科氏力質(zhì)量流量計(jì)的工作原理—安裝等注意事項(xiàng)

當(dāng)測(cè)量管向上振動(dòng)但無流體流過時(shí)，運(yùn)用右手螺旋法則，四指指向旋轉(zhuǎn)方向，則大拇指指向的方向?yàn)橥饧域?qū)動(dòng)的圓頻率ω。當(dāng)流體流入“U”形管時(shí)，由于慣性，流體將反抗“U”形測(cè)量管強(qiáng)加給它的垂直動(dòng)量的改變：在“U”形管的入口段，在管子向上振動(dòng)期間，流體將壓管子向下，而在“U”形管的出口段，流體將推管子向上，于是測(cè)量管被扭曲如圖3所示。
    這就是科里奧力的作用結(jié)果。右手定則可以確定科里奧力的方向，當(dāng)大拇指代表ω 方向，食指代表V方向，則中指的反方向即為科氏力Fc 的方向。在圖2中，F(xiàn)c′和的箭頭表示科氏力的方向。當(dāng)“U”形管被向下驅(qū)動(dòng)時(shí)（ω 方向反向），則Fc 和Fc′ 亦反向。通過力學(xué)公式推導(dǎo)，可得到質(zhì)量流量的表達(dá)式如式

（1）所示：          Qm = ( Ks/ 8 r2 ) * ?t                       （1） 式（1）中Qm為流體質(zhì)量流量；          Ks為測(cè)量管的角彈性系數(shù)；          r 為回彎管半寬度。  ?t 為流體流過傳感器左右檢測(cè)器時(shí)產(chǎn)生的時(shí)間差，也就是兩組檢測(cè)信號(hào)的相位差，如圖4所示。由式（1）可知，質(zhì)量流量Qm 與兩組電磁檢測(cè)器檢出信號(hào)的時(shí)間差成正比，而與振動(dòng)的頻率及角速度等均無關(guān)，根據(jù)這一原理，質(zhì)量流量計(jì)將?t轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)（0kHz～10kHz）或電流信號(hào)（4mA～20mA DC）、電壓信號(hào)（1V～5V DC）輸出并顯示流體質(zhì)量，從而解決了質(zhì)量流量的直接測(cè)量問題。 
                   圖4 質(zhì)量流量正比于時(shí)間差 ?t                   Fig.4 Mass flow propotional to time difference ?t    

2 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的選用  由于科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是一種直接式質(zhì)量流量計(jì)，因而具有許多其他流量計(jì)*的優(yōu)點(diǎn)： 
 （1）實(shí)現(xiàn)了真正的、高精度的直接質(zhì)量流量測(cè)量。精度一般可達(dá)0.1％～0.2％，重復(fù)性優(yōu)于0.1％。  
（2）可以測(cè)量多種介質(zhì)，如油品、化工介質(zhì)、造紙黑液、槳體及天然氣等。  
（3）流體的介質(zhì)密度、黏度、溫度、壓力、導(dǎo)電率、流速分布等特性對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較小。  
（4）無可動(dòng)部件，流量管內(nèi)無障礙物，便于維護(hù)。  科氏力流量計(jì)的選擇一般主要考慮其性能和可靠性。性能包括各種指標(biāo)，如準(zhǔn)確度、量程利用率、壓力損失和量程能力等?？煽啃孕枰獙?shí)踐的檢驗(yàn)。  準(zhǔn)確度主要包括：偏差、重復(fù)性、線性和回滯。有3種描述方式：流量百分比準(zhǔn)確度、滿量程準(zhǔn)確度和帶零穩(wěn)點(diǎn)穩(wěn)定度的準(zhǔn)確度。不同的廠家可能以不同的方式給出，比較時(shí)應(yīng)考慮到這一點(diǎn)。其中帶零點(diǎn)穩(wěn)定度的準(zhǔn)確度更能體現(xiàn)科氏力流量計(jì)在整個(gè)流量范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度，因?yàn)榱泓c(diǎn)穩(wěn)定度表示了流量計(jì)測(cè)量實(shí)際零流量的能力。  根據(jù)操作條件和傳感器的Z大流量，預(yù)選出傳感器的規(guī)格（公稱管徑），計(jì)算出壓力損失是選型工作的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。不實(shí)際的高流量會(huì)引起高的壓力損失，但由于靈敏度高，準(zhǔn)確度就好。相反，低流量會(huì)使壓力損失降低，靈敏度低，準(zhǔn)確度較差。所以，選擇的時(shí)候要綜合考慮，在盡可能低的壓力損失下得到高的流量靈敏度和準(zhǔn)確度。  量程能力（相對(duì)mA 輸出，Z大量程和Z小量程的比值）也是一個(gè)考慮因素。如果使用mA 輸出信號(hào)的話，與許多其他常規(guī)儀表的選擇一樣。量程利用率（額定流量與瞬時(shí)流量的比值）也很重要，一般可通過廠家給出的科氏力流量計(jì)在各種流速下的量程利用率、壓力損失和準(zhǔn)確度曲線來計(jì)算其在給定應(yīng)用中的性能。
  3 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的安裝  從質(zhì)量流量計(jì)的工作原理可知，流量計(jì)的安裝有以下一些要求：  

