科氏流量�全稱為科里奧��(zhì)量流量計,是基于科里奧利力的原理而設(shè)計的,由于它可以直接測量�(zhì)量流�、精度高和可以同時測量流體密度等�(yōu)�,近年來�(fā)展迅�,在許多工業(yè)�(lǐng)域得到廣泛的�(yīng)��
流體流過測量 管時,如果測量管以某一頻率振動,則振動的測量 管相�(dāng)于一個勻速轉(zhuǎn)動的參考系, 由于流體與測� 管具有相對運�,所以會受到科里奧利力的作用, � 1 科氏流量計測量管受力原理� 如圖 1 所�. 這個力作用在測量管的兩邊上方向� 相反�,使測量管�(fā)生扭�,流體的質(zhì)量流量與這個扭�(zhuǎn)角是成正比的,因此只要測出這� 扭轉(zhuǎn)�,就可以得到流體的�(zhì)量流�.二次儀表就是通過適當(dāng)?shù)臏y量電路和處理方法�(shè)�, 測得扭轉(zhuǎn)角并由此得出流體�(zhì)量等參數(shù)�
科氏流量計由一次儀表和二次儀表組�,其中一次儀表包括測量管,傳感器和激振器, 二次儀表則是一次儀表輸出信號的處理系統(tǒng) 目前市場上科氏流量計的種類很�. . 從一次儀表的�(jié)�(gòu)來看,有直�,U 形管,S 形管,Ω 形管,雙梯形管,螺旋形管,Δ形管 � .每一種形狀的測量管又有� �,雙管和多管之�.每一種管形的適用場合, 測量精度及價格水平各不相�.用戶可以從安 裝環(huán)�,清洗方式及對壓力損失的要求等方面 作出選擇�
1)其抗腐蝕,抗污,防爆,耐磨等問題已�(jīng)滿意地得到解�,因此可以測量范圍廣泛 的介�(zhì),如油�,化工介質(zhì),造紙黑液,漿體,氣體,固體顆粒的流體以及高粘度的物�.
2)管道�(nèi)無障礙物,無可動部�,故障因素�,便于清洗,維護和保�(yǎng).
3) 安裝簡便, 各種尺寸的傳感器管子的進出口方向可隨意�(diào)動安�: �(diào)�, 使用方便, 不必配置進出口的直管�.
4)能較容易地測量多相流�.
5)多參�(shù)測量,在測量質(zhì)量流量的同時,可以同時獲取體積流量,溫度及密度等;� 于影響量,如壓�,溫度,密度和粘度以及流速分布等不敏�.
基于以上�(yōu)�,科氏�(zhì)量流量計成為目前研究最�,最有前途的直接式質(zhì)量流量測量儀 �,市場需求量也越來越大[5].�(jù)�(tǒng)�,世界范圍�(nèi)裝用� 1991 年估計在 11-13 萬臺, 1992-1993 年間歐洲市場容量� 8000-10000 �, 約為 5000 萬英�/�, 1995 年全球范圍流� 儀表銷� 30 億美�,其中 CMF � 2.35 億美�,約占 8%;我國 CMF �(yīng)用起步較�,� 80 年代中期引進成套裝置附帶少量儀表開�,到技�(shù)改造所需單臺進口一定數(shù)�,� 1997 � CMF 裝用量約� 3500-4500 臺之�.�(jù)分析�(yù)�,本世紀的頭幾年�,CMF 在國�(nèi)市場� 年平均增長率將達 25-30%,從而逐漸與國際市場趨于一致而進入高速增長的�(chǎn)品成長期. 但勿庸置�,國內(nèi)� CMF 絕大多數(shù)仍依賴于進口,且價格昂�,一般為 5000-10000 美元/ �,150mm 管徑的高� 30000 美元/�.國外廠商� CMF 的技�(shù)方面占據(jù)�(yōu)�,少數(shù) 真正掌握 CMF �(shè)計原理和技�(shù),尤其是其核心技�(shù)即流量管傳感器設(shè)計原理和技�(shù)的公� 都對其極端保�,實行嚴格的技�(shù)壟斷,這也正是 CMF �(chǎn)品至今仍保持高附加值的原因所 �,且這種狀況還將繼�(xù).
美國,英國等西方發(fā)達國家在科氏�(zhì)量流量傳感器的研究和生產(chǎn)方面處于國際� �,主要的研�(fā)單位有美國的Micro Motion 公司,德國E+H 公司�.主要的研究重點集� 在測量管�(jié)�(gòu)�(shè)�,建模型分�,振動分析與抑�,試驗驗證等方�.�:作為科氏�(zhì)量流 � � � � � �(yè) � �(lǐng) � � � � � � Micro Motion � � � � 一 � � � �(chǎn) � � � � � � MVD(Multi-Variable Digital)技�(shù)的數(shù)字變送器,�4所示為美國Micro Motion公司生產(chǎn)的高 準科氏質(zhì)量流量計;英國Cranfield 大學(xué)的G.Sltan 和J.Hemp 用振動梁理論進行了U 形管� 氏質(zhì)量流量傳感器建模的研�,并通過水和煤油兩種介質(zhì)的質(zhì)量流量分別進行了實驗研�; Storm.R 等在建立直管CMF模型的基�(chǔ)�,分析了流�,工作�(huán)�,安裝�(yīng)力等因素對CMF 測量的影�,所得結(jié)果與理論計算�(jié)果基本相�.Cheesewright.R 等人利用流固耦合原理� 立了CMF 的動�(tài)模型,分析了CMF 傳感器的動態(tài)響應(yīng)特�,并進行了相�(yīng)的實驗研�. 同時,Cheesewright.R 也分析了外部振動對CMF 傳感器測量精度的影響,提出了抑制外� 耦合振動的一些理論方�. 此外, 英國國家工程實驗�(National Engineering Lab)的R.M.Watt 還利用有限元法對直管科氏流量傳感器進行了研�.
國內(nèi)科里奧利�(zhì)量流量傳感器的研究熱潮方興未�. 主要的研制單位集中在高校和部� 企業(yè).�:北京航空航天大學(xué),合肥工業(yè)大學(xué),太原太航流量工程有限公司,北京首科石化 2 有限公司,北京科力博奧儀表技�(shù)有限公司�.主要研究重點集中在測量管型設(shè)�,傳感� 閉環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)方案,傳感器輸出相位差信號解算等方�.�:北京航空航天大學(xué)樊尚春教� �(lǐng)�(dǎo)的課題組長期致力于傳感器管型�(yōu)化設(shè)�, 傳感器數(shù)字閉�(huán)系統(tǒng)實現(xiàn), 傳感器振動信� 解耦以及全�(shù)字信號處理方法等研究, 取得了多項創(chuàng)新性研究成�; 合肥工業(yè)大學(xué)自動化研 究所的徐科軍教授所帶領(lǐng)的研究小組在科氏�(zhì)量流量傳感器信號處理方面做了大量研究� �.太原太航流量工程有限公司與北京航空航天大�(xué)合作,�(shè)計了具有自主知識�(chǎn)�(quán)�"T 型結(jié)�(gòu)"測量管型�(jié)�(gòu),提高了傳感器測量靈敏