哈恩HNKF-9000科氏力質(zhì)量流量計(jì)
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人氣：2363 發(fā)布時(shí)間：2013-04-04 23:15 關(guān)鍵詞：質(zhì)量流量計(jì) 產(chǎn)品型號(hào)：HNKF-9000 應(yīng)用領(lǐng)域：水處理 產(chǎn)品價(jià)格：1 想了解更多產(chǎn)品詳情，請(qǐng) |
HNKF-9000科氏力質(zhì)量流量計(jì)
一、測(cè)量原理：
HNKF-9000科氏力質(zhì)量流量計(jì)基于科里奧利力學(xué)原理測(cè)量流體的質(zhì)量流量，當(dāng)流體直線運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)發(fā)生時(shí)就有科式力產(chǎn)生。當(dāng)滿足兩個(gè)條件：(1)雙彎管以一定的頻率振動(dòng)，(2)管道中有流體流動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一種新的力——科氏力，這個(gè)力是由管道振動(dòng)和管道流體流動(dòng)合成產(chǎn)生的附加力，這個(gè)力在彎管上產(chǎn)生了扭矩，使得彎管對(duì)稱其中心線發(fā)生扭轉(zhuǎn)。通過(guò)在彎管兩側(cè)的位移傳感器檢測(cè)其電信號(hào)，再對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理，直接得出質(zhì)量流量。
FC =2×△m(ω×v)
FC =科式力
△m = 運(yùn)動(dòng)流體質(zhì)量
ω= 角速度
v = 徑向速度(旋轉(zhuǎn)或震動(dòng)時(shí))
科式力與運(yùn)動(dòng)流體質(zhì)量△m和速度v成正比，即與運(yùn)動(dòng)流體質(zhì)量流量成正比。
傳感器內(nèi)是U型流量管(圖)，在沒有流體流經(jīng)流量管時(shí)，流量管由安裝在流量管端部的電磁驅(qū)動(dòng)線圈驅(qū)動(dòng)，其振幅小于1mm，頻率約為80Hz，流體流入流量管時(shí)被強(qiáng)制接受流量管的上下垂直運(yùn)動(dòng)。在流量管向上振動(dòng)的半個(gè)周期內(nèi)，流體反抗管子向上運(yùn)動(dòng)而對(duì)流量管施加一個(gè)向下的力；反之，流出流量管的流體對(duì)流量管施加一個(gè)向上的力以反抗管子向下運(yùn)動(dòng)而使其垂直動(dòng)量減少。這便導(dǎo)致流量管產(chǎn)生扭曲，在振動(dòng)的另外半個(gè)周期，流量管向下振動(dòng)，扭曲方向則相反，這一扭曲現(xiàn)象被稱之為科里奧利(Coriolis)現(xiàn)象，即科氏力。
根據(jù)牛頓第二定律，流量管扭曲量的大小完全與流經(jīng)流量管的質(zhì)量流量大小成正比，安裝于流量管兩側(cè)的電磁信號(hào)檢測(cè)器用于檢測(cè)流量管的振動(dòng)。當(dāng)沒有流體流過(guò)流量管時(shí)，流量管不產(chǎn)生扭曲，兩側(cè)電磁信號(hào)檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)是同相位的（圖3）；當(dāng)有流體流經(jīng)流量管時(shí)，流量管產(chǎn)生扭曲，從而導(dǎo)致兩個(gè)檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生相位差，這一相位差的大小直接正比于流經(jīng)流量管的質(zhì)量流量。由于這種質(zhì)量流量計(jì)主要依靠流量管的振動(dòng)來(lái)進(jìn)行流量測(cè)量，流量管的振動(dòng)，以及流過(guò)管道的流體的沖力產(chǎn)生了科氏力，致使每個(gè)流管產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)量與振動(dòng)周期內(nèi)流過(guò)流管的質(zhì)量流速成正比。由于一個(gè)流管的扭曲滯后于另一流管的扭曲，質(zhì)量管上的傳感器輸出信號(hào)可通過(guò)電路比較，來(lái)確定扭曲量。