（1）傳感器和變送器出廠前是配套標(biāo)定的，安裝時(shí)須一一對(duì)應(yīng)。如果更換了變送器，又沒有重新配套標(biāo)定，雖可通過組態(tài)重新輸入使系統(tǒng)參數(shù)運(yùn)行，但卻可能產(chǎn)生一定的系統(tǒng)誤差。

（2）傳感器、變送器及電纜安裝應(yīng)盡量避免電磁干擾，如遠(yuǎn)離大型電動(dòng)機(jī)、繼電器等。

（3）傳感器振管內(nèi)應(yīng)保證充滿被測(cè)介質(zhì)，盡量避免夾氣。例如，可在流量計(jì)前安裝消氣器，提高出口備壓等；針對(duì)不同性質(zhì)的被測(cè)介質(zhì)，有T 型、倒T型及旗式等3 種安裝方式。

（4）為保證流體均勻、均質(zhì)地通過振管，傳感器應(yīng)安裝在節(jié)流裝置、阻流元件之前，或是安裝在一定長度的直管段之后。  

（5）傳感器法蘭前后6～10倍管徑長度處必須加裝具有足夠剛度和質(zhì)量的支撐，且支撐必須與管線可靠固定，避免管道振動(dòng)干擾振管振動(dòng)，引起測(cè)量誤差。  

（6）安裝時(shí)傳感器與管道要同軸對(duì)準(zhǔn)，無論軸向還是徑向，均應(yīng)盡量做到無應(yīng)力安裝。 綜上所述，科氏力流量計(jì)是一種新型的流量測(cè)量?jī)x表；它具有其它流量計(jì)所沒有的一些優(yōu)點(diǎn)，測(cè)量精度僅與傳感器左右檢測(cè)時(shí)間差信號(hào)有關(guān)，因此在很多領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但使用環(huán)境振動(dòng)不能太大，且要正確地設(shè)計(jì)選型及安裝。  科氏力質(zhì)量流量計(jì)的工作原理—安裝等注意事項(xiàng)  

4 澄清會(huì)談判注意事項(xiàng)      

質(zhì)量流量計(jì)的進(jìn)口產(chǎn)品供貨商主要有德國科隆，和E+H三家。德國科隆的價(jià)格便宜點(diǎn)，質(zhì)量和測(cè)量精度稍差一些，一般2寸左右的售價(jià)在7到8萬，和E+H價(jià)格差不多，E+H的同口徑質(zhì)量流量計(jì)要稍微便宜一些，一般2寸左右的售價(jià)在10萬以上。國內(nèi)的供貨商主要有上海一諾和西安東風(fēng)，價(jià)格比德國科隆的要稍微便宜一些，質(zhì)量可靠，很多石化項(xiàng)目都在用。在進(jìn)行質(zhì)量流量計(jì)澄清會(huì)的時(shí)候，主要討論的問題是測(cè)量精度、壓損和流速、變送器的安裝位置、選材、供電、防爆等等。 4.1 測(cè)量精度      質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量精度一般分為計(jì)量和控制兩種，計(jì)量一般用于需要精確計(jì)量的原料進(jìn)料、產(chǎn)品出料等的流量測(cè)量，控制一般用于將流量控制穩(wěn)定以保證工藝過程的穩(wěn)定。對(duì)于質(zhì)量流量計(jì)，控制的測(cè)量精度一般在2‰或1.5‰，計(jì)量的測(cè)量精度一般在1‰或1.5‰。具體測(cè)量精度要求控制還是計(jì)量由工藝專業(yè)根據(jù)實(shí)際情況提供。和E+H的質(zhì)量流量計(jì)同樣口徑的控制要求和計(jì)量要求的流量計(jì)價(jià)格差距較大，計(jì)量的要高30%~50%，而且當(dāng)尺寸大于4寸時(shí)，一般只有計(jì)量流量計(jì)，沒有控制流量計(jì)。  

