科里奧利質量流量計基于科里奧利效應設計,核心通過檢測流體在振動管道中產生的科里奧利力,換算出流體質量流量,結構精密且技術成熟,關鍵在于振動管道的設計與振動信號的檢測精度。
(一)核心結構組成
設備主要由振動測量管、驅動裝置、檢測裝置、信號處理單元及外殼構成。振動測量管是核心部件,常見U型、Ω型、直管型三種結構,采用高強度耐腐蝕材質(如不銹鋼、哈氏合金)制造,可承受高溫高壓與腐蝕性流體;驅動裝置由電磁線圈與磁芯組成,為測量管提供穩定的振動激勵,使管道按固有頻率振動;檢測裝置含兩個對稱布置的傳感器(光電傳感器或電磁傳感器),用于捕捉測量管的振動位移與相位差;信號處理單元搭載專用算法,將傳感器信號轉化為質量流量、密度等數據,支持參數顯示與數據輸出;外殼采用保溫、抗壓設計,保護內部部件并適配復雜工況。
(二)工作原理
其核心原理是科里奧利效應:當流體在振動的管道中流動時,會受到一個垂直于流體流動方向與管道振動方向的慣性力,即科里奧利力,該力的大小與流體質量流量成正比,通過檢測科里奧利力引發的管道振動變化,即可換算出質量流量。
工作時,驅動裝置帶動測量管以固有頻率做簡諧振動,當無流體流過時,測量管整體對稱振動,兩個傳感器檢測到的振動信號相位一致;當流體流經測量管時,在科里奧利力作用下,測量管會產生扭曲變形,流入端管道振動相位滯后,流出端管道振動相位超前,兩個傳感器檢測到的信號出現相位差。信號處理單元通過準確測量相位差的大小,結合測量管的結構參數、振動頻率等,通過專用算法換算出流體質量流量;同時,通過監測測量管振動頻率的變化,可同步計算出流體密度(振動頻率與流體密度呈負相關),再結合溫度傳感器數據,完成多參數監測與補償,輸出準確的質量流量、密度、溫度等數據。
相比傳統體積流量計(如電磁流量計、渦輪流量計),科里奧利質量流量計在測量精度、工況適配性、數據可靠性等方面具備優勢,契合各行業對高精度、高穩定性計量的嚴苛需求。
一是直接計量質量,精度高。無需依賴體積流量換算,規避了流體物理性質變化與環境參數波動帶來的誤差,測量精度遠超傳統流量計,可滿足生物醫藥、精密化工等行業的高精度計量需求,數據重復性好,為工藝優化提供可靠依據。
二是不受流體參數影響,適配性廣。無論流體溫度、壓力、粘度、組分如何變化,均不影響測量精度,可適配液體、氣體、高粘度流體、含顆粒漿料等多種介質,同時支持高溫(-200℃~400℃)、高壓(0~20MPa)、強腐蝕等復雜工況,通用性強。
三是多參數同步監測,功能。在計量質量流量的同時,可同步獲取密度、溫度等參數,無需額外配備傳感器,既能簡化系統結構,又能為流體組分分析、濃度管控提供數據支撐,實現“一站式”計量與監測。
四是結構緊湊,維護便捷。無機械可動部件(除測量管振動外),磨損小、故障率低,使用壽命長;日常維護僅需定期校準、清潔測量管,無需頻繁更換耗材,維護成本可控,適配連續化生產需求。