質量流量計原理及應用

一、測量原理

一臺質量流量計的計量系統包括一臺傳感器和一臺用於信號處理的變送器。Rosemount質量流量計依據牛頓第二定律：力=質量×加速度（F=ma），當質量為m的質點以速度V在對P軸作角速度ω旋轉的管道內移動時，質點受兩個分量的加速度及其力：

（1）法向加速度，即向心加速度αr，其量值等於2ωr，朝向P軸；

（2）切向角速度αt，即科里奧利加速度，其值等於2ωV，方向與αr垂直。由於複合運動，在質點的αt方向上作用著科里奧利力Fc=2ωVm，管道對質點作用著一個反向力-Fc=-2ωVm。

當密度為ρ的流體在旋轉管道中以恆定速度V流動時，任何一段長度Δx的管道將受到一個切向科里奧利力ΔFc： ΔFc=2ωVρAΔx （1）

式中，A—管道的流通截面積。

由於存在關係式：mq=ρVA

所以：ΔFc =2ωqmΔx （2）

因此，直接或間接測量在旋轉管中流 動流體的科里奧利力就可以測得質量流量。

二、優缺點

優點：①直接測質量流量。在計量測試領域中，質量同長度和時間一樣，都是基準量，而不是導出量。在過程檢測和控制中，用質量流量來表示物質的量是最理想、最準確的。在化學反應和其他生產過程中，物質的反應和處理幾乎都是以質量為基礎進行的；在流體產品或半成品的貿易交接和經濟核算中，大部分是以質量為基準的；在很多過程中，如某些價格昂貴的添加劑，要求高精確度的質量檢測和控制，不僅涉及生產成本的計算，並且直接關係到產品的質量優劣。

為了解決質量流量的測量，數十年來人們嘗試了各種方法，如稱重法、推導法，採用各種直接測取質量流量的裝置等，但均不理想。自1978年美國James E. Smith推出商品化的CMF以來，使得工業上質量流量測量技術出現了一個全新的局面。CMF直接測量質量流量，其結構緊湊，基本不受溫度、壓力、黏度等影響(有的經補償而保持很高的準確度)。

②應用範圍廣。CMF可用於一般流量儀表較難測量的工業介質，無論是導電或非導電液體均可測量，如非牛頓流體、各種漿液、懸浮液、液化氣等，其廣泛用於石油、石油化工、化學、食品、造紙、製藥、橡膠等行業。

③無可動部件及任何接觸式探測元件。測量管本身的振動極微，不會造成對流體的干擾，以及這種干擾對於流量傳感器帶來的影響。可用於高黏稠流體及液——固兩相測量。

④精確度高。在一定範圍內精確度可這±0.15% ~±0.3%左右；範圍度為(20:1)~(lOO:1)。

⑤安裝要求不高。不受上游管內流速分佈的影響，一般對上、下游直管段沒有什麼要求，對安裝空間的適應性強。但對有些傳感器，兩端需加防振支撐，並避免兩臺CMF安裝過近。

⑥多功能。同一臺CMF可測質量流量、密度、溫度、雙組分流濃度、體積流量等。

⑦適合雙向流測量。

⑧ 較低的維修率。

l缺點：①初購置費較高。但由於它直接測質量流量、精確度高、使用簡便、可靠性好，使它總費用(包括儀表費用、泵送費用、維修費用、測量誤差造成的損失費用等)並不過高，總體來說是經濟的。

②有的產品因結構關係，壓力損失較大。

③彈性常數對溫度影響靈敏，溫度補償措施有可能不盡完善。

④用於漿液測量時，有可能造成測量管堵塞，要注意清洗措施的可靠。

⑤只能用於壓力較高的氣體。