電路中由時(shí)間差檢測(cè)器測(cè)量左右檢測(cè)信號(hào)之間的滯后時(shí)間。這個(gè)“時(shí)間差”ΔT經(jīng)過(guò)數(shù)字量測(cè)量、處理、濾波以減少噪聲，提高測(cè)量分辨率。時(shí)間差乘上流量標(biāo)定系數(shù)來(lái)表示質(zhì)量流量。由于溫度影響流管鋼性，科氏力產(chǎn)生的扭曲量也將受溫度影響。被測(cè)量的流量不斷由變送器調(diào)整，后者隨時(shí)檢測(cè)粘在流管外表上的鉑電阻溫度計(jì)輸出。變送器用一個(gè)三相的電阻溫度計(jì)電橋放大電路來(lái)測(cè)量傳感器溫度，放大器的輸出電壓轉(zhuǎn)化成頻率，并由計(jì)數(shù)器數(shù)字化后讀入微處理器。
密度測(cè)量原理
流量管的一端被固定，而另一端是自由的。這一結(jié)構(gòu)可看做一重物懸掛在彈簧上構(gòu)成的重物/彈簧系統(tǒng)，一旦被施以一運(yùn)動(dòng)，這一重物/彈簧系統(tǒng)將在它的諧振頻率上振動(dòng)，這一諧振頻率與重物的質(zhì)量有關(guān)。質(zhì)量流量計(jì)的流量管是通過(guò)驅(qū)動(dòng)線圈和反饋電路在它的諧振頻率上振動(dòng)，振動(dòng)管的諧振頻率與振動(dòng)管的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量有關(guān)。振動(dòng)管的質(zhì)量由兩部分組成：振動(dòng)管本身的質(zhì)量和振動(dòng)管中介質(zhì)的質(zhì)量。每一臺(tái)傳感器生產(chǎn)好后振動(dòng)管本身的質(zhì)量就確定了，振動(dòng)管中介質(zhì)的質(zhì)量是介質(zhì)密度與振動(dòng)管體積的乘積，而振動(dòng)管的體積對(duì)每種口徑的傳感器來(lái)說(shuō)是固定的，因此振動(dòng)頻率直接與密度有相應(yīng)的關(guān)系，那么，對(duì)于確定結(jié)構(gòu)和材料的傳感器，介質(zhì)的密度可以通過(guò)測(cè)量流量管的諧振頻率獲得。
利用流量測(cè)量的一對(duì)信號(hào)檢測(cè)器可獲得代表諧振頻率的信號(hào)，一個(gè)溫度傳感器的信號(hào)用于補(bǔ)償溫度變化而引起的流量管鋼性的變化，振動(dòng)周期的測(cè)量是通過(guò)測(cè)量流量管的振動(dòng)周期和溫度獲得，介質(zhì)密度的測(cè)量利用了密度與流量管振動(dòng)周期的線性關(guān)系及標(biāo)準(zhǔn)的校定常數(shù)。
科氏質(zhì)量流量傳感器振動(dòng)管測(cè)量密度時(shí)，管道鋼性、幾何結(jié)構(gòu)和流過(guò)流體質(zhì)量共同決定了管道裝置的固有頻率，因而由測(cè)量的管道頻率可推出流體密度。變送器用一個(gè)高頻時(shí)鐘來(lái)測(cè)量振動(dòng)周期的時(shí)間，測(cè)量值經(jīng)數(shù)字濾波，對(duì)于由操作溫度導(dǎo)致管道鋼性變化，進(jìn)而引起固有頻率的變化進(jìn)行補(bǔ)償后，用傳感器密度標(biāo)定系數(shù)來(lái)計(jì)算過(guò)程流體密度。?
二、技術(shù)參數(shù)：
適用范圍：適用于液體、氣體、液固、氣固的微小質(zhì)量流量的測(cè)量
測(cè)量管材質(zhì)：304 或316L不銹鋼
壓力等級(jí)：標(biāo)準(zhǔn)配置見上表，其他高壓可以特殊訂貨。
介質(zhì)溫度：-50℃～+150℃：-50℃～250℃；-50℃～ 350℃
環(huán)境溫度：-20℃～+70℃
工作環(huán)境濕度：≤90%RH，非冷凝
流量測(cè)量精度：±0.20% 流量±[(零點(diǎn)穩(wěn)定性/流量值)×100]% 流量(±0.1%為特殊訂貨)
密度測(cè)量范圍：0.5g/cm3～2.5g/cm3
密度測(cè)量精度：±0.002g/ml?
溫度測(cè)量范圍：-60℃～+200℃
溫度測(cè)量準(zhǔn)確度：±1℃
重復(fù)性：±0.10% 流量±[?(零點(diǎn)穩(wěn)定性/流量值)×100]% 流量
變送器供電要求：本安型電源電壓︰AC(220±10%)V,(50±5%)Hz
復(fù)合型電源電壓︰(24±10%）V
輸出信號(hào)：4～20mA ?負(fù)載電阻<500Ω(瞬時(shí)流量或密度可選)；0～10kHz?瞬時(shí)流量脈沖信號(hào)；? 485 通訊信號(hào)
傳感器的防爆標(biāo)志：Exib(ib)ⅡBT2- T5
防爆合格證號(hào)：CE072066
變送器防爆標(biāo)志：Exd(ib)ibIBT5
防爆合格證號(hào)：CE092053?
