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宏儀超聲波流量計(jì)工作原理
超聲波流量計(jì)工作原理
無論是差壓式、靶式、渦輪、電磁或容積等型式，從原理上看都足測量容積流量的。由于流體的容積大小受其溫度、壓力等參數(shù)的影響，當(dāng)被測流體的溫度、壓力坐化時，應(yīng)把所測量的容積流量換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)或某一約定狀態(tài)下的相應(yīng)值。但事實(shí)上當(dāng)溫度、壓力頻繁變動時，進(jìn)行及時的換算是很困難的，有時是不可能的。 因此，希望用質(zhì)量流量計(jì)來測量質(zhì)量流量。另外、在實(shí)際生產(chǎn)中，由于要對產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量控制、對生產(chǎn)過程中各種物料混合比率進(jìn)行測定、成本核算以及對生產(chǎn)過程進(jìn)行自動調(diào)節(jié)等，也必須了解質(zhì)量流量。隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和自動化水平的提高，例如實(shí)現(xiàn)大型發(fā)電機(jī)組的全程自啟停、對核電站氣、液二相流的規(guī)定，以及對電廠熱力經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行更準(zhǔn)確的評價等，都使得質(zhì)量流量測量技術(shù)日益重要.
質(zhì)量流量計(jì)分間接式〔推導(dǎo)式〕和直接式兩類。根據(jù)式(10 -1)測量質(zhì)量流量的儀表，必須先測量積流量再乘被測流體的密度，通過密度計(jì)和乘法器實(shí)現(xiàn)，這種儀表稱為間接式質(zhì)量流量計(jì)或推導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)。日前, 密度計(jì)由于結(jié)構(gòu)和元件特性的限制，在高溫、高壓下尚不能運(yùn)用．只能采用固定的密度數(shù)值乘容積流量。*，介質(zhì)密度隨著壓力、溫度的變化而異,在變動工況下采用固定的密度值將帶來較大的質(zhì)量流量測量誤差，故必須進(jìn)行參數(shù)補(bǔ)償，據(jù)此發(fā)展了溫度、壓力補(bǔ)償式流量計(jì)。檢測出被測流體的溫度、壓力，然后按一定的數(shù)學(xué)模型自動換算出相應(yīng)的密度值, 得到密度值與容積流量值的乘積便可實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流量測量，故稱為溫度、壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)。溫度、壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)是當(dāng)前工業(yè)上普遍應(yīng)用的一種推導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)的特殊形式。
直接式質(zhì)量流量汁，是由檢測元件直接反映質(zhì)量流量的儀表，目前巳利用不同原理開發(fā)出多種類型，如動量及動量矩式、慣性力式、科里奧利力式、差壓式、振動式、熱式等。每一種型式又有多種結(jié)構(gòu)，例如差壓式有: 烏格努斯質(zhì)量流量計(jì)、振動皮托管質(zhì)量流量計(jì)、粉體橋式質(zhì)量流星計(jì)，流體涌出形質(zhì)量流量計(jì)等．振動式有：懸臂振動及旋轉(zhuǎn)振動型質(zhì)量流量計(jì)、表面進(jìn)行波型質(zhì)量流量計(jì)等. 型式繁多難以一 一敘述?，F(xiàn)僅就常見的應(yīng)用較多的型式進(jìn)行簡述，對有代表性的結(jié)構(gòu)作重點(diǎn)介紹。
目前常見的直接式質(zhì)量流量計(jì)有雙渦輪質(zhì)量流量計(jì)、動量矩式質(zhì)量流量計(jì)、慣性力式質(zhì)景流量計(jì)、科里奧利式質(zhì)量流量計(jì)以及熱式質(zhì)量流量計(jì)等。
雙渦輪質(zhì)量流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理是，兩個由彈簧連接的渦輪,受流體本身的流動能量沖擊而旋轉(zhuǎn)，因兩渦輪葉后螺旋傾角不同而造成力矩差，該力矩差由連接彈簧所平衡，并使兩渦輪間形成扭角，扭角的大小與質(zhì)量流量成比例，測量因扭角造成的信號時間差，可得質(zhì)量流量。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是檢測元件利用內(nèi)能源工作, 不需外加能量，結(jié)構(gòu)簡單，但對彈性元件的性能要求較高，且需在設(shè)計(jì)上考慮消除流體受個渦輪擾動后對第二個渦輪的影響，以及在流體擾動影響下兩個渦輪之間可能發(fā)生的扭曲振動。
動量矩式和慣性力式質(zhì)量流量計(jì)是根據(jù)牛頓第二定律的原理制作的，從力學(xué)角度來說，質(zhì)量是物體慣性的量度。物體受外力作用，運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化，其變化量的大小與質(zhì)量有關(guān). 測量運(yùn)動狀態(tài)對時間的變化率； 即可測得質(zhì)量流量，據(jù)此可以創(chuàng)造多種結(jié)構(gòu)的質(zhì)設(shè)流量計(jì). 動量矩式質(zhì)量流量汁是用流體動量矩的變化反映質(zhì)量流量的. 其典型結(jié)構(gòu)是在儀表殼內(nèi)存一個主動輪和一個從動倫，分別裝在短軸上，電動機(jī)以恒定角速度 驅(qū)動主動輪. 設(shè)流體的等效旋轉(zhuǎn)半徑為l ，則流體的平均流速 。若流體的質(zhì)量為m，則動量矩J＝m = 。由于從動輪被彈簧限制，不能旋轉(zhuǎn)，所以測出彈簧的制動力短即可反映動量矩。此動量矩對時間的變化率 . 因 系定值, 故測量 即可反映質(zhì)量流量M＝。而慣性方式質(zhì)量流量計(jì)一般是利用被則流體流經(jīng)以等速轉(zhuǎn)功的可動測量管件時，得到一個附加加速度，從而可動管件管壁受到流體給的與加速度反方向的慣性力，此慣性力與質(zhì)量流量成比例, 由測量慣性力或慣性力矩可測得質(zhì)量流量。與雙渦輪質(zhì)量流量計(jì)相比較，動量矩和慣性力式質(zhì)量流量計(jì)都需要外能源才能工作。