4.2 壓損和流速  對(duì)于流量計(jì)的選型來說，壓損和流速是需要重點(diǎn)關(guān)注的兩個(gè)參數(shù)。所謂壓力損失是指流體經(jīng)過儀表后, 由于測(cè)量振動(dòng)管內(nèi)徑小于工藝管道的內(nèi)徑以及結(jié)構(gòu)上的彎道等所造成的
入口端和出口端的壓力差。壓力損失又稱壓力降, 是一種*性損失, 其實(shí)質(zhì)是能量損失，需要額外消耗整個(gè)管路系統(tǒng)的動(dòng)能，若壓降過大，有可能導(dǎo)致工藝條件不滿足。  質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量精度需要在合適的流速下才能達(dá)到要求，當(dāng)管道較大，測(cè)量流量較小時(shí)，就需要選用縮徑的流量計(jì)以保證流速和測(cè)量精度，但是縮徑太多，流量計(jì)的前后壓差會(huì)太大，有可能超過工藝要求的Z大允許壓差，不滿足工藝要求。當(dāng)然流速也不是越大越好，先流速大，壓降肯定大，另外對(duì)流量計(jì)的沖刷能量大，影響流量計(jì)的測(cè)量精度和使用壽命，一般流速不超過10m/s。因此，在選用流量計(jì)的時(shí)候，需要兼顧測(cè)量精度和允許壓差這兩項(xiàng)要求。有了質(zhì)量流量計(jì)的口徑和流量要求，就可以通過專門的軟件來計(jì)算Z大流量時(shí)的壓損和流速。   4.3 變送器的安裝形式      質(zhì)量流量計(jì)變送器的安裝形式一般有一體式和分體式兩種。一體式主要用在常溫流體的流量測(cè)量，分體式一般用于高溫流體或超低溫流體的流量測(cè)量。質(zhì)量流量計(jì)變送器的安裝形式選用原則是：當(dāng)溫度低于200攝氏度時(shí)，變送器選用一體式的安裝形式；當(dāng)溫度高于200攝氏度，低于350攝氏度時(shí)選用分體式安裝形式；當(dāng)溫度高于350攝氏度時(shí)，不適合選用質(zhì)量流量計(jì)E+H質(zhì)量流量計(jì)變送器安裝形式選用原則：當(dāng)溫度高于-100攝氏度，低于220攝氏度時(shí)選用一體式安裝形式，當(dāng)溫度在220攝氏度到350攝氏度之間或低于-100攝氏度時(shí)選用分體式安裝形式。  

4.4 質(zhì)量流量計(jì)選材  質(zhì)量流量計(jì)的選材主要根據(jù)流體介質(zhì)、設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力等參數(shù)來決定。與管道連接法蘭一般根據(jù)管道的材質(zhì)選定。而測(cè)量管的材質(zhì)應(yīng)該比連接法蘭的材質(zhì)要求更高，至少應(yīng)該和連接法蘭的材質(zhì)*。  對(duì)于常規(guī)流體，非強(qiáng)腐蝕性的酸、堿，質(zhì)量流量計(jì)的閥體一般選用不銹鋼304L或316L，對(duì)于強(qiáng)腐蝕性的流體，就需要選用哈氏合金、鈦、鉭、鉑銠等材料了。詳細(xì)說明如下： 1、不銹鋼316L：   適用于：生活水、工業(yè)水、原水井水、城市污水；腐蝕性弱的酸、堿、鹽溶液；有機(jī) 溶劑等。  不適用于：強(qiáng)腐蝕性的酸、堿。 2、哈氏合金B(yǎng) ：        適用于：濃度小于10%的鹽酸等非氧化性酸；濃度小于50%的氫氧化鈉；一切濃度的 氫氧化氨堿溶液；磷酸和有機(jī)酸。  不適用于：硝酸。

3、哈氏合金C： 
 適用于：混酸（如鉻酸和硫酸的混合溶液）；氧化性鹽類（如海水、含Cu+++、Fe+++）。不適用：鹽酸。

4、鈦 ：     適用于：鹽（如氯化物、鈉鹽、鉀鹽、氨鹽、次氯酸鹽、還水），濃度小于50%的氫氧 化鉀、氫氧化氨、氫氧化鋇堿溶液。  不適用于：鹽酸、硫酸、磷酸、氫氟酸等還原性酸。

5、鉭：      適用于：鹽酸（濃度小于40%）、稀硫酸和濃硫酸（不包括發(fā)煙硫酸）；二氧化氯、氯 化鐵、次氯酸、、乙酸鉛等；硝酸（包括發(fā)煙硝酸等氧化性酸）、溫度低于80℃的王水。  不適用于：堿、氫氟酸。

6、鉑：      適用于：幾乎所有的酸堿鹽溶液（包括發(fā)煙硫酸和發(fā)煙硝酸）、紙漿、污水。 不適用于：王水、氨鹽碳化鎢。      

本文介紹了科氏力質(zhì)量流量計(jì)的工作原理，選用原則，安裝方式和澄清會(huì)談判注意事項(xiàng)，對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的選型和澄清有較強(qiáng)的指導(dǎo)作用。

科氏力質(zhì)量流量計(jì)的工作原理—安裝等注意事項(xiàng)