科氏力流量計該流(liu)量計是一(yi)種直接而精密(mi)地測量流(liu)體質量流(liu)量的(de)新穎儀表，以結構(gou)主體采用(yong)兩根(gen)并排的(de)U形管，讓兩根(gen)管的(de)回彎(wan)部(bu)分相向微微振動(dong)起來，則兩側的(de)直管會(hui)跟著振動(dong)，即它(ta)們會(hui)同時靠攏(long)或同時張(zhang)開，即兩根(gen)管的(de)振動(dong)是同步的(de)，對稱的(de)。

如果在管(guan)(guan)(guan)子同(tong)步振動的同(tong)時，將流體導入管(guan)(guan)(guan)內，使之沿管(guan)(guan)(guan)內向(xiang)前(qian)流動，則(ze)管(guan)(guan)(guan)子將強迫(po)流體與之一起上下振動。

流(liu)體為(wei)了反抗這種強迫振動(dong)，會給管(guan)(guan)子一個與(yu)其流(liu)動(dong)方(fang)向垂直(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反作用(yong)(yong)力(li)，在這種被(bei)叫做科(ke)里奧利效應力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)下，管(guan)(guan)子的(de)(de)(de)(de)(de)震(zhen)動(dong)不同步了，入口(kou)段管(guan)(guan)與(yu)出口(kou)段管(guan)(guan)在振動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)時間(jian)(jian)(jian)先后商會出現(xian)差(cha)異，(差(cha)異是(shi)由于入口(kou)段和(he)出口(kou)段流(liu)體流(liu)向是(shi)相(xiang)反的(de)(de)(de)(de)(de))，這叫做相(xiang)位(wei)時間(jian)(jian)(jian)差(cha)。這種差(cha)異與(yu)流(liu)過管(guan)(guan)子的(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)體質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)流(liu)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)小(xiao)成正比(bi)。如果通過電路能(neng)檢測出這種時間(jian)(jian)(jian)差(cha)異的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)小(xiao)，則就能(neng)將質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)流(liu)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)小(xiao)給確定(ding)了。這種流(liu)量(liang)(liang)計(ji)被(bei)稱作科(ke)里奧利直(zhi)接質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)流(liu)量(liang)(liang)計(ji)，它與(yu)世(shi)界上(shang)目(mu)前在用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)幾十種常規容積(ji)式(shi)流(liu)量(liang)(liang)計(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)zui大(da)(da)不同是(shi)它測的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)小(xiao)，使用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)單(dan)位(wei)是(shi)kg/h。用(yong)(yong)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(如千克)作單(dan)位(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)量(liang)(liang)計(ji)比(bi)用(yong)(yong)容積(ji)(如立(li)升或立(li)方(fang)米)作單(dan)位(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)容積(ji)式(shi)流(liu)量(liang)(liang)計(ji)要準確和(he)恒定(ding)。因為(wei)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)是(shi)遵(zun)循守恒定(ding)律(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)。

科氏力流量計的(de)發明是(shi)科技界苦苦求索幾十年的(de)結果，它(ta)不(bu)但具有準確性、重復性、穩定性，而(er)(er)且在流(liu)體通道內(nei)沒有阻流(liu)元件和可動部件，因而(er)(er)其可靠性好，使用壽命長，還能測(ce)(ce)量高粘(zhan)度(du)流(liu)體和高壓氣體的(de)流(liu)量。現在汽車用的(de)清(qing)潔燃(ran)料壓縮天然氣(CNG)的(de)計量就是(shi)靠它(ta)測(ce)(ce)準的(de)，而(er)(er)在石油、化工(gong)、冶金、建材、造紙(zhi)、醫(yi)藥、食品、生物工(gong)程(cheng)、能源、航天等工(gong)業部門，其應用也越來(lai)(lai)越廣泛。它(ta)的(de)問世帶來(lai)(lai)了流(liu)體測(ce)(ce)量技術(shu)的(de)一次深刻變革(ge)，被專(zhuan)家譽為(wei)是(shi)21世紀的(de)主流(liu)流(liu)量計。

工作原理和基本結構(gou)：當一個位于旋(xuan)轉(zhuan)系內的(de)質(zhi)點作朝(chao)向或者離開旋(xuan)轉(zhuan)中(zhong)心的(de)運動時，將產生一慣性力(li)。如圖(tu)6-1所示，當質(zhi)量為(δm的(de)質(zhi)點以勻速(su)u在一個圍繞旋(xuan)轉(zhuan)軸P以角(jiao)速(su)度ω旋(xuan)轉(zhuan)的(de)管道內軸向移動時，這(zhe)個質(zhi)點將獲得兩個加速(su)度分量:

