文档介绍：石化行业罗斯蒙特质量流量计测量原理及应用简析2006-12-30 来源:中国自动化网浏览:404摘要:本文主要介绍了罗斯蒙特科氏力质量流量计(CMF)传感器、变送器工作原理,详细介绍了流量计质量流量测量原理和密度测量原理、变送器信号特性、DSP数字信号处理器特性以及应用。             关键词:科氏力; HART协议; DSP数字信号处理器;             中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1006-883X(2003)04-0032-05             前言             罗斯蒙特质量流量计广泛应用于石化等领域,是当今世界上最先进流量测量仪表之一,我厂主要产品如乙烯、丙烯和主要原料轻烃等测量中使用可靠,‰,为我厂能源、物料流量测量提高了准确度,避免了不必要损失,创造了可观经济效益。             质量流量测量原理             一台质量流量计计量系统包括一台传感器和一台用于信号处理变送器。Rosemount质量流量计依据牛顿第二定律:力=质量×加速度(F=ma)             如图1所示,当质量为m质点以速度V对P轴作角速度ω旋转管道内移动时,质点受两个分量加速度及其力:             (1)法向加速度,即向心加速度αr,其量值等于2ωr,朝向P轴; (2)切向角速度αt,即科里奥利加速度,其值等于2ωV,方向与αr垂直。复合运动,质点αt方向上作用着科里奥利力Fc=2ωVm,管道对质点作用着一个反向力-Fc=-2ωVm。             当密度为ρ流体旋转管道中以恒定速度V流动时,任何一段长度Δx管道将受到一个切向科里奥利力ΔFc: ΔFc=2ωVρAΔx (1)             式中,A—管道流通截面积。             存关系式:mq=ρVA             :ΔFc =2ωqmΔx (2)             ,直接或间接测量旋转管中流 动流体科里奥利力就可以测质量流量。             传感器内是U型流量管(图2),没有流体流经流量管时,流量管由安装流量管端部电磁驱动线圈驱动,其振幅小于1mm,频率约为80Hz,流体流入流量管时被强制接受流量管上下垂直运动。流量管向上振动半个周期内,流体反抗管子向上运动而对流量管施加一个向下力;反之,流出流量管流体对流量管施加一个向上力以反抗管子向下运动而使其垂直动量减少。这便导致流量管产生扭曲,振动另外半个周期,流量管向下振动,扭曲方向则相反,这一扭曲现象被称之为科里奥利(Coriolis)现象,即科氏力。       牛顿第二定律,流量管扭曲量大小完全与流经流量管质量流量大小成正比,安装于流量管两侧电磁信号检测器用于检测流量管振动。当没有流体流过流量管时,流量管不产生扭曲,两侧电磁信号检测器检测信号是同相位(图3);当有流体流经流量管时,流量管产生扭曲,导致两个检测信号产生相位差,这一相位差大小直接正比于流经流量管质量流量。  这种质量流量计主要依靠流量管振动来进行流量测量,流量管振动,以及流过管道流体冲力产生了科氏力,致使每个流管产生扭转,扭转量与振动周期内流过流管质量流速成正比。一个流管扭曲滞后于另一流管扭曲,质量管上传感器输出信号可电路比较