三、顯著特點(diǎn)：
直接測(cè)量介質(zhì)的質(zhì)量流量
可靠的長(zhǎng)期穩(wěn)定性
測(cè)量精度不受管內(nèi)流場(chǎng)的影響
多種回路材質(zhì)可選
流量傳感器內(nèi)無(wú)電路組件
管道振動(dòng)和管道應(yīng)力影響小
無(wú)直管段要求，可隨意安裝
同時(shí)顯示質(zhì)量流量、密度、體積流量、溫度等
四、測(cè)量環(huán)境的影響
1、流體壓力的影響
首先考慮流體壓力不應(yīng)超過(guò)規(guī)定工作壓力，其次考慮靜壓變化影響的程度。壓力變化影響測(cè)量管繃緊程度和布登效應(yīng)的程度，以及破壞測(cè)量管不對(duì)稱的原零點(diǎn)偏置。雖然儀表常數(shù)變動(dòng)和零漂很小，但是使用壓力時(shí)和校準(zhǔn)時(shí)相差甚大時(shí)，對(duì)于高精確度儀表影響值還是不能忽視的。小口徑儀表壁厚管徑比大，影響小；大口徑儀表壁厚管徑比校大，影響大。
2、流體密度影響
流體密度變化改變流量測(cè)量系統(tǒng)的質(zhì)量，從而使流量傳感器的平衡發(fā)生變化，導(dǎo)致零點(diǎn)偏移。如果測(cè)量某一特定液體，只要在實(shí)際使用的液體密度條件下調(diào)零，使用過(guò)程中的密度變化不大，一般不存在問題。但在一根管道上測(cè)量密度差別較大的幾種液體時(shí)，會(huì)帶來(lái)零點(diǎn)變動(dòng)的附加誤差
3、流體粘度影響
哈恩（大連）流體控制技術(shù)有限公司的科氏力質(zhì)量流量計(jì)HNKF-9000可測(cè)量液體粘度的范圍很寬，并呈現(xiàn)良好的測(cè)量性能。雖有報(bào)告論及粘度影響測(cè)量精確度，但很少有試驗(yàn)數(shù)據(jù)。液體粘度會(huì)改變系統(tǒng)的阻尼特性，從而影響零偏置；在低流量時(shí)對(duì)流量測(cè)量值有一定程度的影響。
4、雙相流體中異相含量影響
制造廠常稱含有百分幾體積比游離氣體影響測(cè)量不大。當(dāng)測(cè)量氣泡小而分布均勻的液體，如冰淇淋和相似乳化液，影響可能是相對(duì)的。含氣泡1%時(shí)有些型號(hào)無(wú)明顯影響，有些型號(hào)誤差為1%～2%，其中一臺(tái)雙管直管式則高達(dá)10%～15%；含氣泡10%時(shí)，誤差普遍增加到15%～20%，個(gè)別型號(hào)高達(dá)80%。此外流體的壓力、流速、粘度和氣液混合方式的差異，所帶來(lái)的影響也不一樣。測(cè)量含有少量固體的液體時(shí)，各類型HNKF-9000都有較高的信賴度。當(dāng)固體含量較多或固體具有強(qiáng)磨蝕性或軟固體(如食品湯汁中的蔬菜塊)，應(yīng)選用單管直管型或串聯(lián)雙管型。因?yàn)槿缬貌⒙?lián)雙管型，分流器上有可能粘附異物或磨損導(dǎo)致改變兩路分流量，產(chǎn)生誤差；更為嚴(yán)重者如一路堵塞可能不被立即發(fā)現(xiàn)。
5、環(huán)境振動(dòng)影響
HNKF-9000可以在振動(dòng)環(huán)境下工作，但必須與振動(dòng)隔離，例如與振動(dòng)管間用柔性管連接和采用隔離振動(dòng)的支撐架。但更應(yīng)預(yù)防振動(dòng)頻率與HNKF-9000的工作頻率或諧波頻率相同。 同一型號(hào)多臺(tái)儀表串接安裝或較接近地平行安裝，尤其是裝在同一支撐臺(tái)架上，各HNKF-9000間工作頻率振動(dòng)會(huì)相互影響，引起異常振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使儀表無(wú)法工作。在訂購(gòu)時(shí)可專門向制造廠提出，錯(cuò)開兩串聯(lián)HNKF-9000的工作頻率。
6、管道應(yīng)力影響
若連接流量傳感器管道中心未對(duì)準(zhǔn)(或不平行)或管道溫度改變，管道應(yīng)力會(huì)形成壓力、拉力、或剪切力作用到HNKF-9000測(cè)量管間的對(duì)準(zhǔn)，引起檢測(cè)探頭的不對(duì)稱性，導(dǎo)致零點(diǎn)變動(dòng)。HNKF-9000安裝好后必須調(diào)零以消除或減小這一影響。若管道嚴(yán)重未對(duì)準(zhǔn)，有可能無(wú)法調(diào)至零位。管道溫度偏離安裝時(shí)溫度，管道產(chǎn)生的熱膨脹(或收縮)力亦將作用到流量傳感器。有些HNKF-9000設(shè)計(jì)在測(cè)量管進(jìn)出口各有一個(gè)很重的分流器，可減小管道應(yīng)力對(duì)測(cè)量管的影響。直形測(cè)量管HNKF-9000特別易受熱膨脹力的影響，必要時(shí)可在管道裝熱膨脹隔離管件。