(1)法向(xiang)(xiang)加速度(du)ar(向(xiang)(xiang)心加速度(du))，其值等于ω2r，方向(xiang)(xiang)指向(xiang)(xiang)P軸。

(2)切(qie)向(xiang)加速度(du)at(科(ke)里奧利(li)加速度(du))，其值等于2ωu，方(fang)向(xiang)與(yu)ar垂直，正方(fang)向(xiang)符合右手定則，如圖6-1所(suo)示(shi)。

為了使(shi)質點(dian)具(ju)有科里奧利加(jia)速度at，需在at的(de)方向(xiang)上加(jia)一個大小等(deng)于(yu)2ωuδm的(de)力(li)，這個力(li)來自管(guan)道壁面。反作用于(yu)管(guan)道壁面上的(de)力(li)就(jiu)是(shi)流體施(shi)加(jia)在管(guan)道上的(de)科里奧利力(li)Fc。

方向(xiang)與αt相(xiang)反。

從(cong)圖(tu)6-1可以看出，當密度為(wei)ρ的(de)(de)(de)流體以恒(heng)定流速(su)u沿(yan)圖(tu)6-1所示(shi)的(de)(de)(de)旋(xuan)轉管流動時，任一(yi)段長度ΔX的(de)(de)(de)管道(dao)都將受到(dao)一(yi)個大小為(wei)ΔFe的(de)(de)(de)切向科里奧利力(li):

式(shi)中，A為管道內(nei)截面(mian)積。由于質量(liang)流(liu)量(liang)qm=ρuA，因此:

基于上(shang)式，只(zhi)要能直接(jie)或者間接(jie)地測(ce)量(liang)出在(zai)旋轉管(guan)道中流(liu)(liu)動的(de)流(liu)(liu)體(ti)(ti)作用于管(guan)道上(shang)的(de)科(ke)里(li)奧利(li)力，就(jiu)可以(yi)測(ce)得流(liu)(liu)體(ti)(ti)通過管(guan)道的(de)質量(liang)流(liu)(liu)量(liang)。

在過程工業應用(yong)(yong)中，要使(shi)流體(ti)(ti)通過的(de)(de)管(guan)道圍繞P軸以角速度ω旋轉顯然是(shi)不切合實(shi)際的(de)(de)。這(zhe)也是(shi)早(zao)期的(de)(de)質量流量計始終(zhong)未能走出實(shi)驗(yan)室的(de)(de)根(gen)(gen)本原因。經過幾十年的(de)(de)探索，人們終(zhong)于發(fa)現，使(shi)管(guan)道繞P軸以一定頻率上下振(zhen)動(dong)(dong)，也能使(shi)管(guan)道受(shou)到科里奧利力的(de)(de)作用(yong)(yong)。而(er)且，當充滿流體(ti)(ti)的(de)(de)管(guan)道以等于或接(jie)近于其(qi)自振(zhen)頻率振(zhen)動(dong)(dong)時(shi)，維持(chi)管(guan)道振(zhen)動(dong)(dong)所需(xu)的(de)(de)驅(qu)動(dong)(dong)力是(shi)很小(xiao)的(de)(de)。從而(er)從根(gen)(gen)本上解(jie)決了CMF的(de)(de)結構問題。為CMF的(de)(de)迅速商用(yong)(yong)化(hua)打(da)下了基礎。

經過近二十(shi)年的(de)(de)發展，以(yi)科里奧利力為原理而設(she)計的(de)(de)質量流量計已(yi)有(you)多種形式。根據檢測(ce)管(guan)(guan)的(de)(de)形狀來分，大體上可以(yi)歸納為四類(lei)，即:直管(guan)(guan)型和彎管(guan)(guan)型;單管(guan)(guan)型和多管(guan)(guan)型(一般為雙管(guan)(guan)型)。

