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食用油灌装生产线流量计的误差分析
点击次 更新:2021-08-21 16:44:15 来源/作者:www.zjglhyj.com
食用油灌装生产线在灌装控制系统中,流量的检测一般通过各种流量计实现。流量计的基本误差是在标准工作条件下得到的,在实际使用过程中,由于现场使用条件往往偏离标准工作条件,难免会产生附加误差,因此流量计的现场使用误差应为流量计基本误差与附加误差的合成。
流量计主要可分为体积流量计和质量流量计两大类。常见的体积流量计的基本误差一般为±0.5%R,高精度型可达±(0.1~0.2)%R。导致体积流量计产生附加误差的影响量主要包括油品的温度、压力和粘度等。
(1)温度
温度变化是造成体积流量计附加误差的首要因素。温度的变化主要通过改变油品粘度以及流量计计量室容积产生附加误差。油品粘度随温度升高而减小。温度的变化会改变体积流量计的计量室容积,导致流量计壳体与转子之间的间隙发生变化,从而改变泄漏量。例如,对于计量室腔体材料为铸钢的容积式流量计,当工作温度高于校验温度10℃时,引起的附加误差约为0.04%。
(2)压力
压力的变化主要也通过改变油品粘度以及流量计计量室容积产生附加误差。油品粘度随压力增加而增大。例如,对于普通液体,在接近0.1Mpa时,每增加0.1Mpa粘度变化约(0.1~0.3)%。压力变化对流量计计量室容积的影响不如温度显著,对于单壳体容积式流量计,压力增高会导致计量室容积增大,泄漏量增加,从而使流量计误差曲线向负向移动。而对于双壳体容积式流量计,由于计量室壁内外压差为零,故不受压力影响。
(3)粘度
粘度变化会使流量计特性发生偏移。对于容积式流量计,粘度增加,则泄漏量减少,误差偏负;反之,粘度降低,则泄漏量增加,误差偏正。图1所示为液体粘度对一台腰轮流量计基本误差的影响。可见,在0.8~11mPa?s粘度范围内,粘度影响较大,粘度从5.65mPa?s下降到0.8mPa?s,误差负向增加约0.5%;在11~51mPa?s范围内,粘度对测量误差仍有明显影响;粘度大于51mPa?s时,粘度对误差的影响已不明显。因此,对于精度达0.2级以上的容积式流量计,必须考虑油品粘度变化所带来的误差影响。在校验及实际使用过程中,当校验油品粘度与实际使用的油品粘度有较大差异时,必须进行相应的修正。
质量流量计可以分为直接式和间接式(推导式)两大类。当前应用zui普遍的、可直接测量液体流量的质量流量计是科里奥利质量流量计(以下简称“科氏流量计”)。科氏流量计的基本误差一般为±(0.15~0.5)%R,特殊可达到±0.1%R。对于精度较低的科氏流量计,可以忽略介质温度和静压变化带来的影响,而对于精度高达(0.1~0.15)%R的科氏流量计,则需考虑其影响。
(1)温度
介质温度或环境温度变化会改变科氏流量计测量振动管的杨氏模量和几何尺寸,从而改变流量比例系数[4]。大部分型号仪表通过电子线路对杨氏模量的温度系数进行补偿以减少其影响,然而杨氏模量的温度系数是一个统计量,由于测量管材料批号和热处理等工艺的不一致性,不可能全部补偿为零。此外,温度变化还会影响测量管的应力分布,造成机械振动的非对称性,从而导致零点漂移。由于零漂是因振动管几何结构及材质的不均衡所造成的,因而是无法减小和消除的。有关科氏流量计的实流试验表明,温度变化对仪表常数的影响量可达±(0.014~0.057)%/℃。
(2)压力
液体静压增大会使测量振动管产生绷紧现象,弯曲管还有布登管效应,从而产生负向偏差[5]。对于高精度仪表而言,当使用时静压与校准时相差甚大时,这两种压力效应的影响量还是不容忽视的。压力影响量取决于测量管管径、壁厚和形状,小口径仪表由于壁厚管径比大,影响量较小;大口径仪表则由于壁厚管径比小,影响量较大。根据MicroMotion公司所提供的数据,以校准时压力0.2Mpa为基准,CMF100型仪表的压力影响量为-0.03%R/Mpa,CMF200型为-0.12%R/Mpa,D300型为-1.35%/Mpa,D600型为-0.75%/Mpa。
(3)脉动和振动
科氏流量计是基于振动原理进行测量的,因而对外界振动干扰比较敏感。实验结果显示,当脉动流或外部机械振动的频率接近或等于科氏流量计的共振频率时,将会产生较大的测量误差,甚至使其无法正常工作。
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