HNKF-9000科氏力質(zhì)量流量計


一、測量原理


       HNKF-9000科氏力質(zhì)量流量計基于科里奧利力學(xué)原理測量流體的質(zhì)量流量，當(dāng)流體直線運(yùn)動與轉(zhuǎn)動同時發(fā)生時就有科式力產(chǎn)生。當(dāng)滿足兩個條件：(1)雙彎管以的頻率振動，(2)管道中有流體流動時，就會產(chǎn)生一種新的力——科氏力，這個力是由管道振動和管道流體流動合成產(chǎn)生的附加力，這個力在彎管上產(chǎn)生了扭矩，使得彎管對稱其中心線發(fā)生扭轉(zhuǎn)。通過在彎管兩側(cè)的位移傳感器檢測其電信號，再對電信號進(jìn)行處理，直接得出質(zhì)量流量。


FC =2×△m(ω×v)
FC =科式力
△m = 運(yùn)動流體質(zhì)量
ω= 角速度
v = 徑向速度(旋轉(zhuǎn)或震動時)


       科式力與運(yùn)動流體質(zhì)量△m和速度v成正比，即與運(yùn)動流體質(zhì)量流量成正比。
       傳感器內(nèi)是U型流量管(圖)，在沒有流體流經(jīng)流量管時，流量管由安裝在流量管端部的電磁驅(qū)動線圈驅(qū)動，其振幅小于1mm，頻率約為80Hz，流體流入流量管時被強(qiáng)制接受流量管的上下垂直運(yùn)動。在流量管向上振動的半個周期內(nèi)，流體管子向上運(yùn)動而對流量管施加一個向下的力；反之，流出流量管的流體對流量管施加一個向上的力以管子向下運(yùn)動而使其垂直動量減少。這便導(dǎo)致流量管產(chǎn)生扭曲，在振動的另外半個周期，流量管向下振動，扭曲方向則相反，這一扭曲現(xiàn)象被稱之為科里奧利(Coriolis)現(xiàn)象，即科氏力。
        根據(jù)牛頓第二定律，流量管扭曲量的大小與流經(jīng)流量管的質(zhì)量流量大小成正比，安裝于流量管兩側(cè)的電磁信號檢測器用于檢測流量管的振動。當(dāng)沒有流體流過流量管時，流量管不產(chǎn)生扭曲，兩側(cè)電磁信號檢測器的檢測信號是同相位的（圖3）；當(dāng)有流體流經(jīng)流量管時，流量管產(chǎn)生扭曲，從而導(dǎo)致兩個檢測信號產(chǎn)生相位差，這一相位差的大小直接正比于流經(jīng)流量管的質(zhì)量流量。由于這種質(zhì)量流量計主要依靠流量管的振動來進(jìn)行流量測量，流量管的振動，以及流過管道的流體的沖力產(chǎn)生了科氏力，致使每個流管產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)量與振動周期內(nèi)流過流管的質(zhì)量流速成正比。由于一個流管的扭曲滯后于另管的扭曲，質(zhì)量管上的傳感器輸出信號可通過電路比較，來確定扭曲量。
    電路中由時間差檢測器測量左右檢測信號之間的滯后時間。這個“時間差”ΔT經(jīng)過數(shù)字量測量、處理、濾波以減少噪聲，測
量分辨率。時間差乘量標(biāo)定系數(shù)來表示質(zhì)量流量。由于溫度影響流管鋼性，科氏力產(chǎn)生的扭曲量也將受溫度影響。被測量的流量不斷由變送器調(diào)整，后者檢測粘在流管外表上的鉑電阻溫度計輸出。變送器用一個三相的電阻溫度計電橋放大電路來測量傳感器溫度，放大器的輸出電壓轉(zhuǎn)化成頻率，并由計數(shù)器數(shù)字化后讀入微處理器。


