[摘要]質(zhì)量流量計在化工企業(yè)是應(yīng)用很廣泛的一種儀表，尤其在石化行業(yè)。由于質(zhì)量流量計造價很高,在有機酸生產(chǎn)企業(yè)中考慮到成本等因素安裝的沒有石化行業(yè)廣泛,但質(zhì)量流量計能控制尤其是液體的質(zhì)量，因而目前也在逐漸被接納并應(yīng)用。
1質(zhì)量流量計工作原理
在有機酸生產(chǎn)過程和貿(mào)易結(jié)算中，僅測量體積流量是不夠的，由于產(chǎn)品質(zhì)量控制、物料配比測定、成本核算以及生產(chǎn)過程自動調(diào)節(jié)等許多應(yīng)用場合的需要，還必須了解流體的質(zhì)量流量。流體的體積是流體溫度、壓力和密度的函數(shù)。本文主要介紹科里奧利質(zhì)量流量計的工作原理。
科里奧利質(zhì)量流量計(簡稱科氏力流量計)是一種利用流體在振動管中流動而產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力的原理來直接測量質(zhì)量流量的儀表�？剖狭α髁坑嫿Y(jié)構(gòu)有多種形式，一般由振動管與轉(zhuǎn)換器組成。振動管(測量管道)是敏感器件，有U形、Ω形、環(huán)形、直管形及螺旋形等幾種形狀，也有用雙管等方式，但基本原理相同。
下面以U形管式的質(zhì)量流量計為例介紹。U形管的兩個開口端固定，流體由此流入和流出。U形管頂端裝有電磁激振裝置，用于驅(qū)動U形管，使其鉛垂直于U形管所在平面的方向以0-0為軸按固有頻率振動。U形管的振動迫使管中流體在沿管道流動的同時又隨管道作垂直運動，此時流體將受到科氏力的作用，同時流體以反作用力作用于U形管。由于流體在U形管兩側(cè)的流動方向相反，所以作用于U形管兩側(cè)的科氏力大小相等方向相反，從而使U形管受到--個力矩的作用，管端繞R--R軸扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，該變形量的大小與通過流量計的質(zhì)量流量具有確定的關(guān)系。因此，測得這個變形量，即可測得管內(nèi)流體的質(zhì)量流量。
設(shè)U形管內(nèi)流體流速為u,U形管的振動可視為繞0-0為軸的瞬時轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動角速度為w,若流體質(zhì)量為m,則其上所作用的科氏力為
F=2muw*u
式中，F(xiàn).w、u均為矢量，是按正弦規(guī)律變化的�？剖狭α髁坑嬆苤苯訙y得氣體、液體和漿液的質(zhì)量流量，也可以用于多相流測量，且不受被測介質(zhì)物理參數(shù)的影響。測量精度較高，量程比可達100:1。但同時量程比與流量和精度也有一定的變化關(guān)系。
2質(zhì)量流量計的選型及安裝
2.1選型.
有機酸生產(chǎn)中要根據(jù)實際需要對質(zhì)量流量計進行選型，比如液體的腐蝕性、對精度的要求、實際流量等等。在質(zhì)量流量計的選型中還會有對彎管、微彎管和直管傳感器的選擇，一般也是要根據(jù)現(xiàn)場工藝條件來進行。直管和微彎管傳感器的特點是:可清凈、自排空、易于檢查、無堵塞、衛(wèi)生型;而彎管傳感器的特點是:抗干擾能力強、量程比寬、氣體應(yīng)用、貿(mào)易結(jié)算更可靠。在我公司的有機酸灌裝系統(tǒng)中，統(tǒng)一選用彎管傳感器，316L材質(zhì)，測量精度要求在±0.1%.
2.2安裝
管線中的法蘭、閥門、縮徑、彎頭等都會對管道中的流體產(chǎn)生一定的影響，以流速為基礎(chǔ)測量的流量計對直管斷都有一定的要求，但是質(zhì)量流量計與介質(zhì)的流速沒有關(guān)系，因此可以忽略直管道的要求。
但是在安裝過程中一定要避開有震動的管道處，震動的發(fā)生可能要考慮一次諧波、二次諧波的影響、并聯(lián)或串聯(lián)時可能的共振、流量計受影響的頻率范圍等因素。
電磁干擾也是質(zhì)量流量計安裝時要注意的事項，建議安裝時距離大的電磁干擾源(比如泵、發(fā)電機等)3米以上，以降低電磁干擾所造成的影響。
在最后的管道安裝中，要仔細查看流量計與管道的對中，不能發(fā)生偏心現(xiàn)象，否則影響測量的正確率。
3我公司有機酸灌裝系統(tǒng)中質(zhì)流計的應(yīng)用
有機酸灌裝系統(tǒng)是由質(zhì)量流量計、PLC控制系統(tǒng)、積算系統(tǒng)、控制閥門等組成。由于有機酸產(chǎn)品有大包裝和小包裝等幾種不同類型的稱重計量，所以在灌裝系統(tǒng)設(shè)計中分開來控制。對于大包裝的產(chǎn)品灌裝(1噸以上),通常在灌裝系統(tǒng)中設(shè)定所需灌裝的重量，然后PLC進行灌裝程序的運行，打開控制閥門開始大流量灌裝，達到設(shè)定值的70~90%后開始小流量灌裝，到達設(shè)定值后閥門關(guān)閉，灌裝頭回位。在大包裝產(chǎn)品的灌裝中，稱重值是直接從質(zhì)量流量計中讀取，進行批量控制。
由于種種原因，在小包裝(30KG以下)產(chǎn)品灌裝中，采用了和大包裝灌裝不同的數(shù)據(jù)采集方法。小包裝灌裝不直接從質(zhì)量流量計中讀取累積值，而是通過PLC對流量脈沖信號進行采集，然后通過累積系統(tǒng)對總量累積，當(dāng)累積值達到后，由PLC控制閥門關(guān)閉，從而完成整個灌裝程序。
4系統(tǒng)誤差的計算
系統(tǒng)誤差的分析，重量信號由質(zhì)量流量計的輸出信號，接入自動控制系統(tǒng)，通過各類包裝重量的設(shè)置、控制、顯示，達到實際重量的交接，誤差由現(xiàn)場使用的質(zhì)量流量計的精度等級和顯示器的合成誤差確定。假如質(zhì)量流量計的誤差為±e,顯示器的誤差為±δ,合成誤差為△g，則單次極限合成誤差:
質(zhì)量流量計應(yīng)用于有機酸液體稱重計量的精度與穩(wěn)定性優(yōu)于其它各類稱重儀表，其與系統(tǒng)的相容性能大幅提高自動化灌裝的速度與精度。由于質(zhì)量質(zhì)量流量計的價格比較高，但對于價值較高和關(guān)鍵點的物料交接與計量是值得推薦使用的。
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