质量流量计的工作原理及分类
作为一种先进的油品计量器具,质量流量计在船舶供油领域的应用越来越广泛。质量流量计最初仅安装在大型航运公司的船上,主要用于核实接收燃油的数量和监控船舶自用燃油的消耗数量。在大型航运公司的要求和呼吁下,供油公司逐渐开始使用质量流量计作为贸易交接计量器具。
目前,我国大型船供油公司已开始将质量流量计用于油品贸易交接,其中中国船舶燃料有限责任公司(以下简称“中国船燃”)在自有船舶安装10台质量流量计,在外租船舶安装1台质量流量计,是国内第一家将质量流量计用于船用燃油贸易交接的公司。
质量流量计分类
质量流量计分为以下两种：
1、直接式质量流量计。直接式质量流量计依靠测量某些与质量流量直接相关的量(如动量、科里奥利力等参数),进而直接测出质量流量值;
2、间接式质量流量计。间接式质量流量计分别测量流体的密度值和体积流量,然后将两者相乘,间接得到质量流量值。目前,船舶使用的质量流量计绝大多数是科里奥利质量流量计,本文提到的质量流量计特指科里奥利质量流量计。
质量流量计工作原理
质量流量计测量质量的工作原理是牛顿第二定律,即F=ma。当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,用2mv×ω表示。
以U形质量流量计为例,其工作原理(见图1)是:质量流量计的测量管在电磁驱动下,以固有频率振动,振动方向与流体流动方向垂直(相当于流体处于转动参考系内),此时流体产生科里奥利力。由于U形管内流体的流进与流出方向相反,因此流体分别所受的科里奥利力方向相反。2个方向相反的作用力引起测量管扭曲,其扭曲程度与流体的质量流量成正比,见图2。
当U形管内无流体流过时,振动管不产生扭曲,振动管两侧电磁信号检测器检测到的信号是同相位的,见图3a;当U形管内有流体流过时,振动管在力矩作用下产生扭曲,2个检测器间将存在相位差,见图3b。用变送器测量左、右检测信号之间的滞后时间,将这个时间差乘以流量标定因数,就可确定质量流量。因此,质量流量越大,扭曲越大,也即相位差越大。
