科里奧利質(zhì)量流量計也叫科氏力流量計(下同),是一種直接式質(zhì)量流量計,可直接反映流體介質(zhì)的質(zhì)量流量值。它的工作原理是指管線(xiàn)內某一點(diǎn)位的流體物質(zhì)按一定速度運動(dòng)時(shí),當其運動(dòng)方向改變后,此點(diǎn)位的流體物質(zhì)仍有保持原有運動(dòng)方向的趨勢,并產(chǎn)生一個(gè)力,這個(gè)力的大小根據物理定律與該流體物質(zhì)的質(zhì)量有正比關(guān)系。質(zhì)量流量是一種最理想、最準確表示物質(zhì)的量的方法,過(guò)程控制大部分以質(zhì)量為基準,可測導電或非導電、非牛頓流體,如漿液等。讓測量管在一定范圍內高速往復振動(dòng)即可改變內部介質(zhì)運行方向,同時(shí)經(jīng)測量同樣可產(chǎn)生科里奧利力,因而可通過(guò)測量克里奧利力對測量管作用后所產(chǎn)生的微型形變而測量流過(guò)介質(zhì)的質(zhì)量。
科里奧利質(zhì)量流量計一般由振動(dòng)管、轉換器和顯示器組成。振動(dòng)管是流量計的測量管道,是流量計的核心組成部分,是一種非常敏感的元器件。它的形狀主要有U形、直管形。測量管數量大多是單管式和雙管式,雖然形狀各異、數量不同,但測量的基本原理相同。在石油化工行業(yè)的裝車(chē)棧臺大多采用U形管質(zhì)量流量計作為貿易結算依據。U形管質(zhì)量流量計見(jiàn)圖1。
U形管的兩個(gè)開(kāi)口端固定,介質(zhì)流體由此入口流入和出口流出。U形管頂端裝有電磁激振裝置,用于驅動(dòng)U形管,使其垂直于U形管所在平面的方向,以O-O為軸按固有頻率振動(dòng)。U形管的振動(dòng)迫使管中介質(zhì)流體在沿管道流動(dòng)的同時(shí)又隨管道作垂直運動(dòng);此時(shí)介質(zhì)流體將受到科氏力的作用,同時(shí)以反作用力作用于U形管。由于介質(zhì)流體在U形管兩側的流動(dòng)方向相反,所以作用于U形管兩側的科氏力大小相等,方向相反;從而使U形管受到一個(gè)力矩的作用,管端繞R-R軸扭轉而產(chǎn)生扭轉變形,該變形量的大小與通過(guò)流量計的質(zhì)量流量確定。因此,測得這個(gè)變形量,即可測得管內流體的質(zhì)量流量??评飱W利質(zhì)量流量計的計算公式可用下式表示。
Qm=FC×(△t-Kn)×(1-FTC×TD)
式中:FC為標定常數,意為每產(chǎn)生1μs相差所對應的流量;△t為相位差;Kn為傳感器在流量為零時(shí)的相差;FTC為常數,即溫度變化100℃時(shí)由于流量管剛性變化而引起的流量百分比誤差;TD為測量管的實(shí)測溫度。