小口径质量流量计

一、测量原理

      JN系列U型、Ω形（三角形）小口径质量流量计结构主体采用两根并排的U形振动管，将流体导入管内，使之沿管内向前流动，则管子将强迫流体与之一起上下振动。流体为了反抗这种强迫振动，会给管子一个与其流动方向垂直的反作用力，在这种被叫做科里奥利效应力（科氏力）的作用下，入口段管与出口段管在振动的时间先后会出现相位时间差。这种差异与流过管子的流体质量流量的大小成正比。通过电路能检测出这种时间差异的大小，则可测量出质量流量的大小。

      Ω形测量管质量流量计是常见结构，上海峥岚公司的高精度科氏力质量流量计多采用这种结构。这种结构的流量计驱动器放在直管部分的中间位置，当管中流体以一定速度流动时，由于驱动器的振动作用，使管子分开或靠近。当管子分开时，在振点前的流体中产生的科里奥利力与振动力方向相反，减慢管子的运动速度；而在振点之后管中流体产生的科氏力与振动方向相同，加快管子的运动速度。当驱动器使管子靠近时，则产生相反的结果。在A、B两点的传感器可测的两处管字运动的相位差，由此可得到流过测管中流体的质量流量。

      流体密度的测量可通过测量管道的频率获得。利用流量测量的一对信号检测器可获得代表谐振频率的信号，一个温度传感器的信号用于补偿温度变化而引起的流量管钢性的变化。用一个高频时钟来测量振动周期的时间，测量值经数字滤波，对温度引起固有频率的变化进行补偿后，用传感器密度标定系数来计算出过程流体的密度。

二、性能特点

（1）U型Ω形（三角形）科里奥利质量流量计具有同类产品无以伦比的高精度、小流量、高零点稳定性，可用于计量和贸易结算；

（2）测量具有很高的准确性、重复性、稳定性，液体测量正常精度0.3%-0.75%，高精度可达0.1%-2%，重复性可达0.1%；

（3）测量各类气体的精度为0.75-1.5%，高精度0.5%；

（4）在流体通道内没有阻流元件和可动部件，因而其可靠性好，使用寿命长。好的科氏力质量流量计可用20年-30年；

（5）可以测量高粘度流体和高压气体的流量，并且不受流体种类属性的影响。

三、技术参数

（1）小口径质量流量计的主要参数为质量流量kg/h或kg/min,液体测量精度0.3-0.75%，高精度0.1%-0.2%。

（2）小流量气体流量计一般专门用于气体的流量测量，精度正常为0.75-1.5%。

（3）质量密度仪的主要参数是密度参数，正常量程设定为0-2.0g/cm3，精度0.001-0.002g/cm³。

（4）次要参数一般设定为质量流量、体积流量或密度参数或温度参数，有时候会设定为状态输出、信号输出或百分比输出，比如量程的50%。

（5）辅助参数一般设定为温度，温度量程0-100℃，精度0.5-1℃。

（6）电源输入24-60VDC，或85-265VAC，信号输出4-20mA（HART通讯协议，或485通信协议、频率脉冲输出、总线DP协议、FF协议、PA通讯协议输出）,可分别为密度、流量、温度。举例其中一款传感器输入输出为：

电源输入24VDC或220VAC；

主参数输出，HART协议通讯；

频率输出；

485输出。

（7）正常工作温度-40℃~150℃，高温传感器一般采用分体式结构，环境温度-10℃~80℃；

（8）工作压力正常0-2MPa，管径多为DN8-80，材料316L/904L；

（9）一体式或分体式质量密度仪，光敏键操作显示，表头可以设置参数，进行调零操作。

四、安装注意事项

（1）务必满管测量！半管测量、高比例气液混合溶液测量都是大忌！

（2）垂直或水平管道安装，U理想安装方式是水平，能够保证液体满管测量。

（3）一般液体测量时，U型测量管向下。测量气体时U型测量管朝上。

（4）质量流量计安装位置应远离能引起管道机械振动的干扰源，如工艺管线上的泵等。如果传感器在同一管线上串联使用，应特别防止由于共振而产生的相互影响，传感器间的距离至少大于传感器外形尺寸宽度的三倍。

（5）流量计传感器的安装位置应考虑工艺管线由于温度变化引起的伸缩和变形，特别不能安装在工艺管线的膨胀节附近。如果安装在膨胀节附近，由于管道伸缩会造成横向应力，使得传感器零点发生变化，影响测量准确度。

（6）传感器的安装位置应远离工业电磁干扰源，如大功率电动机、变压器等，否则传感器中测量管的自谐振动会受到干扰，速度传感器检测出来的微弱信号有可能被淹没在电磁干扰的噪声中。流量计传感器应远离变压器、电动机至少5 米以上的距离。

（7）质量流量计传感器的安装位置应使管道内流体始终保证充满传感器测量管，且有一定憋压，这就要求安装位置应在管道的低端。

五、管径大流通能力DN01-DN80

六、影响因数

   科氏力质量流量计的测量管对测量精度有一定的影响。上海峥岚公司质量流量计研究人员经过多年的实践，分析测量管对精度的影响因素。

（1）测量管的形状

      测量系统弹性的增加，增大了作用于振动管系统的科氏力的效应，但也增大外界机械噪声的干扰和仪表体积。测量管应尽量减少急剧弯曲，大可能的增大测量管内径，这样可以减少压力损失。双测量管型的信噪比得到增加，流通能力也增加，被普遍采用。

（2）管壁

      壁厚增加使管子更具有刚性，也增加了流动时管子的固定质量，减少了流体中夹杂气体时由于其分布的不均匀引起比重变化对管子振动的影响，同时提高测量管耐压、耐磨性，但会降低系统弹性，影响测量的灵敏性。

（3）制造和安装

      测量管的形状在制作过程应保证其对称性，在双测量管结构中应保证两根管的一致性，传感器的定位要准确，以减少测量中由于密度或粘度变化对测量结果的影响。流量质量分配的不稳定性，给测量结果的准确性带来影响。

      从原理上讲，测量管所受科氏力的大小只与流体的质量流量有关，与流体密度、粘度无关。但密度的变化会带来附加的惯性力；而粘度的变化时测量管的内壁附着层不同，产生不同的边界层效应。结果引起测量管的质量分配不稳定，对测量结果的准确度带来影响。