    密度測量原理


    流量管的一端被固定，而另一端是自由的。這一結(jié)構(gòu)可看做一重物懸掛在彈簧上構(gòu)成的重物/彈簧系統(tǒng)，一旦被施以一運(yùn)動，這一重物/彈簧系統(tǒng)將在它的諧振頻率上振動，這一諧振頻率與重物的質(zhì)量有關(guān)。質(zhì)量流量計的流量管是通過驅(qū)動線圈和反饋電路在它的諧振頻率上振動，振動管的諧振頻率與振動管的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量有關(guān)。振動管的質(zhì)量由兩部分組成：振動管本身的質(zhì)量和振動管中介質(zhì)的質(zhì)量。每一臺傳感器生產(chǎn)好后振動管本身的質(zhì)量就確定了，振動管中介質(zhì)的質(zhì)量是介質(zhì)密度與振動管體積的乘積，而振動管的體積對每種口徑的傳感器來說是固定的，因此振動頻率直接與密度有相應(yīng)的關(guān)系，那么，對于確定結(jié)構(gòu)和材料的傳感器，介質(zhì)的密度可以通過測量流量管的諧振頻率獲得。
    利用流量測量的一對信號檢測器可獲得代表諧振頻率的信號，一個溫度傳感器的信號用于補(bǔ)償溫度變化而引起的流量管鋼性的變化，振動周期的測量是通過測量流量管的振動周期和溫度獲得，介質(zhì)密度的測量利用了密度與流量管振動周期的線性關(guān)系及標(biāo)準(zhǔn)的校定常數(shù)。
    科氏質(zhì)量流量傳感器振動管測量密度時，管道鋼性、幾何結(jié)構(gòu)和流過流體質(zhì)量共同決定了管道裝置的固有頻率，因而由測量的管道頻率可推出流體密度。變送器用一個高頻時鐘來測量振動周期的時間，測量值經(jīng)數(shù)字濾波，對于由操作溫度導(dǎo)致管道鋼性變化，進(jìn)而引起固有頻率的變化進(jìn)行補(bǔ)償后，用傳感器密度標(biāo)定系數(shù)來計算過程流體密度。?


二、技術(shù)參數(shù)


    適用范圍：適用于液體、氣體、液固、氣固的微小質(zhì)量流量的測量
    測量管材質(zhì)：304 或316L不銹鋼
    壓力等級：標(biāo)準(zhǔn)配置見上表，其他高壓可以訂貨。
    介質(zhì)溫度：-50℃～+150℃：-50℃～250℃；-50℃～ 350℃
    環(huán)境溫度：-20℃～+70℃
    工作環(huán)境濕度：≤90%RH，非冷凝
    流量測量：±0.20% 流量±[(點穩(wěn)定性/流量值)×100]% 流量(±0.1%為訂貨)
    密度測量范圍：0.5g/cm3～2.5g/cm3
    密度測量：±0.002g/ml?
    溫度測量范圍：-60℃～+200℃
    溫度測量準(zhǔn)確度：±1℃
    重復(fù)性：±0.10% 流量±[?(點穩(wěn)定性/流量值)×100]% 流量
    變送器供電要求：本安型電源電壓︰AC(220±10%)V,(50±5%)Hz
                    復(fù)合型電源電壓︰(24±10%）V
    輸出信號：4～20mA ?負(fù)載電阻<500Ω(瞬時流量或密度可選)；0～10kHz?瞬時流量脈沖信號；RS485 通訊信號
    傳感器的爆標(biāo)志：Exib(ib)ⅡBT2- T5
    爆合格證號：CE072066
    變送器爆標(biāo)志：Exd(ib)ibIBT5
    爆合格證號：CE092053?