彎管(guan)(guan)型(xing)(xing)檢測(ce)管(guan)(guan)的儀(yi)表(biao)管(guan)(guan)道剛(gang)度低，產生(sheng)信號(hao)相(xiang)對(dui)較大，技術也相(xiang)對(dui)成熟。因(yin)為(wei)自振(zhen)(zhen)頻(pin)率也低(80-150Hz)，可(ke)以采(cai)用較厚的管(guan)(guan)壁，儀(yi)表(biao)耐磨、耐腐蝕性能(neng)較好(hao)，但易(yi)存積氣(qi)(qi)體和殘渣引起(qi)附加(jia)誤差(cha)切對(dui)安(an)裝(zhuang)空間有要求。直(zhi)管(guan)(guan)型(xing)(xing)儀(yi)表(biao)不易(yi)存積氣(qi)(qi)體，流量(liang)(liang)傳感器(qi)尺寸小，重量(liang)(liang)輕。但自振(zhen)(zhen)頻(pin)率高信號(hao)不易(yi)檢測(ce)，為(wei)使自振(zhen)(zhen)頻(pin)率不至于太高，往往管(guan)(guan)壁做得(de)較薄，易(yi)受磨損和腐蝕。單管(guan)(guan)型(xing)(xing)儀(yi)表(biao)不分流，測(ce)量(liang)(liang)管(guan)(guan)中流量(liang)(liang)處(chu)處(chu)相(xiang)等，對(dui)穩定零點有好(hao)外(wai)，也便于清洗(xi)，但易(yi)受外(wai)界振(zhen)(zhen)動的干(gan)擾，僅見于早期的產品和一些小口(kou)徑(jing)儀(yi)表(biao)。雙(shuang)管(guan)(guan)型(xing)(xing)儀(yi)表(biao)既實現了(le)雙(shuang)管(guan)(guan)相(xiang)位差(cha)的測(ce)量(liang)(liang)，也增(zeng)了(le)大信號(hao)增(zeng)強了(le)線性，同時(shi)降低外(wai)界振(zhen)(zhen)動干(gan)擾的影響(xiang)。

科氏力流量計優點：

科里奧利質量流量計(ji)直(zhi)接測量質量流量，有很高的測量精確(que)度。

可(ke)測量流體(ti)(ti)(ti)(ti)范(fan)圍廣(guang)泛，包括高(gao)粘度液(ye)(ye)的(de)(de)(de)各種液(ye)(ye)體(ti)(ti)(ti)(ti)、含(han)有固形物的(de)(de)(de)漿液(ye)(ye)、含(han)有微量氣體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)液(ye)(ye)體(ti)(ti)(ti)(ti)、有足夠密度的(de)(de)(de)中高(gao)壓氣體(ti)(ti)(ti)(ti)。

測量管的振動幅小，可視作非(fei)活動件，測量管路內(nei)*件和活動件。

對應對迎(ying)流流速(su)分布不敏感，因而無(wu)上下游直(zhi)管(guan)段要(yao)求。

測(ce)量值對(dui)流體粘度不敏感，流體密度變化對(dui)測(ce)量值得值的影響微(wei)小。

可做多(duo)參數測量(liang)，如同期測量(liang)密度，并由此派生出測量(liang)溶(rong)液(ye)中(zhong)溶(rong)質所含(han)的(de)濃度。

為了使科里奧利(li)質量流量計能正常(chang)、安全和(he)高性能地(di)工(gong)作，正確地(di)安裝(zhuang)和(he)使用是非常(chang)重要。這里包括機械安裝(zhuang)、電氣(qi)安裝(zhuang)和(he)使用維護。

(1)安裝

機(ji)械安(an)裝應(ying)注意這樣幾個(ge)問(wen)題:

a.流(liu)量(liang)傳感器應安(an)裝(zhuang)在(zai)一個堅(jian)固的基礎(chu)上。內徑(jing)小于10mm的小口徑(jing)質量(liang)流(liu)量(liang)計安(an)裝(zhuang)在(zai)平衡堅(jian)硬和(he)無振(zhen)動的底面上，如墻面、地面或(huo)專門的基礎(chu)。如果在(zai)高振(zhen)動環境使用(yong)，應注(zhu)意對基礎(chu)的振(zhen)動吸(xi)收，而且傳感器進出口與管(guan)(guan)道(dao)之間應用(yong)柔性管(guan)(guan)道(dao)連接(jie);較大口徑(jing)的流(liu)量(liang)計直接(jie)安(an)裝(zhuang)在(zai)工藝管(guan)(guan)道(dao)上，應用(yong)管(guan)(guan)卡和(he)支撐物(wu)將(jiang)流(liu)量(liang)計牢牢地固定(ding)。

b.為(wei)防(fang)止CMF間(jian)的相互影響，在(zai)多臺流量(liang)計串聯或并聯使(shi)用時，各流量(liang)傳感器之(zhi)間(jian)的距離(li)應(ying)足夠遠，管(guan)卡和支撐物應(ying)分別設置(zhi)在(zai)各自獨立基(ji)礎上。

