工作壓力對科氏力質(zhì)量流量計(jì)的影響
科氏力質(zhì)量流量計(jì)是運(yùn)用流體質(zhì)量流量對振動管振蕩的調(diào)制作用即科里奧利力現(xiàn)象為原理,以質(zhì)量流量測量為目的的質(zhì)量流量計(jì)。一般由傳感器和變送器組成。 如圖一所示。當(dāng)質(zhì)量為δm的流體質(zhì)點(diǎn),以速度V沿管道AB運(yùn)動,同時(shí),管道AB又以A點(diǎn)為圓心以角速度Ω轉(zhuǎn)動,當(dāng)該質(zhì)點(diǎn)做上述復(fù)合運(yùn)動時(shí),在任意一點(diǎn)M處,質(zhì)點(diǎn)具有兩個(gè)加速度分量:向心加速度ar, 方向指向A點(diǎn);科氏加速度ak,方向向上,量值為2ΩV。為使流體質(zhì)點(diǎn)具有科氏加速度,需要在ak 方向施加一個(gè)大小等于2ΩVδm的力,這個(gè)力來自管道,而流體質(zhì)點(diǎn)反作用于管道上的力就是科氏力Fc,方向如圖所示。
Fc=2ΩVδm (1)
如圖二所示,若流體密度為ρ,以速度V沿管道AB流動,設(shè)管道橫截面積為S,則任一段長度為△X管道上的科氏力△Fc為:
Fc= -△mak (2)
式中△m為長度△X管道中的流體質(zhì)量?!鱩=ρS△X
△Fc=-2ρS△X(Ω×V) (3)
由于上述管道中的流體,其Ω與V的夾角為90oC,質(zhì)量流量qm=ρSV, 有: qm=△Fc/2Ω△X (4)
從式(4)中可以看出,測量在旋轉(zhuǎn)管道中流體的科氏力就可以直接測得質(zhì)量流量。在實(shí)際應(yīng)用中使測量管道做簡諧振動,用振動的方式代替旋轉(zhuǎn)的方式,利用電磁或光電的檢測器檢測科氏力對振動的影響從而測得管道中的質(zhì)量流量。
按照傳感器測量管的形狀,質(zhì)量流量計(jì)分為直管型和彎管型兩大類。直管型一般尺寸較小,不易積氣,易于清洗,但由于其振動系統(tǒng)剛度大,諧振頻率高,相位差小,電信號處理較困難。為了降低諧振頻率,管壁必須較薄,而較薄的管壁會使耐磨性和抗腐蝕性變差。彎管型的振動系統(tǒng)剛度較低,電信號容易處理,可選用較厚的測量管壁,其耐磨性和抗腐蝕性較好,但由于形狀復(fù)雜,容易積存殘?jiān)蜌怏w,引起誤差,結(jié)構(gòu)尺寸也較大。
從式(4)中還可以看出,質(zhì)量流量并不受壓力的影響,只同測量管的幾何形狀和測量系統(tǒng)的振蕩特性有關(guān)。但實(shí)際上,工作壓力的變化會引起測量管幾何尺寸的改變并對測量系統(tǒng)的振蕩特性產(chǎn)生影響,從而引起測量誤差。為了實(shí)際證明這一點(diǎn),我們采用實(shí)驗(yàn)的方法分析工作壓力的變化對流量計(jì)測量精度的影響。
二、 工作壓力對流量計(jì)測量精度的影響
利用可調(diào)節(jié)工作壓力的靜態(tài)稱量法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置在不同壓力下對同一臺流量計(jì)進(jìn)行測試,從而得到壓力對流量計(jì)精度的影響值。實(shí)驗(yàn)選用國內(nèi)應(yīng)用較廣的一型彎管型和一型直管型流量計(jì)作為被測對象,所用的標(biāo)準(zhǔn)裝置是通過標(biāo)定的系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)步驟依照J(rèn)JG897-95《質(zhì)量流量計(jì)檢定規(guī)程》進(jìn)行,并參考了ISO 10790的有關(guān)要求。
1.實(shí)驗(yàn)方法 按照正常的檢定操作安裝好流量計(jì),設(shè)定好檢定壓力,在進(jìn)行完系統(tǒng)預(yù)熱,調(diào)整流量計(jì)的零點(diǎn)后。進(jìn)行檢定操作,完成一次檢定過程后,重新設(shè)定檢定壓力,在新的檢定壓力下再次進(jìn)行檢定操作,直到完成全部實(shí)驗(yàn)壓力點(diǎn)的測試。在全部實(shí)驗(yàn)過程中,不對流量計(jì)的設(shè)置做改動。
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