質(zhì)量流量計續(xù)課件

圖6-8-16，檢出動量的流量計與密度計組合成的質(zhì)量流量計的構(gòu)造

圖6-8-16即是后者之例。密度的檢測是用線密度計，它如圖所示，S形管道的流入處和流出處用波紋管等軟管與外部管道連接，此S形管道在其中心部分有個轉(zhuǎn)軸，使地可以在包含S形管道的面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。流入的流體在S形管道的端部彎管處方向變化90，因此產(chǎn)生對S形管軸的力矩，令為T1則：

（6-8-39）

是一個與流體在端部彎管改變90的方向產(chǎn)生的動量變化而出現(xiàn)的力成正比的量。R1是伴隨著流體動量變化產(chǎn)生的力的作用點與轉(zhuǎn)軸間的距離，即臂長。

同樣，在流出處的彎管流動也改變方向，產(chǎn)生力矩T2，故對轉(zhuǎn)軸的力矩T為：

R2是與流出處彎管有關(guān)的臂長

只要流量計的構(gòu)造、尺寸一經(jīng)決定，R1和R2就是恒定的值，則T就與成正比。

力矩檢測機構(gòu)

S形管道受前述力矩T的作用而旋轉(zhuǎn)，通過角偏移檢測器將旋轉(zhuǎn)角度變成電壓，再由電壓驅(qū)使力矩馬達轉(zhuǎn)動，通過扭力軟管就起到了使S形管回復(fù)原來位置的作用。如果S形管回到原來的位置，則從角偏移檢測器輸出的確電壓為零，扭力馬達停止轉(zhuǎn)動。此時扭力馬達的軸的旋轉(zhuǎn)角與力矩成正比，從而由式（6-8-40)可知，它與成正比。再在連接扭力馬達的軸上安裝電位計A，就可得到與扭力馬達軸的轉(zhuǎn)角成正比的電壓E1。

圖6-8-17在密度檢測器旋轉(zhuǎn)楔板的軸上，如圖6-8-18所示的那樣安裝電位計B，便可得到與楔板旋轉(zhuǎn)角成正比的電壓E2。從圖中可知E2和E1成正比，也與流體的密度成正比，所以：

如果求出了E2的平方根，就可求出，從而得到質(zhì)量流量。E2平方根的計算是由平方根運算指示電位計C，D來進行的。

圖6-8-18，質(zhì)量流量運算回路

6-8-6-2Q檢測器和密度計的組合方式

能用來檢測管道中流動流體的體積流量Q的儀器有容積流量計、電磁流量計、超聲波流量計、葉輪流量計等。把這些流量計與檢測流體密度的密度計組合就可以測量質(zhì)量流量。

圖6-8-19，Q檢測器與密度計組合的質(zhì)量流量計的構(gòu)造由容積流量計和浮子式密度計組合的[12]、渦輪流量計和浮子式密度計組合的[13]、葉輪流量計和葉輪式密度計組合的[12]、電磁流量計和利用放射性同位素的密度計組合的[12]，超聲波流量計和音響阻抗式密度計組合的[14]質(zhì)量流量計

超聲波流量計和超聲波密度計組合的質(zhì)量流量計

在管道兩側(cè)的壁上相對地安裝一個超聲波發(fā)生器和兩個接收器。當流體不流動時，從發(fā)生器發(fā)射的超聲波被對面的兩個接受器接收，分別得到強度相同的信號。此時差動放大器的輸出為零。當流體在管道中以速度v流動時，則超聲波傳播方向產(chǎn)生便移，如果管道直徑為D，超聲波在流體中的傳播速度為cs,那么在安裝接收器的那側(cè)管壁處超聲波的偏移距離L就可表示為：

在管壁上還安裝了一個與流體接觸的，檢測密度用的超聲波發(fā)生器，給它提供固定電壓使其產(chǎn)生共振振動，檢測出它的輸出E2。那么E2應(yīng)與成正比，若求出E1和E2的乘積，則有：

只需測出E1，E2即可測出質(zhì)量流量。此種方式的優(yōu)點是當檢測的流量受到cs的影響時，被檢測的密度也受到cs的影響，兩種影響恰好抵消，結(jié)果與無關(guān)。

6-8-6-3

檢測器和Q檢測器組合方式節(jié)流流量計那樣的檢測器和容積流量計及渦輪計那樣的Q檢測器組成的儀器可以求出質(zhì)量流量。

Qxyx/y運算器溫度-壓力自動補償液體：忽略壓力引起的密度變化，僅考慮溫度引起的密度變化。因次，必須了解液體密度和溫度的關(guān)系。當溫度變化范圍大時，溫度和密度的關(guān)系不能看成是線性，自動補償復(fù)雜。

低壓氣體：利用理想氣體定律補償。高壓氣體：偏離理想氣體方程，考慮壓縮系數(shù)的變化，自動補償困難。

溫度變化范圍大和高壓狀態(tài)下，由于液體的密度與壓力不是線性的，不遵守理想氣體的狀態(tài)方程等等，溫度、壓力自動補償裝置復(fù)雜，利用直接檢測質(zhì)量流量的測量方法優(yōu)越。當溫度、壓力變化范圍小，液體的密度和溫度以及壓力的關(guān)系比較簡單時，用溫度、壓力自動補償式流量計來測量，效果非常好。

當溫度變化范圍不大時，對液體，溫度T與密度的關(guān)系一般可表為

式中，T0是標準溫度，是溫度為T0時的液體密度；是體膨脹系數(shù)。

由這樣的溫度變化引起密度變化的液體的質(zhì)量流量G可以通過用體積流量計檢測出體積流量Q乘以液體密度求出。如果在管道中流動的液體的體積流量Q與用體積流量計檢測、變化所得的x成正比，則Q=k1x(k1是比例常數(shù))關(guān)系成立，故可得G=Q=k1x的關(guān)系，再檢測溫度T，利用式（6-8-46）求出液體密度，代入前述的關(guān)系式中得到：

k1是體積流量計的裝置系數(shù)

流量計檢測的情況。此時若令流量計檢測變換的量為x，由于可得到（是比例常數(shù)）。另外，因為上述的液體密度和溫度T的關(guān)系式（6-8-46）成立，這樣用這些關(guān)系可將質(zhì)量流量G表示為：

（6-8-49）

這樣如果進行自動補償，使流量計檢測變換量x上附加一個與x(T0-T)成正比例的量，再求出其平方根，便可得出質(zhì)量流量。

在用此流量計檢測變換來測氣體質(zhì)量流量G的情況下，若把用流量計檢測變換量作為x，則由可得到（是比例常數(shù)）的關(guān)系。由于氣體密度和溫度T、壓力P間可用（6-8-50）式表示，那么可利用由這些關(guān)系推導(dǎo)的下式進行演算補償。

（6-8-53）

式中如果流量計的裝置常數(shù)、標準溫度T0、標準壓力P0確定后，可將看成固定值，所以上式可以寫成為：

由此可知，只需將流量計檢測變換的量