐工藝管道線。
(3)切忌用科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的傳感器外殼來支撐傳感器及管道線和閥門、泵等。
(4)傳感器安裝后,其外殼應(yīng)處于自由懸空狀態(tài)。支撐桿的下端若固定在地面上,必須是水泥和鋼筋地基,目的是為了穩(wěn)固支撐,同時起到減振作用。地基越穩(wěn)固,其減振性越好。