三、顯著特點


    直接測量介質(zhì)的質(zhì)量流量 
    的長期穩(wěn)定性
    測量不受管內(nèi)流場的影響
    多種回路材質(zhì)可選
    流量傳感器內(nèi)無電路組件
    管道振動和管道應(yīng)力影響小
    無直管段要求，可隨意安裝
    同時顯示質(zhì)量流量、密度、體積流量、溫度等


四、測量環(huán)境的影響


 1、流體壓力的影響
    先考慮流體壓力不應(yīng)過規(guī)定工作壓力，其次考慮靜壓變化影響的程度。壓力變化影響測量管繃緊程度和布登效應(yīng)的程度，以及破壞測量管不對稱的原點偏置。雖然儀表常數(shù)變動和漂很小，但是使用壓力時和校準(zhǔn)時相差甚大時，對于高度儀表影響值還是不能忽視的。小口徑儀表壁厚管徑比大，影響小；大口徑儀表壁厚管徑比校大，影響大。
 2、流體密度影響
    流體密度變化改變流量測量系統(tǒng)的質(zhì)量，從而使流量傳感器的平衡發(fā)生變化，導(dǎo)致點偏移。如果測量某一特定液體，只要在實際使用的液體密度條件下調(diào)，使用過程中的密度變化不大，一般不存在問題。但在一根管道上測量密度差別較大的幾種液體時，會帶來點變動的附加誤差
 3、流體粘度影響
    哈恩（大連）流體控制技術(shù)有限公司的科氏力質(zhì)量流量計HNKF-9000可測量液體粘度的范圍很寬，并呈現(xiàn)良好的測量性能。雖有論及粘度影響測量度，但很試驗數(shù)據(jù)。液體粘度會改變系統(tǒng)的阻尼特性，從而影響偏置；在低流量時對流量測量值有程度的影響。 
 4、雙相流體中異相含量影響
    制造廠常稱含有百分幾體積比游離氣體影響測量不大。當(dāng)測量氣泡小而分布均勻的液體，如冰淇淋和相似乳化液，影響可能是相對的。含氣泡1%時有些型號無明顯影響，有些型號誤差為1%～2%，其中一臺雙管直管式則10%～15%；含氣泡10%時，誤差普遍增加到15%～20%，個別型號80%。此外流體的壓力、流速、粘度和氣液混合方式的差異，所帶來的影響也不一樣。測量含有少量固體的液體時，各類型HNKF-9000都有較高的信賴度。當(dāng)固體含量較多或固體具有強(qiáng)磨蝕性或軟固體(如食品湯汁中的蔬菜塊)，應(yīng)選用單管直管型或串聯(lián)雙管型。因為如用并聯(lián)雙管型，分流器上有可能粘附異物或磨損導(dǎo)致改變兩路分流量，產(chǎn)生誤差；更為嚴(yán)重者如一路堵塞可能不被立即發(fā)現(xiàn)。
 5、環(huán)境振動影響
    HNKF-9000可以在振動環(huán)境下工作，但須與振動隔離，例如與振動管間用柔性管連接和采用隔離振動的支撐架。但更應(yīng)振動頻率與HNKF-9000的工作頻率或諧波頻率相同。 同一型號多臺儀表串接安裝或較接近地平行安裝，尤其是裝在同一支撐臺架上，各HNKF-9000間工作頻率振動會相互影響，引起異常振動，嚴(yán)重時會使儀表無法工作。在訂購時可專門向制造廠提出，錯開兩串聯(lián)HNKF-9000的工作頻率。
 6、管道應(yīng)力影響
    若連接流量傳感器管道中心未對準(zhǔn)(或不平行)或管道溫度改變，管道應(yīng)力會形成壓力、拉力、或剪切力作用到HNKF-9000測量管間的對準(zhǔn)，引起檢測探頭的不對稱性，導(dǎo)致點變動。HNKF-9000安裝好后須調(diào)以消除或減小這一影響。若管道嚴(yán)重未對準(zhǔn)，有可能無法調(diào)至位。管道溫度偏離安裝時溫度，管道產(chǎn)生的熱膨脹(或收縮)力亦將作用到流量傳感器。有些HNKF-9000設(shè)計在測量管進(jìn)出口各有一個很重的分流器，可減小管道應(yīng)力對測量管的影響。直形測量管HNKF-9000易受熱膨脹力的影響，要時可在管道裝熱膨脹


隔離管件。

如有不明：請與客服聯(lián)系