科里奥利质量流量计工作原理和基本结构
标
题：
科里奥利质量流量计工作原理和基本结构
说明：众所周知，当一个位于旋转系内的质点作朝向或者离开旋转中心的运动时，将产生一惯性力。如
图6-1所示，当质量为(δm的质点以匀速u在一个围绕旋转轴P以角速度ω旋转的管道内轴向移动时，这个质点将获得两个加速度分量：
(1)法向加速度a
r
（向心加速度)，其值等于ω2r，方向指向P轴。
(2)切向加速度a
t
(科里奥利加速度)，其值等于2ωu，方向与a
r
垂直，正方向符合右手定则，如图6-1所示。
为了使质点具有科里奥利加速度a
t
，需在a
t
的方向上加一个大小等于2ωuδm的力，这个力来自
管道壁面。反作用于管道壁面上的力就是流体施加在管道上的科里奥利力F
c
。
方向与α
t
相反。
从图6-1可以看出，当密度为ρ的流体以恒定流速u沿图6-1所示的旋转管流动时，任一段长度ΔX的管道都将受到一个大小为ΔF e的切向科里奥利力：
式中，A为管道内截面积。由于质量流量q
m
=ρuA，因此：
基于上式，只要能直接或者间接地测量出在旋转管道中流动的流体作用于管道上的科里奥利力，就可以测得流体通过管道的质量流量。
在过程工业应用中，要使流体通过的管道围绕P轴以角速度ω旋转显然是不切合实际的。这也是早期的质量流量计始终未能走出实验室的根本原因。经过几十年的探索，人们终于发现，使管道
绕P轴以一定频率上下振动，也能使管道受到科里奥利力的作用。而且，当充满流体的管道以等于或接近于其自振频率振动时，维持管道振动所需的驱动力是很小的。从而从根本上解决了CMF
的结构问题。为CMF的迅速商用化打下了基础。
经过近二十年的发展，以科里奥利力为原理而设计的质量流量计已有多种形式。根据检测管的形状来分，大体上可以归纳为四类，即：直管型和弯管型；单管型和多管型(一般为双管型)。
弯管型检测管的仪表管道刚度低，自振频率也低，可以采用较厚的管壁，仪表耐磨、耐腐蚀性能较好，但易存积气体和残渣引起附加误差。直管型仪表不易存积气体，流量传感器尺寸小，重量轻。但自振频率高，为使自振频率不至于太高，往往管壁做得较薄，易受磨损和腐蚀。单管型仪
表不分流，测量管中流量处处相等，对稳定零点有好外，也便于清洗，但易受外界振动的干扰，仅见于早期的产品和一些小口径仪表。双管型仪表由于实现了两管相位差的测量，可降低外界振动干扰的影响。
科氏力质量流量计的性能特点：
与传统的流量测量方式相比，该流量计具体优点有如下几个方面:
直接测量管道内流体的质量流量
测量准确度高、重复性好，可在较大量程比范围内，对流体质量流量实现高准确度直接测量。
计量的准确度高
该流量计的质量流量测量准确度是0.2级；同时，它还能准确地测出流体介质的温度和密度。
工作稳定可靠
流量计管道内部无障碍物和活动部件，因而可靠性高、寿命长、维修量小；使用方便、安全。
适应的流体介质面宽
除一般粘度的均匀流体外，还可测量高粘度、非牛顿型流体；不仅可以测量单一溶液的流体参数，还可以测量混合较均匀的多相流；无论介质是层流还是紊流，都不影响其测量准确度。
广泛的应用领域
可在石油化工、制药、造纸、食品、能源等多种领域实施计量和监控。
防腐性能好
能适用各种常见的腐蚀性流体介质。
多种实时在线测控功能
除质量流量外，还可直接测量流体的密度和温度。智能化的流量变送器，可提供多种参数的显示和控制功能，是一种集多功能为一体的流量测控仪表。
可扩展性好
公司可根据用户需要,专门设计和制造特殊规格型号和特殊功能的质量流量计；还可进行远程监控操作等。
两相分离计量的另一种形式的计量设备由两相分离器、质量流量计和气体流量计组成。质量流量计测量分离出的液量，并计算出其中的含水率，从而测量出油井的油、气、水产量。这种计算装置投资较少、操作简便，在我国油田中获得了较多的应用。
由这一段话可以看出液体和气体的计量是有区别的。
点击下面的文字可以看清楚的。
科里奥利质量流量计介绍
科里奥利质量流量计 科里奥利质量流量计（Coriolis Mass Flowmeter）简称科氏力流量计，是利用流体在振动管中流动时，将产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理测量的。由于它实现了真正意义上的高精度的直接流量测量，具有抗磨损、抗腐蚀、可测量多种介质及多个参数等诸多优点，现已在石油化工、制药、食品及其他工业过程中广泛应用。 科氏力质量流量计计量准确、稳定、可靠，在需要对流体进行精确计量或控制的场合选用较多，但其售价较高，在不需要精确计量及控制的场合一般选用其他质量流量计代替。科氏力质量流量计对于液体和气体都可选用，但是在现场应用中，氢气流量的精确测量一般都选用热式质量流量计。 在我国，艾默生高准公司的科里奥利质量流量计已在兰州石化、安庆石化、新疆塔河油田、中国海洋石油等中低压天然气中的流量计量得到良好的应用。2007年末，高准公司的科里奥利质量流量计，顺利通过了中国最权威的原油大流量计量站成都天然气流量分站（CVB）的天然气实流测试，测量精度达到0.5％，并具有良好的重复性。 1 科里奥利质量流量计的工作原理 科氏力流量计由传感器和变送器两大部分组成。其中传感器用于流量信号的检测，主要由分流器、测量管、驱动、检测线圈和驱动、检测磁钢构成，如图1所示。 变送器用于传感器的驱动和流量检测信号的转换、运算及流量显示、信号输出，变送器主要有电源、驱动、检测、显示等部分电路组成。所有流量计都必须人为地建立一个旋转体系，以双“U”型测量管传感器为例，用电磁驱动的方法使“U”型测量管的回弯部分作周期性的微小振动。这相当于使“U”型管绕一个固定轴（OO 轴）作周期性时上时下的旋转，其旋转方向周期性的变化，像钟摆一样运动。“U”型管的出入口段被固定，这样就建立一个以“U”形管出入口段为固定轴的旋转体系。传感器力学分析如图2所示。
