圖9 U形管工作原理
測量管扭曲的程度,與流體流過(guò)測量管的值來(lái)質(zhì)量流量成正比,在驅動(dòng)點(diǎn)兩側的測量管上安裝電磁感應器,以測量其運動(dòng)的相位差,這一相位差直接正比于流過(guò)的質(zhì)量流量。
在雙U形測量管結構中,兩根測量管的振動(dòng)方向相反,使得測量管扭曲相位相差180度,如圖10所示。相對單測量管型來(lái)說(shuō),雙管型的檢測信號有所放大,流通能力也有所提高。
圖10 測量管變形示意圖
3. 雙J形管質(zhì)量流量計
如圖11所示,兩根J形管以管道為中心,對稱(chēng)分布;安裝在J形部分的驅動(dòng)器使管子以某一固定的頻率振動(dòng)。
圖11 J形管質(zhì)量流量計結構
其工作原理如圖12所示,當測量管中的流體以一定速度流動(dòng)時(shí),由于振動(dòng)的存在使得測量管中的流體產(chǎn)生一個(gè)科氏力效應。此科氏力作用在測量管上,但在上下兩支管上所產(chǎn)生的科氏力的方向不同,管的直管部分產(chǎn)生不同的附加運動(dòng),即產(chǎn)生一個(gè)相對位移的相位差。
圖12 J形管工作原理
在雙J形管測量系統中,兩根管在同一時(shí)刻的振動(dòng)方向相反,加大了其上部與下部?jì)芍惫荛g的相對位移的相位差。如圖13 所示,在流體不流動(dòng)時(shí),從A、B兩傳感器測得的位移信號的相位差為零。
圖13 無(wú)流動(dòng)時(shí)測量管振動(dòng)狀態(tài)
當測量管內的流體流動(dòng)時(shí),在驅動(dòng)其振動(dòng)的某一方向上,科氏力產(chǎn)生的反作用力在測量管上的影響結果如圖14所示,管1分開(kāi)和管2靠近時(shí),管1上部運動(dòng)加快,下部減慢,管2則在相反的方向上同樣上部加快,下部減慢;結果在上部和下部安裝的傳感器測得的信號之間存在一個(gè)相位差,如圖15所示。這個(gè)信號的大小直接反映了質(zhì)量流量。
圖14 有流動(dòng)時(shí)測量管振動(dòng)狀態(tài)
圖15 傳感器輸出信號
4. B形管質(zhì)量流量計
如圖16所示,流量測量系統由兩個(gè)相互平行的B形管組成。被測流體經(jīng)過(guò)分流器被均勻送入兩根B形測量管中,驅動(dòng)裝置安裝在兩管之間的中心位置,以某一穩定的諧波頻率驅動(dòng)測量管振動(dòng)。在測量管產(chǎn)生向外運動(dòng)時(shí),如圖17a所示,直管部分被相互推離開(kāi),在驅動(dòng)器的作用下回路L1'和L1''相互靠近,同樣回路L2'和L2''也相互靠近。由于每個(gè)回路都由一端固定在流量計主體上,旋轉運動(dòng)在端區被抑制因而集中在節點(diǎn)附近。
圖16 B形管質(zhì)量流量計結構
而回路中的流體在科氏力作用下示的回路L1'和L1''相互靠近的速度減慢,而另一端L2'和L2''兩回路相互靠近速度增加。
圖17 B形管工作時(shí)的受力狀態(tài)
在測量管產(chǎn)生向內運動(dòng)時(shí),如圖17b所示,則相反的情況發(fā)生。直管段部分在驅動(dòng)力的作用下相互靠近,而兩斷面上的兩回路朝相互離開(kāi)的方向運動(dòng)。管道內流體產(chǎn)生的科氏力疊加在這個(gè)基本運動(dòng)上會(huì )使L1'和L1''兩回路的分離速度加快,而使L2'和L2''兩回路的分離速度減小。
通過(guò)在端面兩回路之間合理的安裝傳感器,這些由科氏力引入的運動(dòng)就可用來(lái)精確測定流體的質(zhì)量流量。
5. 單直管形質(zhì)量流量計
這種流量計的結構如圖18所示,測量系統由一兩端固定(法蘭)的直管及其上的振動(dòng)驅動(dòng)器組成。
圖18 單直管質(zhì)量流量計結構
在管中流體不流動(dòng)時(shí),驅動(dòng)器使管子振動(dòng),管中流體不產(chǎn)生科氏力,A、B兩點(diǎn)受力相等,變化速度相同,如圖19b所示。
圖19 單直管質(zhì)量流量計工作原理
當測量管中流體以速度V在管中流動(dòng)時(shí),由于受到C點(diǎn)振動(dòng)力的影響(此時(shí)的振動(dòng)力是向上的),流體質(zhì)點(diǎn)從A點(diǎn)運動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)被加速,質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生反作用力F1,使管子向上運動(dòng)速度減慢;而在C點(diǎn)到B點(diǎn)之間,流體質(zhì)點(diǎn)被減速,使管子向上的運動(dòng)速度加快。結果在C點(diǎn)兩邊的這兩個(gè)方向相反的力使管子產(chǎn)生一個(gè)變形,這個(gè)變形的相位差與測管中流體流過(guò)的質(zhì)量流量成正比。
6. 雙直管形質(zhì)量流量計
圖20 雙直管質(zhì)量流量計結構
圖20 雙直管質(zhì)量流量計結構
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