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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(wú)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(cè)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(cè)流體的溫度、壓力坐化時(shí)，應(yīng)把所測(cè)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(dòng)時(shí)，進(jìn)行及時(shí)的換算是很困難的，有時(shí)是不可能的。 因此，希望用質(zhì)量流量計(jì)來(lái)測(cè)量質(zhì)量流量。另外、在實(shí)際生產(chǎn)中，由于要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量控制、對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中各種物料混合比率進(jìn)行測(cè)定、成本核算以及對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)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(dòng)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(duì)核電站氣、液二相流的規(guī)定，以及對(duì)電廠熱力經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)等，都使得質(zhì)量流量測(cè)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(lèi)。根據(jù)式(10 -1)測(cè)量質(zhì)量流量的儀表，必須先測(cè)量積流量再乘被測(cè)流體的密度，通過(guò)密度計(jì)和乘法器實(shí)現(xiàn)，這種儀表稱(chēng)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(dòng)工況下采用固定的密度值將帶來(lái)較大的質(zhì)量流量測(cè)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(cè)出被測(cè)流體的溫度、壓力，然后按一定的數(shù)學(xué)模型自動(dòng)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(cè)量，故稱(chēng)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(cè)元件直接反映質(zhì)量流量的儀表，目前巳利用不同原理開(kāi)發(fā)出多種類(lèi)型，如動(dòng)量及動(dòng)量矩式、慣性力式、科里奧利力式、差壓式、振動(dòng)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(dòng)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(dòng)式有：懸臂振動(dòng)及旋轉(zhuǎn)振動(dòng)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。現(xiàn)僅就常見(jiàn)的應(yīng)用較多的型式進(jìn)行簡(jiǎn)述，對(duì)有代表性的結(jié)構(gòu)作重點(diǎn)介紹。
目前常見(jiàn)的直接式質(zhì)量流量計(jì)有雙渦輪質(zhì)量流量計(jì)、動(dòng)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(gè)由彈簧連接的渦輪,受流體本身的流動(dòng)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(cè)量因扭角造成的信號(hào)時(shí)間差，可得質(zhì)量流量。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)元件利用內(nèi)能源工作, 不需外加能量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但對(duì)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(gè)渦輪擾動(dòng)后對(duì)第二個(gè)渦輪的影響，以及在流體擾動(dòng)影響下兩個(gè)渦輪之間可能發(fā)生的扭曲振動(dòng)。
動(dòng)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(lái)說(shuō)，質(zhì)量是物體慣性的量度。物體受外力作用，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，其變化量的大小與質(zhì)量有關(guān). 測(cè)量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)時(shí)間的變化率； 即可測(cè)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(dòng)量矩式質(zhì)量流量汁是用流體動(dòng)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(gè)主動(dòng)輪和一個(gè)從動(dòng)倫，分別裝在短軸上，電動(dòng)機(jī)以恒定角速度 驅(qū)動(dòng)主動(dòng)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(dòng)量矩J＝m = 。由于從動(dòng)輪被彈簧限制，不能旋轉(zhuǎn)，所以測(cè)出彈簧的制動(dòng)力短即可反映動(dòng)量矩。此動(dòng)量矩對(duì)時(shí)間的變化率 . 因 系定值, 故測(cè)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(dòng)測(cè)量管件時(shí)，得到一個(gè)附加加速度，從而可動(dòng)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(cè)量慣性力或慣性力矩可測(cè)得質(zhì)量流量。與雙渦輪質(zhì)量流量計(jì)相比較，動(dòng)量矩和慣性力式質(zhì)量流量計(jì)都需要外能源才能工作。