质量流量计工作原理的学习
质量流量计工作原理的学习 质量流量计以科氏力为基础，在传感器内部有两根平行的T型振管，中部装有驱动线圈，两端装有拾振线圈，质量流量计直接测量通过流量计的介质的质量流量，还可测量介质的密度及间接测量介质的温度。质量流量计是一种重要的流量测量仪表。质量流量计是采用感热式测量。 流体的体积是流体温度和压力的函数，它是一个因变量，而流体的质量是一个不随时间、空间温度、压力的变化而变化的量。如前所述，常用的流量计中，如孔板流量计、涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、转子流量计、超声波流量计和椭圆齿轮流量计等的流量测量值是流体的体积流量。在科学研究、生产过程控制、质量管理、经济核算和贸易交接等活动中所涉及的流体量一般多为质量。采用上述流量计仅仅测得流体的体积流量往往不能满足人们的要求，通常还需要设法获得流体的质量流量。以前只能在测量流体的温度、压力、密度和体积等参数后，通过修正、换算和补偿等方法间接地得到流体的质量。这种测量方法，中间环节多，质量流量测量的准确度难以得到保证和提高。随着现代科学技术的发展，相继出现了一些直接测量质量流量的计量方法和装置，从而推动了流量测量技术的进步。 流体的体积是流体温度、压力和密度的函数。在工业生产和科学研究中，仅测量体积流量是不够的，由于产品质量控制、物料配比测定、成本核算以及生产过程自动调节等许多应用场合的需要，还必须了解流体的质量流量。 质量流量计的测量方法，可分为间接测量和直接测量两类。间接式测量方法通过测量体积流量和流体密度经计算得出质量流量，这种方式又称为推导式；直接式测量方法则由检测元件直接检测出流体的质量流量。 1．间接式质量流量计 间接式质量流量测量方法，一般是采用体积流量计和密度计或两个不同类型的体积流量计组合，实现质量流量的测量。常见的组合方式主要有3种。 （1）节流式流量计与密度计的组合 由前述知，节流式流量计的差压信号P ?正比于2 qρ，如图1所示，密度计 v 连续测量出流体的密度ρ，将两仪表的输出信号送入运算器进行必要运算处理，即可求出质量流量为
科氏力质量流量计的工作原理和典型结构特性
科氏力质量流量计的工作原理和典型结构特性 中国计量研究院流量室李旭 一、工作原理 如图一所示，截取一根支管，流体在其内以速度V从A流向B，将此管置于以角速度ω旋转的系统中。设旋转轴为X，与管的交点为O，由于管内流体质点在轴向以速度V、在径向以角速度ω运动，此时流体质点受到一个切向科氏力Fc。这个力作用在测量管上，在O点两边方向相反，大小相同，为： δFc ＝ 2ωVδm 因此，直接或间接测量在旋转管道中流动的流体所产生的科氏力就可以测得质量流量。这就是科里奥利质量流量计的基本原理。 图1 科里奥利力的形成图2 早期科氏力质量流量计 二、结构 早期设计的科氏力质量流量计的结构如图2所示。将在由流动流体的管道送入一旋转系统中，由安装在转轴上的扭矩传感器，来完成质量流量的测量。这种流量计只是在试验室中进行了试制。 在商品化产品设计中，通过测量系统旋转产生科氏力是不切合实际的，因而均采用使测量管振动的方式替代旋转运动。以此同样实现科氏力对测量管的作用，并使得测量管在科氏力的作用下产生位移。由于测量管的两端是固定的，而作用在测量管上各点的力是不同的，所引起的位移也各不相同，因此在测量管上形成一个附加的扭曲。测量这个扭曲的过程在不同点上的相位差，就可得到流过测量管的流体的质量流量。 我们常见的测量管的形式有以下几种：S形测量管、U形测量管、双J形测
量管、B形测量管、单直管形测量管、双直管形测量管、Ω形测量管、双环形测量管等，下面我们分别对其结构作一简单介绍。 1． S形测量管质量流量计 如图3所示，这种流量计的测量系统由两根平行的S形测量管、驱动器和传感器组成。管的两端固定，管的中心部位装有驱动器，使管子振动。在测量管对称位置上装有传感器，在这两点上测量振动管之间的相对位移。质量流量与这两点测得的振荡频率的相位差成正比。 图3 S形质量流量计结构 这种质量流量计的工作原理及工作过程，如图4所示。 图4 无流动时位移传感器的输出 当测量管中流体不流动时，两根测量管在驱动力作用下（作用在每根管子上的力大小相等、方向相反）作对称的等振幅运动。由于管子两端是固定的，在管子中间振幅最大，到两端逐渐减为零。这时在两个传感器上测得的相位如图4B 所示，由图中可以看出，两传感器测得的相位差为零。当测量管内流体以速度V 流动时，流体中任意值点的流速，可认为是两个分流速的合成：水平方向Vx及垂直方向Vy（与振动方向相同）。在恒定流条件下，流体沿水平方向的流速Vx 保持恒定。从图5中可以看出，管子的进、出口处振幅为零，流体质点垂直移动 速度Vx为零；
