科氏质量流量计测量流体密度方法

  人们很长一段时间测量的流量是体积流量，但是在许多科学研究、生产过程控制等活动中也需要测量流量的密度。 科氏质量流量计是一种在线多参数测量仪表，除能对质量流量进行测量外，还能对介质密度，粘度，浓度等多达 14 个参数进行测量。 科氏质量流量计是利用科氏力来测量流体质量流量的仪表，测量管的周期性振动是科氏质量流量计测量流量的基础，而测量管的振动频率随着测量管内流体密度的变化而变化，因此科氏力质量流量计可以在线测量封闭管道内流体密度［1］。

1、介质密度与测量管振动频率的关系：
   介 质密度 ρ_f 与测量管的谐振频率 f_ν 之间有如下对应关系^［2］：
 

2
ρf= kc !f02	-1	"	(1)
f ν

式中，f₀ 为空管谐振频率；k_c 在一定情况下， 可视为与测量管结构参数有关的常数，称为质量流量计密度转换系数。
将式(1)变形为，
 

fν=	f0	(2)

姨ρ_f  /k_c+1
 
由上式可知，对于特定的某质量流量计测量管，随着介质密度 ρ_f 的增大，谐振频率 f_ν 将随之减小。 介质密度 ρ_f 与测量管谐振频率 f_ν 的对应关系如图 1 所示。
 
2、介质密度测量方法：
 由式(1)可知，介质密度质量流量计谐振频率 f_ν 与密度转换系数 k_c、空管谐振频率 f₀ 有关，因此可先求出 k_c、f₀，然后实时测量测量管谐振频率 f_ν，即可求得介质密度。 在不考虑温度影响下， 测量方法如下：

图 1 密度与谐振频率关系
 

(1)使测量管空管并尽量保持 20±2℃的工况，测定空管谐振频率 f₀。
(2) 用蒸馏水充填测量管， 其中蒸馏水密度 ρ₁ 已知 ，然后测得此时谐振频率 f₁。
(3)将空管谐振频率 f₀、蒸馏水密度 ρ₁、蒸馏水谐振频率 f₁ 代入式（1）中，求得质量流量计密度转换系数
_!f² _"
k_c， k_c=ρ₁× _f2⁰ -1  ^－1。
1
 
(4)将空管谐振频率 f₀、仪表常数 k_c 代入式（1）中，可得测量介质密度 ρ_f：

 根据式(4)，通过测量测量管谐振频率 f_ν 即可求出实时的介质密度。
 
3、介质密度的测量结果及分析：
  利用某双U型弯管 DN15 口径测量管的科氏质量流量计进行试验，测量结果如表 1 所示。
 

 由测量结果可知，空管时， 测得测量管谐振频率为 124.1464233 Hz ， 加入蒸馏水后，测量管谐振频率 
DE567, FRS=800, LST=NB)
 
BLDCIR (NAM =De50_1CIR, CSY =WKS_AUTO, RAD =-4, INO=I, ITY=GSS, PTY=XY, CTY=IM)
 
BLDCIR (NAM =De50_2CIR, CSY =WKS_AUTO, RAD =-4, INO=I, ITY=GSS, PTY=XY, CTY=IM)
 
BLDCIR (NAM =De50_3CIR, CSY =WKS_AUTO, RAD =-4, INO=I, ITY=GSS, PTY=XY, CTY=IM)
 
螺纹中径评价结果如图 5 所示。

图 5  螺纹中径评价结果

  绘制各方向上导程偏差直线展开图：
 使用海克斯康青岛方案中心提供的子程序，设置界面如图 6 所示，输入螺旋线的导程、评价范围，即可绘制各方向上导程的直线展开图，如图 7 所示。

图 6 PITCHERROR
_设置界面 图 7 导程的直线展开图
  降为 114.1517926 Hz， 蒸馏水密度为 0.998203 g/ml，带入式 (1) 可求得质量流量计密度转换系数 k_c 为5.461316。 将 k_c 带入式 (3)， 可求得盐水密 度为1.223861g/ml。
 已 知 盐 水 密 度 为 1.210873g/ml， 误 差 率 为(1.223861-1.216873)/1.216873≈0.006，由此可知，此测量办法能较好地测出介质密度，同时还需采取措施进一步提高测量的精度。
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主要型号：

      SLDL5110 SLDL5120 SLDL5190 SLDL5210 SLDL5220 SLDL5290 SLDL5510 SLDL5410F SLDL5420 SLDL5410 SLDL5420F SLDL5420S SLDL5420R SLDL3110 SLDL3120 SLDL3510 SLDL3520 SLDL3550 SLDL3571 SLDL3572 SLDL1510 SLDL1520 SLDL1530 SLDL1540 SLDL1610 SLDL1630 SLDL1640 SLDL1110 SLDL1120 SLDL1910 SLDL2100 SLDL2300 SLDL2525 SLDL2550 SLDL7110 SLDL7120 SLDL7130 SLDL7510 SLDL7520 SLDL3611 SLDL3612 SLDL3613 SLDL3614 SLDL3615 SLDL3616 SLDF2100 SLDF2200 SLDF2600 SLDF3000 SLDF4000 SLDF5100 SLDF5200 SLDF5300 SLDP3351

科氏质量流量计

SLDF3000

实时在线测量流体质量流量、密度和温度的同时，可
以计算出流体的体积流量、累积质量、累积体积量、组分比例等参数。
特 点:
（1）U型结构，稳定性重复性好
（2）专利ASIC电路，提升气液两相流应用范围
（3）动态振动平衡（DVB）匹配技术，提升系统稳定性
（4）双温度补偿、高压补偿技术，提高现场使用性能
（5）高温永磁材料应用特殊工况
 

4、结语：
 由实际测量可知，这是一种有效的测量介质密度的方法，但由于介质密度是通过测量管振动频率计算而来，因此需要采取措施来保证测量管振动频率高度稳定。 在以后的应用中，还需进一步考虑温度对测量管结构参数的影响。