C為保證使用時(shi)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)傳(chuan)感器(qi)(qi)(qi)內不(bu)會存積(ji)氣(qi)(qi)體或(huo)液體殘值，對(dui)于彎(wan)管(guan)(guan)型(xing)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計，測量(liang)(liang)(liang)液體，彎(wan)管(guan)(guan)應(ying)朝(chao)下，測量(liang)(liang)(liang)氣(qi)(qi)體時(shi)，彎(wan)管(guan)(guan)應(ying)朝(chao)上。測量(liang)(liang)(liang)漿(jiang)液或(huo)排(pai)放液時(shi)，應(ying)將傳(chuan)感器(qi)(qi)(qi)安裝(zhuang)(zhuang)在垂直管(guan)(guan)道，流(liu)(liu)向由下而(er)上。對(dui)于直管(guan)(guan)型(xing)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計，水平(ping)安裝(zhuang)(zhuang)時(shi)應(ying)避免安裝(zhuang)(zhuang)在zui高(gao)點上，以免氣(qi)(qi)團存積(ji)。連接傳(chuan)感器(qi)(qi)(qi)和工藝管(guan)(guan)道時(shi)，一定(ding)要做到無應(ying)力(li)安裝(zhuang)(zhuang)，特別(bie)對(dui)某些直管(guan)(guan)型(xing)測量(liang)(liang)(liang)管(guan)(guan)的流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)傳(chuan)感器(qi)(qi)(qi)更應(ying)注意。

(2)使用和維護

①流量計零點(dian)(dian)調(diao)(diao)整(zheng)(zheng)(zheng)。待流量傳感(gan)(gan)器充滿被測流體(ti)后(hou)關(guan)閉傳感(gan)(gan)器下(xia)(xia)游閥門，在(zai)接近(jin)工(gong)作溫度(du)的條件(jian)下(xia)(xia)調(diao)(diao)整(zheng)(zheng)(zheng)流量計的零點(dian)(dian)。調(diao)(diao)整(zheng)(zheng)(zheng)零點(dian)(dian)時(shi)(shi)保證(zheng)下(xia)(xia)游閥門*關(guan)閉，確認不泄漏流體(ti)是非(fei)常(chang)重要的。如果調(diao)(diao)零時(shi)(shi)閥門存在(zai)泄漏，將會給整(zheng)(zheng)(zheng)個測量帶來很(hen)大誤(wu)差(cha)。

②設置(zhi)流量(liang)和密度(du)(du)校(xiao)準(zhun)系數(shu)(shu)。正確設置(zhi)流量(liang)和密度(du)(du)校(xiao)準(zhun)系數(shu)(shu)流量(liang)計的(de)工作十分重要。流量(liang)校(xiao)準(zhun)系數(shu)(shu)代表(biao)傳感器的(de)靈(ling)敏(min)度(du)(du)及流量(liang)溫度(du)(du)系數(shu)(shu)，靈(ling)敏(min)度(du)(du)表(biao)示每微秒時差測量(liang)多大的(de)流量(liang)。

(單位(wei)往往為克/秒);流(liu)量(liang)溫(wen)度(du)(du)系(xi)數表(biao)示傳(chuan)感(gan)器彈性模量(liang)受溫(wen)度(du)(du)的影響(xiang)程度(du)(du)。這些與(yu)流(liu)量(liang)計的測(ce)量(liang)準(zhun)確(que)(que)度(du)(du)都有(you)直接(jie)關(guan)系(xi)，密度(du)(du)校(xiao)準(zhun)系(xi)數代表(biao)傳(chuan)感(gan)器在0℃下管(guan)內為空氣和管(guan)內為水(shui)時(shi)的自振周(zhou)期(單位(wei)往往為微秒)及(ji)密度(du)(du)溫(wen)度(du)(du)系(xi)數，顯然這些與(yu)測(ce)量(liang)密度(du)(du)的準(zhun)確(que)(que)度(du)(du)直接(jie)相關(guan)。

③使用中(zhong)維護流量計(ji)正(zheng)常(chang)工作(zuo)(zuo)。及時發現(xian)故障和排除故障對流量計(ji)正(zheng)常(chang)工作(zuo)(zuo)很(hen)重(zhong)要，實際(ji)工作(zuo)(zuo)中(zhong)常(chang)見的有(you)以下幾種故障情況:

a.無(wu)輸出:指有流量通過傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)而(er)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)沒有信號輸出;

b.輸出(chu)不變化:雖(sui)然流量變化了，但輸出(chu)保(bao)持不變;

c.輸(shu)出不正(zheng)常，輸(shu)出隨意變(bian)化，與流量的變(bian)化無關，即輸(shu)出反(fan)常;

d.斷續地有輸出(chu):斷續輸出(chu)，開始和結束都無規律(lv)，但當有輸出(chu)時(shi)，輸出(chu)信號能正確反映

流量大小。

以上(shang)故障狀態應(ying)仔細檢查(cha)排除，必要(yao)時應(ying)請制造廠家維(wei)修服(fu)務。