科里奥利质量流量计的现状与未来
科里奥利质量流量计的现状与未来 引言质量流量计现在受到用户的青睐，是由于它能直接测量管道内流体 的质量流量，而不必像过去那样，分别测量被测流体的体积流量和密度，然后 计算求得。此外，它的精度和稳定度较高，量程比也比较大，但是其性能价格 比太高。对制造厂商而言，这是个利润颇丰的产品，所以对此产品的开发、试 制和推销，一直是积极的。原理柯氏质量流量计的原理，实质是利用一个弹 性体的共振特性：队友流体流动和无流体流动的振动（在共振区附近）的金属 管元件，测定其动态响应特性，求出此谐振系统的相位差（时间差）与质量流 量之间的关系。而有流体流动的金属管元件谐振的动态响应特性，与无流体流 动的金属管的动态响应特性之间的差别，是由于Coriolis 效应引起的。所谓柯 氏效应，是指当质点在一个转动参考系内作相对运动时，会产生一种不同于通 常离心力的惯性力作用在此质点上。其大小与方向可用2mvXw(公式)来表示。 这是法国科学家Coriolis 首先发现的。利用上述原理的弹性元件构成的流量计 又称为柯氏质量流量计。所以要在理论上分析、发展质量流量计，其难点实质 上是来计算弹性金属管的动态谐振特性。这主要是靠固体力学理论对弹性体作 振动分析来确定。现有的文献报道，一种是对挠性管进行动态响应分析。1． 挠性管的动态响应分析（i）挠性曲管的分析Hemp and Sultan (Cranfield Institute of Technology, England) 用Euler 梁理论，对挠性曲管的谐振的动态响应进行过分析，并结合U-型管作了具体计算。 a. 方程（Oscillating tube of cruved part） 对于不同的几何形状，上述的一般性公式和边界条件还可以在进一步简化。 譬如，对弹性金属管的直管部分，可以令a 趋于无穷即可。b. 边界条件 在端点上，有在不同形状的管段的连接点上，有c. 数值求解和计算结果
科里奥利质量流量计工作原理和基本结构
标 题： 科里奥利质量流量计工作原理和基本结构 说明：众所周知，当一个位于旋转系内的质点作朝向或者离开旋转中心的运动时，将产生一惯性力。如 图6-1所示，当质量为(δm的质点以匀速u在一个围绕旋转轴P以角速度ω旋转的管道内轴向移动时，这个质点将获得两个加速度分量： (1)法向加速度a r （向心加速度)，其值等于ω2r，方向指向P轴。 (2)切向加速度a t (科里奥利加速度)，其值等于2ωu，方向与a r 垂直，正方向符合右手定则，如图6-1所示。 为了使质点具有科里奥利加速度a t ，需在a t 的方向上加一个大小等于2ωuδm的力，这个力来自 管道壁面。反作用于管道壁面上的力就是流体施加在管道上的科里奥利力F c 。 方向与α t 相反。 从图6-1可以看出，当密度为ρ的流体以恒定流速u沿图6-1所示的旋转管流动时，任一段长度ΔX的管道都将受到一个大小为ΔF e的切向科里奥利力： 式中，A为管道内截面积。由于质量流量q m =ρuA，因此： 基于上式，只要能直接或者间接地测量出在旋转管道中流动的流体作用于管道上的科里奥利力，就可以测得流体通过管道的质量流量。 在过程工业应用中，要使流体通过的管道围绕P轴以角速度ω旋转显然是不切合实际的。这也是早期的质量流量计始终未能走出实验室的根本原因。经过几十年的探索，人们终于发现，使管道
绕P轴以一定频率上下振动，也能使管道受到科里奥利力的作用。而且，当充满流体的管道以等于或接近于其自振频率振动时，维持管道振动所需的驱动力是很小的。从而从根本上解决了CMF 的结构问题。为CMF的迅速商用化打下了基础。 经过近二十年的发展，以科里奥利力为原理而设计的质量流量计已有多种形式。根据检测管的形状来分，大体上可以归纳为四类，即：直管型和弯管型；单管型和多管型(一般为双管型)。 弯管型检测管的仪表管道刚度低，自振频率也低，可以采用较厚的管壁，仪表耐磨、耐腐蚀性能较好，但易存积气体和残渣引起附加误差。直管型仪表不易存积气体，流量传感器尺寸小，重量轻。但自振频率高，为使自振频率不至于太高，往往管壁做得较薄，易受磨损和腐蚀。单管型仪 表不分流，测量管中流量处处相等，对稳定零点有好外，也便于清洗，但易受外界振动的干扰，仅见于早期的产品和一些小口径仪表。双管型仪表由于实现了两管相位差的测量，可降低外界振动干扰的影响。 科氏力质量流量计的性能特点： 与传统的流量测量方式相比，该流量计具体优点有如下几个方面: 直接测量管道内流体的质量流量 测量准确度高、重复性好，可在较大量程比范围内，对流体质量流量实现高准确度直接测量。 计量的准确度高 该流量计的质量流量测量准确度是0.2级；同时，它还能准确地测出流体介质的温度和密度。 工作稳定可靠 流量计管道内部无障碍物和活动部件，因而可靠性高、寿命长、维修量小；使用方便、安全。 适应的流体介质面宽 除一般粘度的均匀流体外，还可测量高粘度、非牛顿型流体；不仅可以测量单一溶液的流体参数，还可以测量混合较均匀的多相流；无论介质是层流还是紊流，都不影响其测量准确度。 广泛的应用领域 可在石油化工、制药、造纸、食品、能源等多种领域实施计量和监控。 防腐性能好 能适用各种常见的腐蚀性流体介质。 多种实时在线测控功能 除质量流量外，还可直接测量流体的密度和温度。智能化的流量变送器，可提供多种参数的显示和控制功能，是一种集多功能为一体的流量测控仪表。 可扩展性好 公司可根据用户需要,专门设计和制造特殊规格型号和特殊功能的质量流量计；还可进行远程监控操作等。 两相分离计量的另一种形式的计量设备由两相分离器、质量流量计和气体流量计组成。质量流量计测量分离出的液量，并计算出其中的含水率，从而测量出油井的油、气、水产量。这种计算装置投资较少、操作简便，在我国油田中获得了较多的应用。 由这一段话可以看出液体和气体的计量是有区别的。 点击下面的文字可以看清楚的。
质量流量计工作原理
质量流量计工作原理 流体的体积是流体温度、压力和密度的函数。在工业生产和科学研究中，仅测量体积流量是不够的，由于产品质量控制、物料配比测定、成本核算以及生产过程自动调节等许多应用场合的需要，还必须了解流体的质量流量。 质量流量计的测量方法，可分为间接测量和直接测量两类。间接式测量方法通过测量体积流量和流体密度经计算得出质量流量，这种方式又称为推导式；直接式测量方法则由检测元件直接检测出流体的质量流量。 1．间接式质量流量计 间接式质量流量测量方法，一般是采用体积流量计和密度计或两个不同类型的体积流量计组合，实现质量流量的测量。常见的组合方式主要有3种。 （1）节流式流量计与密度计的组合 由前述知，节流式流量计的差压信号P qρ，如图1所示，密度计 ?正比于2 v 连续测量出流体的密度ρ，将两仪表的输出信号送入运算器进行必要运算处理，即可求出质量流量为 （1-1）靶式流量计的输出信号与2 qρ也成正比关系，故同样可按上述方法与密度计组合 v 构成质量流量计。密度计可采用同位素、超声波或振动管式等连续测量密度的仪表。 图1 节流式流量计与密度计组合 （2）体积流量计与密度计的组合
如图2所示，容积式流量计或速度式流量计，如涡轮流量计、电磁流量计等， q成正比，这类流量计与密度计组合，通过乘测得的输出信号与流体体积流量 v 法运算，即可求出质量流量为 （1-2）（3）体积流量计与体积流量计的组合 如图3所示，这种质量流量检测装置通常由节流式流量计和容积式流量计或速度式流量计组成，它们的输出信号分别正比于和通过除法运算，即可求出质量流量为 （1-3） 图2体积流量计和密度计组合图3 节流式流量计和其他体积流量计组合除上述几种组合式质量流量计外，在工业上还常采用温度、压力自动补偿式质量流量计。由于流体密度是温度和压力的函数，而连续测量流体的温度和压力要比连续测量流体的密度容易，因此，可以根据已知被测流体密度与温度和压力之间的关系，同时测量流体的体积流量以及温度和压力值，通过运算求得质量流量或自动换算成标准状态下的体积流量。但这种测量方式不适合高压或温度变化范围大的情形，因为在此条件下自动补偿检测出来的温度、压力很困难。 2．直接式质量流量计 直接式质量流量计的输出信号直接反映质量流量，其测量不受流体的温度、压力、密度变化的影响。直接式质量流量计有许多种形式。
质量流量计原理：科里奥利力
科里奥利力 科里奥利力（英语：Coriolis force，简称：科氏力）是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。 概述 认识历史 旋转体系中质点的直线运动 科里奥利力是以牛顿力学为基础的。1835年，法国气象学家科里奥利（Gaspard-Gustave Coriolis）提出，为了描述旋转体系的运动，需要在运动方程中引入一个假想的力，这就是科里奥利力。引入科里奥利力之后，人们可以像处理惯性系中的运动方程一样简单地处理旋转体系中的运动方程，大大简化了旋转体系的处理方式。由于人类生活的地球本身就是一个巨大的旋转体系，因而科里奥利力很快在流体运动领域取得了成功的应用。 物理学中的科里奥利力 科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性，在旋转体系中进行直线运动的质点，由于惯性的作用，有沿着原有运动方向继续运动的趋势，但是由于体系本身是旋转的，在经历了一段时间的运动之后，体系中质点的位置会有所变化，而它原有的运动趋势的方向，如果以旋转体系的视角去观察，就会发生一定程度的偏离。
