科氏力质量流量计传感器的安装对流量测量的影响

　　科氏力质量流量计是近20年发展起来的直接式质量流量计。它的测量精度高达0.2%,量程比宽达20∶1,不受流场分布影响,可测高粘度,易结晶及污浊流。尽管它的价格远高于其它种类的流量计,却仍然受到石油、化工、建材、食品等行业的青睐。但科氏力流量计的传感器对安装的要求很高。如不能正确安装,它不仅达不到出厂时标定的测量精度,甚至不能正常工作。下面以传感器为双U型测量管(属于悬臂式结构的一种)的科氏力流量计为例,对传感器的安装要求进行分析。

　　1　无应力安装

　　科氏力流量计传感器的测量管有多种形式,双U型测量管(图1)为其中之一。两根相同的U型弹性测量管平行安装在固定板上。在驱动力作用下,它们以固有频率振动。当管内有流体流动时,流体在科氏力作用下使两测量管分别以O—O及O′—O′为轴扭动。其扭动量与管内流量成正比。由于测量管的扭动,两检测点之间有相对位移。管内无流量时,两检测点的检测波形为同频率同相位;管内有流量时,两检测点的波形为同频率不同相位。它们之间的相位差可以用时间差Δt表示。已知测量管材质、结构,Δt与流量Q的关系式为:

式中Q——质量流量

　　r——扭动力臂

　　Ks——测量管弹性系数(与材质几何结构及材质弹性模量有关)

　　Δt——检测波形时间差

　　从理论上讲,一台传感器制成后,流量Q仅与时间差Δt有关。当安装不当而引起应力过于集中时,固定板在应力作用下,发生或大或小的弯曲或扭转形变。固定板的形变必然造成不对称的附加扭矩和引起原力矩臂r的变化。这些结构常数的变化使仪表系数改变,导致仪表零点和灵敏度均偏离原标定值。固定板的形变也会使两测量管平行度变坏。严重时可使安装在两管上的检测线圈和检测磁钢变位,甚至卡死,以至仪表根本无法工作。

　　为保证传感器无应力安装,需注意以下两点:

　　1.1　保证外部连接管路的同心度和法兰的平行度

　　在外管路安装时,一定要保证尽量好的管道同心度及与仪表连接的外部法兰的平行度。在仪表法兰与外管路法兰连接时,应使所有固定螺栓无阻碍插入。这样就使安装造成的应力影响减至最小。

　　1.2　尽量避免传感器旗形安装

　　在一些厂家的说明书中通常建议传感器采用3种安装形式:当测量液体时,要求传感器U型测量管开口向上,即传感器壳体向下(图2a),以防止U型管顶部积气;当测量气体时,一般要求传感器U形测量管开口向下,即传感器壳体向上(图2b),以利于测量管内积液排出,测量粘稠流体、易结晶流体和有悬浮物流体时,则要求传感器采用旗形安装(图2c),即将传感器安装于垂直的外部管道上,以防止结晶、污物滞留测量管。如果不考虑应力的影响,旗形安装是最理想的: