[發(fā)明專利]一種質(zhì)量流量計(jì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210585479.0
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103076053A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫曉君
• 申請（專利權(quán)）人: 孫曉君
• 主分類號: G01F1/84
• 分類號: G01F1/84
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測試計(jì)量儀表領(lǐng)域，特別涉及一種新U型科里奧利質(zhì)量流量計(jì)。

背景技術(shù)

質(zhì)量流量測量技術(shù)是當(dāng)今國家科技在過程控制領(lǐng)域中發(fā)展的重點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜環(huán)境條件下對各種介質(zhì)的高準(zhǔn)確度、高可靠測量，科里奧利質(zhì)量流量計(jì)(Coriolis?Mass?Flowmeter，簡稱CMF，又稱科氏質(zhì)量流量計(jì))以其優(yōu)越的性能，成為此領(lǐng)域的重要開展技術(shù)之一，且滿足國家重大需求。CMF能夠高準(zhǔn)確度地直接測量管道內(nèi)流體的質(zhì)量流量，利用流體流過振動(dòng)管道時(shí)產(chǎn)生的科里奧利效應(yīng)對管道兩端振動(dòng)相位或幅度的影響來測量流過管道的流體質(zhì)量，穩(wěn)定性好、可靠性高、量程比大、適用于高粘度流體等特點(diǎn)。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力的原理測量的。如圖8所示，目前，人們普遍采用振動(dòng)管式科氏原理的流量計(jì)，主要是由一次儀表和二次儀表組成，其中一次儀表(即科里奧利質(zhì)量流量傳感器敏感單元a包括測量管a1、a2、激振器a5和拾振器a3、a4；二次儀表b包括閉環(huán)控制單元b1和流量解算單元b2，分別是一次儀表的控制和信號處理系統(tǒng)。一次儀表(即科里奧利質(zhì)量流量傳感器)是敏感部件，輸出與被測流量相關(guān)的振動(dòng)信號；閉環(huán)控制單元b1給激振器a5提供激振信號，使測量管維持在諧振狀態(tài)，并且對測量管a1、a2的振動(dòng)頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤；流量解算單元b2對傳感器拾振器a3、a4的輸出信號進(jìn)行處理并輸出測量信息，從中確定被測流體的質(zhì)量流量和密度。

傳統(tǒng)的振動(dòng)管式CMF按測量管的配置分為單管型和雙管型。單管型因易受外界振動(dòng)的干擾，多用雙管型，由于雙管兩管形狀相同，固有頻率相近，容易起振，但兩管內(nèi)被測介質(zhì)的流動(dòng)情況相同，上下振動(dòng)的相位相反，科氏力產(chǎn)生的作用效果也相反，整個(gè)流量計(jì)總是處于受力平衡狀態(tài)。實(shí)際上由于管端分配器不能保證兩管內(nèi)的流量絕對相等，因而無法保證兩管中的沉積物及磨損絕對一致，也難以保證兩管在清洗時(shí)同時(shí)得到徹底清洗，故測量時(shí)會(huì)引起零點(diǎn)漂移，產(chǎn)生附加誤差。目前大多數(shù)產(chǎn)品仍是雙管型，這種結(jié)構(gòu)較容易實(shí)現(xiàn)相位測量，與目前的技術(shù)及工藝水平相適應(yīng)。

根據(jù)測量管的形狀分為彎管型和直管型。彎管型，主要由彎管段和直管段組合而成，現(xiàn)有技術(shù)中公開了許多種管型，有U型、Ω型、Δ型、環(huán)型、C型、B型、T型、水滴型、蠅拍型等。其管壁較厚，剛度小，受腐蝕影響較小；其諧振頻率較低，一般為70-120Hz；反映質(zhì)量流量的相位差為毫秒級，電子信號較易處理；但彎管型易積存氣體和流體殘?jiān)鸶郊诱`差，并且制作加工要比直管型復(fù)雜。

直管型CMF測量管，由于剛度大，諧振頻率高，且振幅很小，約為60μm；由于頻率較高，與工業(yè)上的一般機(jī)械振動(dòng)頻率相差較大，故不易受外界振動(dòng)的干擾；不易存積氣體及殘?jiān)庑纬叽巛^小；為使諧振頻率不至于過高，其管壁設(shè)計(jì)得較薄，約為彎管的1/4～1/2，因而耐磨及抗腐蝕能力差。反映質(zhì)量的相位差為微秒級，電信號的處理較困難，嚴(yán)重限制了CM?F的測量范圍，并且這種傳統(tǒng)振動(dòng)直管式的CMF的靈敏度較低，且受溫度波動(dòng)影響。國內(nèi)外研制和應(yīng)用的直管型或類似直管型CM?F，如公開的專利有：科里奧利質(zhì)量流量計(jì)(專利申請?zhí)枮?0129058.4)，被制成以一個(gè)方向彎曲的弓形，此結(jié)構(gòu)多為彎管，流速穩(wěn)定差，且流體易在管內(nèi)壁產(chǎn)生吸附和沉淀；安裝及加工復(fù)雜、動(dòng)態(tài)平衡特性差。

目前，所研制的CMF存在著一些制約因素：如CMF測量管設(shè)計(jì)的綜合性能較差，管道安裝不穩(wěn)定，管型的機(jī)械實(shí)現(xiàn)較難；CMF對外界的振動(dòng)干擾比較敏感；CMF系統(tǒng)不能用于測量低密度介質(zhì)。在測量含氣液體時(shí)，如果含氣量太大會(huì)影響測量精度；測量管受設(shè)計(jì)、加工與安裝工藝的影響，其動(dòng)態(tài)平衡特性較差，直接影響CMF的性能，并且是不可逆的。

因此，設(shè)計(jì)一種結(jié)合傳統(tǒng)彎管和直管優(yōu)點(diǎn)的新型U型科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是十分必要的。本發(fā)明的新U型科里奧利質(zhì)量流量計(jì)，就是針對以上問題而設(shè)計(jì)的。其流場影響小、流動(dòng)阻力小、低壓損、安裝及加工簡單，測量管具有良好的動(dòng)態(tài)平衡特性，CMF的整體性能較高、測量范圍寬，可以測定粘度高、雜質(zhì)含量高的液體質(zhì)量流量。進(jìn)一步豐富了CMF產(chǎn)品種類，增加核心競爭力。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的是提供一種減小流場影響、流動(dòng)阻力小、低壓損、安裝及加工簡單，測量管具有良好的動(dòng)態(tài)平衡特性，并且可以測定粘度高、雜質(zhì)含量高的液體質(zhì)量流量，提高CMF的整體性能和測量范圍的新U型科里奧利質(zhì)量流量計(jì)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案：