如右图所示，当一个质点相对于惯性系做直线运动时，相对于旋转体系，其轨迹是一条曲线。立足于旋转体系，我们认为有一个力驱使质点运动轨迹形成曲线，这个力就是科里奥利力。 根据牛顿力学的理论，以旋转体系为参照系，这种质点的直线运动偏离原有方向的倾向被归结为一个外加力的作用，这就是科里奥利力。从物理学的角度考虑，科里奥利力与离心力一样，都不是真实存在的力，而是惯性作用在非惯性系内的体现。 科里奥利力的计算公式如下: 式中为科里奥利力；m为质点的质量；为质点的运动速度；为旋转体系的角速度；表示两个向量的外积符号。 科里奥利力与科里奥利加速度的关系 通常，在惯性系中观察到的科里奥利加速度，其中为圆盘转动的角速 度矢量，为质点所具有的径向速度。可见科里奥利加速度的方向与科里奥利力的方向 相反。这是因为，科里奥利加速度是在惯性系中观察到的，由作用力产生；而科里奥利力则是在转动的参考系中观察到的，它产生的加速度是相对于非惯性系而言的。不能认为科里奥利加速度是由科里奥利力产生的[1]。 科里奥利力产生的影响 在地球科学领域 由于自转的存在，地球并非一个惯性系，而是一个转动参照系，因而地面上质点的运动会受到科里奥利力的影响。地球科学领域中的地转偏向力就是科里奥利力在沿地球表面方向的一个分力。地转偏向力有助于解释一些地理现象，如河道的一边往往比另一边冲刷得更厉害。 傅科摆
质量流量计工作原理精编版
质量流量计工作原理精 编版 MQS system office room 【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】
质量流量计工作原理 流体的体积是流体温度、压力和密度的函数。在工业生产和科学研究中，仅测量体积流量是不够的，由于产品质量控制、物料配比测定、成本核算以及生产过程自动调节等许多应用场合的需要，还必须了解流体的质量流量。 质量流量计的测量方法，可分为间接测量和直接测量两类。间接式测量方法通过测量体积流量和流体密度经计算得出质量流量，这种方式又称为推导式；直接式测量方法则由检测元件直接检测出流体的质量流量。 1．间接式质量流量计 间接式质量流量测量方法，一般是采用体积流量计和密度计或两个不同类型的体积流量计组合，实现质量流量的测量。常见的组合方式主要有3种。 （1）节流式流量计与密度计的组合 由前述知，节流式流量计的差压信号P qρ，如图1所示，密度计连 ?正比于2 v 续测量出流体的密度ρ，将两仪表的输出信号送入运算器进行必要运算处理，即可求出质量流量为 （1-1）靶式流量计的输出信号与2 qρ也成正比关系，故同样可按上述方法与密度计组合构 v 成质量流量计。密度计可采用同位素、超声波或振动管式等连续测量密度的仪表。 图1 节流式流量计与密度计组合 （2）体积流量计与密度计的组合 如图2所示，容积式流量计或速度式流量计，如涡轮流量计、电磁流量计等， q成正比，这类流量计与密度计组合，通过乘法运测得的输出信号与流体体积流量 v 算，即可求出质量流量为 （1-2）（3）体积流量计与体积流量计的组合 如图3所示，这种质量流量检测装置通常由节流式流量计和容积式流量计或速度式流量计组成，它们的输出信号分别正比于和通过除法运算，即可求出质量流量为
科里奥利质量流量计的选用
科里奥利质量流量计的选用 基于流体在振动管中流动时将产生与质量流量成正比的科里奥利力，简称“科氏力”。科氏力流量计有很多分类：如按用途分类，可分为液体用和气体用；按测量管形状分类，有弯管型、直管型；按测量管段数分类，有单管型、双管型。 1、科氏力流量计的结构和特点 以常见的U形测量管为例。在单U形测量管结构中，电磁驱动系统以固定频率驱动U形测量管振动，当流体被强制接受管子的垂直运动时，在前半个振动周期内，管子向上运动，测量管中流体在驱动点前产生一个向下压的力，阻碍管子的向上运动，而在驱动点后产生向上的力，加速管子向上运动。这两个力的合成，使得测量管发生扭曲；在振动的另外半周期内，扭曲方向则相反。测量扭曲的程度，与流体流过测量管的质量流量成正比，在驱动点两侧的测量管上安装电磁感应器，以测量其运动的相位差，这一相位差直接正比于流过的质量流量。在双U形测量管结构中，两根测量管的振动方向相反，使得测量管扭曲相位相差180°。相对单测量管型来说，双管型的检测信号有所放大，流体能力也有所提高。 科氏力流量计的特点。可以直接测量质量流量，不受流体物性（密度、黏度等）影响，测量精确度高。测量值不受管道内流场影响，无上、下游直管段长度的要求。可测量各种非牛顿流体以及粘滞的和含微粒的浆液。可做多参数测量，如同期测量密度、溶液中溶质所含浓度。
影响测量精确度因素较多，如零点不稳定形成零点漂移；管路振动；测量管路腐蚀与磨损、结垢等。不能用于低密度气体的测量，液体中含气量较大会影响测量值。阻力损失较大。 2、科氏力流量计的选用及安装使用注意事项 大部分科氏力流量计只适合测量液体，如果要测量气体，须明确在什么工况下使用。科氏力流量计对被测液体的黏度适应性范围宽，从低黏度的液化石油气到高粘度原油和沥青液，适用于非牛顿流体和液固双相流体，如乳胶、悬浮高岭土液、巧克力、肉糜浆等。用于混相流测量时，气液混合物中气泡小且均匀，以及液固混合物中含少量固体杂质是可以应用的。要注意游离气体的排出，注意测量管的磨损和堵塞。近年来，科氏力流量计的制造技术获得了快速发展，例如CMF100 传感器与2400S 变送器配用，测量液体时，液体的质量流量精确度可达流量值得±0.05％，而且已延伸到气体流量的测量。应用上述配置的流量计测量气体质量流量，精确度可达流量值得±0.35％。因为它能直接显示质量流量，所以更简单、更准确，但因气体管道直径一般比较大，选用科氏力流量计去测量投资很高，所以具体选型时应根据必要性决定取舍。应用科氏力流量计测量气体流量时还要考虑一个重要问题，即可行性。因为现有的产品测量压力很小的气体流量，目前还有困难，所以选型时还应列出具体测量点的工况条件及物性数据，向供应商咨询，确认是否在可测范围内。 科氏力流量计安装使用注意事项
科里奥利质量流量计
科里奥利质量流量计 科里奥利质量流量计（简称科氏力流量计）是一种利用流体在振动管中流动而产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理来直接测量质量流量的仪表。 科氏力流量计结构有多种形式，一般由振动管与转换器组成。振动管（测量管道）是敏感器件，有U 形、Ω形、环形、直管形及螺旋形等几种形状，也有用双管等方式，但基本原理相同。下面以U 形管式的质量流量计为例介绍。 图8 科氏力流量计测量原理 图8所示为U 形管式科氏力流量计的测量原理示意图。U 形管的两个开口端固定，流体由此流入和流出。U 形管顶端装有电磁激振装置，用于驱动U 形管，使其铅垂直于U 形管所在平面的方向以O-O 为轴按固有频率振动。U 形管的振动迫使管中流体在沿管道流动的同时又随管道作垂直运动，此时流体将受到科氏力的作用，同时流体以反作用力作用于U 形管。由于流体在U 形管两侧的流动方向相反，所以作用于U 形管两侧的科氏力大小相等方向相反，从而使U 形管受到一个力矩的作用，管端绕R —R 轴扭转而产生扭转变形，该变形量的大小与通过流量计的质量流量具有确定的关系。因此，测得这个变形量，即可测得管内流体的质量流量。 设U 形管内流体流速为u ，U 形管的振动可视为绕O-O 为轴的瞬时转动，转动角速度为ω若流体质量为m ，则其上所作用的科氏力为 2F m u ω=? （1-11） 式中，F 、ω、u 均为矢量，ω是按正弦规律变化的。 U 形管所受扭力矩为 112224M Fr F r Fr m ur ω=+== （1-12） 式中12F F F F ===，12r r r ==为U 形管跨度半径。
因为质量流量和流速可分别写为：/m q m t =，/u L t =，式中t 为时间，则上式可写为 4m M rLq ω= （1-13） 设U 型管的扭转弹性模量为s K ，在扭力矩M 作用下，U 型管产生的扭转角为θ。故有 （1-14） 因此，由上两式得 4s m K q rL θω= （1-15） U 型管在振动过程中，θ角是不断变化的，并在管端越过振动中心位置Z-Z 时达到最大。若流量稳定，则此最大θ角是不变的。由于θ角的存在，两直管端1P 、2P 将不能同时越过中心位置Z-Z ，而存在时间差t ?。由于θ角很小，设管端在振动中心位置时的振动速度为p u ，（p u L ω=），则 2sin 2p r r t u L θθω?== （1-16） 从而 （1-17） 将上式代入式（1-15），得 （1-18） 对于确定的流量计，式中的s K 和r 是已知的，故质量流量m q 与时间差t ?成正比。如图8所示，只要在振动中心位置Z-Z 处安装两个光电或磁电位移传感器，测出时间差t ?，即可由式（1-18）求得质量流量。 科氏力流量计能直接测得气体、液体和浆液的质量流量，也可以用于多相流测量，且不受被测介质物理参数的影响。测量精度较高，量程比可达l00：1。
质量流量计基本原理
质量流量计基本原理 质量流量计结构原理 在工业生产过程中，有时需要测量流体的质量流量，如化学反应的物料平衡、热量平衡、配料等，都需要测量流体的质量流量。质量流量是指在单位时间内，流经封闭管道截面处流体的质量。用来测量质量流量的仪表统称为质量流量计。 质量流量计由传感器，变送器及数字指示累积器等三部分组成。传感器根据科里奥利效应制成的，由传感管、电磁驱动器、和电磁检测器三部分组成。电磁驱动器使传感器以其固有频率振动，而流量的导入使u形传感器在科氏力的作用下产生一种扭曲，在它的左右两侧产生一个相位差，根据科里奥利效应，该相位差与质量流量成正比。电磁监测器把该相位差转变为相应的电平信号送入变送器，经滤波、积分、放大等电量处理后。转变成与质量成正比的4－20mA模拟信号和一定范围的频率信号两种形式输出。 质量流量计的测量原理以牛顿第二运动定律为基础 F=ma 式中F－流体作用力；m－被测介质质量；a－加速度。 当流体通过两个平行的测量管时，会产生一个与流速方向横向的加速度及相应的科里奥利力，该力使测量管振荡而发生扭曲，这一扭曲现象被称之为科里奥利现象。 根据牛顿第二运动定律，测量管扭曲量的大小是完全与流经测量管的质量流量的大小成正比的。当流体流过测量管时，流体就会受到科里奥利力的作用，测量管里流体所受科里奥利力的反作用，产生进口和出口的相位差。当流体为零
时，测量管在固有频率下振动，测量管不产生扭曲，流体进口和出口的相位差为零。当有流体流经测量管时进口处管子振动减速，出口处管子振动加速，进口与出口产生相位差。当质量流量增加时该相位差也增加。通过安装于进口和出口测量管上电磁信号检测器可测得相位差。 质量流量计的特点： 对示值不用加以理论的或人工经验的修正； 输出信号仅与质量流量成正比例，而与流量的物性（如温度、压力、粘度、密度雷诺数等）无关； 与环境条件（如温度、湿度、大气压等）无关； 只需检测、处理一个信号（即仪表的输出信号），就可进行远传和控制；只需一个变量对时间进行积分，所以流量的积算简单等等。
质量流量计工作原理
今天我们就来介绍质量流量计工作原理。 质量流量计工作原理：质量流量计是采用感热式测量，通过分体分子带走的分子质量多少从而来测量流量，因为是用感热式测量，所以不会因为气体温度、压力的变化从而影响到测量的结果。质量流量计是一个较为准确、快速、可靠、高效、稳定、灵活的流量测量仪表，在石油加工、化工等领域将得到更加广泛的应用，相信将在推动流量测量上显示出巨大的潜力。质量流量计是不能控制流量的，它只能检测液体或者气体的质量流量，通过模拟电压、电流或者串行通讯输出流量值。但是，质量流量控制器，是可以检测同时又可以进行控制的仪表。质量流量控制器本身除了测量部分，还带有一个电磁调节阀或者压电阀，这样质量流量控制本身构成一个闭环系统，用于控制流体的质量流量。质量流量控制器的设定值可以通过模拟电压、模拟电流，或者计算机、PLC提供。 质量流量计的工作原理和典型结构 科氏力式质量流量计一般由传感器和信号处理系成，而流量传感器又是一种基于科里奥利力效应的谐振式传感器。这种传感器的敏感元件——振动管，是处于谐振状态的空心金属管，又称测量管。科氏力式质量流量传感器的测量管有各种不同的结构形式，按照传感器测量管的数量可将其分为单管型、双管型和连续管型三种结构。单管型结构简单，不存在分流问题，管路清洗方便。一般地说，它对外来振动比较敏感。双管型结构容易实现相位差的测量，可以较好地克服外来振动的影响，并对提高振动系统的Q值有利。目前大多数产品均采用这种结构。但这种结构同时带来的问题是两测量管中流过的流量不可能做到绝对相等，其中的沉积物和磨蚀也不可能绝对一致，从而引起附加误差。而且在两相流工作状态下，难以作到两测量管中流体分布的均匀一致，以致影响振动系统的稳定性。随着单管型结构中测量管系统的振动不平衡问题的解决，单管型结构仍具有一定的发展前景。连续管型是一种特殊形式的单管．它以环绕两圈的单管结构试图集单、双管型的优点于-身。根据测量管的形状，又可分为直管型和弯管型两大类。直管型一般外形尺寸小且不易于积存气体，但由于其振动系统刚度大，谐振频率高，相位差为微秒级，电信号的处理就比较困难。为了不使谐振频率过高，管壁必须较薄，以致其耐磨及抗腐蚀性能较差。弯管型的振
科里奥利质量流量计综述
科里奥利质量流量调研报告 1、工作原理 众所周知，当一个位于旋转系内的质点作朝向或者离开旋转中心的运动时，将产生一惯性力。如图1所示，当质量为δm 的质点以匀速u 在一个围绕旋转轴P 以角速度ω旋转的管道内轴向移动时，这个质点将获得两个加速度分量： 图1 科里奥利力的产生原理 （1）法向加速度a r （向心加速度），其值等于ω2r ，方向指向P 轴。 （2）切向加速度a t （科里奥利加速度），其值等于2ωu ，方向与a r 垂直，正方向符合右手定则，如图1所示。 为了使质点具有科里奥利加速度a t ，需在a t 的方向上加一个大小等于2ωuδm 的力，这个力来自管道壁面。反作用于管道壁面上的力就是流体施加在管道上的科里奥利力F c 。 ωuδm F 2c = (1) 方向与αt 相反。 从图1可以看出，当密度为ρ的流体以恒定流速u 沿图1所示的旋转管流动时，任一段长度ΔX 的管道都将受到一个大小为ΔF e 的切向科里奥利力： X ωuρA F Δ2c =? (2) 式中，A 为管道内截面积。由于质量流量q m =ρuA ，因此： X ωq F Δ2m c =? (3) 基于上式，只要能直接或者间接地测量出在旋转管道中流动的流体作用于管道上的科里奥利力，就可以测得流体通过管道的质量流量。 在过程工业应用中，要使流体通过的管道围绕P 轴以角速度ω旋转显然是不切合实际的。这也是早期的质量流量计始终未能走出实验室的根本原因。经过
几十年的探索，人们终于发现，使管道绕P轴以一定频率上下振动，也能使管道受到科里奥利力的作用。而且，当充满流体的管道以等于或接近于其自振频率振动时，维持管道振动所需的驱动力是很小的。从而从根本上解决了CMF的结构问题。为CMF的迅速商用化打下了基础。 经过近二十年的发展，以科里奥利力为原理而设计的质量流量计已有多种形式。根据检测管的形状来分，大体上可以归纳为四类，即：直管型和弯管型；单管型和多管型(一般为双管型)。 弯管型检测管的仪表管道刚度低，自振频率也低，可以采用较厚的管壁，仪表耐磨、耐腐蚀性能较好，但易存积气体和残渣引起附加误差。直管型仪表不易存积气体，流量传感器尺寸小，重量轻。但自振频率高，为使自振频率不至于太高，往往管壁做得较薄，易受磨损和腐蚀。单管型仪表不分流，测量管中流量处处相等，对稳定零点有好外，也便于清洗，但易受外界振动的干扰，仅见于早期的产品和一些小口径仪表。双管型仪表由于实现了两管相位差的测量，可降低外界振动干扰的影响。 2、样式结构 我们常见的测量管的形式有以下几种：S形测量管、U形测量管、双J形测量管、B形测量管、单直管形测量管、双直管形测量管、Ω形测量管、双环形测量管等，下面分别对其结构作简单介绍。 2.1 S形测量管质量流量计 如图2所示，这种流量计的测量系统由两根平行的S形测量管、驱动器和传感器组成。管的两端固定，管的中心部位装有驱动器，使管子振动。在测量管对称位置上装有传感器，在这两点上测量振动管之间的相对位移。质量流量与这两点测得的振荡频率的相位差成正比。
质量流量计原理
质量流量计原理 2007-12-24 01:34 第一节概述 目前广泛应用的流量计，无论是差压式、靶式、涡轮、电磁或容积等型式，从原理上看都足测量容积流量的。由于流体的容积大小受其温度、压力等参数的影响，当被测流体的温度、压力坐化时，应把所测量的容积流量换算成标准状态或某一约定状态下的相应值。但事实上当温度、压力频繁变动时，进行及时的换算是很困难的，有时是不可能的。因此，希望用质量流量计来测量质量流量。另外、在实际生产中，由于要对产品进行质量控制、对生产过程中各种物料混合比率进行测定、成本核算以及对生产过程进行自动调节等，也必须了解质量流量。随着工业生产技术的发展和自动化水平的提高，例如实现大型发电机组的全程自启停、对核电站气、液二相流的规定，以及对电厂热力经济性进行更准确的评价等，都使得质量流量测量技术日益重要: 容积流量Q和质量流量M之间的关系是 M=Q (10-1) 或 M=A ( 10-2) 式中----被测流体的密度，kg／m3; A----流体的流通截面(一般为管道的流通截面), m2; ----流通截面A处的平均流速，m／s. 质量流量计分间接式〔推导式〕和直接式两类。根据式(10 -1)测量质量流量的仪表，必须先测量积流量再乘被测流体的密度，通过密度计和乘法器实现，这种仪表称为间接式质量流量计或推导式质量流量计。日前, 密度计由于结构和元件特性的限制，在高温、高压下尚不能运用．只能采用固定的密度数值乘容积流量。众所周知，介质密度随着压力、温度的变化而异,在变动工况下采用固定的密度值将带来较大的质量流量测量误差，故必须进行参数补偿，据此发展了温度、压力补偿式流量计。检测出被测流体的温度、压力，然后按一定的数学模型自动换算出相应的密度值, 得到密度值与容积流量值的乘积便可实现质量流量测量，故称为温度、压力补偿式质量流量计。温度、压力补偿式质量流量计是当前工业上普遍应用的一种推导式质量流量计的特殊形式。 直接检测与质量流量有关的量来反映质量流量大小的流量计称为直接式质量流量计。 研制直接式质量流量计, 目的在于使最后代表质量流量的输出信号与被测介质的压力、温度等参数无关，以解决当介质参数变化范围很大，其密度和温度、压力之间的关系不能看成线性,而采用温度、压力自动补偿方式又很困难和繁琐的问题。这也是在温度、压力自动补偿式质量流星计已得到广泛应用的同时, 还要开展直接式质量流量计研究的理由。 由于对直接式质量流量计需求的迫切性近几年才较强烈, 因此它正处于迅速开发阶段，虽已有多种类型，但由于受原理、结构、维修、寿命及价格等方面的限制，在以用工业中尚未广泛应用。本章重点讲述间接式质量流量计, 直接式质量
艾默生质量流量计工作原理
艾默生质量流量计工作原理 工作原理作为科里奥利效应的实际应用，科里奥利质量流量计的工作原理是使得有介质流经的流量管发生振动。尽管振动并非完整的圆形，仍形成了旋转坐标系统，从而引发科里奥利效应。传感器检测并分析流量管频率、相位差和振幅的变化。具体的检测方法会因流量计设计不同而不同。这些被观测到的变化代表了流体的质量流量和密度。 质量流量测量测量管在力的作用下发生摆动，从而产生正弦波。流量为零时，两根管道同相地发生振动。有流量时，科里奥利力促使管道发生弯曲，从而引发相偏移。测量正弦波之间的时差，此时差与质量流量成正比。A.入口检测位移B.无流量C.出口检测位移D.时间E.入口检测位移F.有流量G.出口检测位移H.时差I.时间密度测量测量管以其固有频率振动。管道内介质质量的变化将导致管道固有频率发生相应的变化。通过管道的频率变化来计算密度。温度测量温度作为测量变量，可用作输出量。此外，温度还可用于在传感器内部补偿温度变化对杨氏弹性模量的影响。艾默生质量流量计仪表特性：介质质量流量的测量精度独立于操作温度、压力或组分。然而，传感器的压降取决于操作温度、压力和介质的组分。规格与功能随型号而异，某些型号可能有较少的可用选项。具有CMF代号的所有仪表（CMF、CMFHC、CMFS）均为ELITE仪表类下的仪表，并且应视为具有与其他ELITE类仪表相同的质量与规格（特别注明者除外）。基本型号代码（例如CMF100M）末尾的字母表示接液部件的材料和/或应用名称：M=316L不锈钢、L=304L不锈钢、H=镍合金C22、P=高压、A=高温316L不锈钢、B=高温镍合金C22、Y=超级双相(UNSS32750)。