科氏力質量流量計的工作原理—安裝等注意事項

當測量管向上振動但無流體流過時，運用右手螺旋法則，四指指向旋轉方向，則大拇指指向的方向為外加驅動的圓頻率ω。當流體流入“U”形管時，由于慣性，流體將反抗“U”形測量管強加給它的垂直動量的改變：在“U”形管的入口段，在管子向上振動期間，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，于是測量管被扭曲如圖3所示。
    這就是科里奧力的作用結果。右手定則可以確定科里奧力的方向，當大拇指代表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，Fc′和的箭頭表示科氏力的方向。當“U”形管被向下驅動時（ω 方向反向），則Fc 和Fc′ 亦反向。通過力學公式推導，可得到質量流量的表達式如式

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

2 科里奧利質量流量計的選用  由于科里奧利質量流量計是一種直接式質量流量計，因而具有許多其他流量計*的優點： 
 （1）實現了真正的、高精度的直接質量流量測量。精度一般可達0.1％～0.2％，重復性優于0.1％。  
（2）可以測量多種介質，如油品、化工介質、造紙黑液、槳體及天然氣等。  
（3）流體的介質密度、黏度、溫度、壓力、導電率、流速分布等特性對測量結果影響較小。  
（4）無可動部件，流量管內無障礙物，便于維護。  科氏力流量計的選擇一般主要考慮其性能和可靠性。性能包括各種指標，如準確度、量程利用率、壓力損失和量程能力等。可靠性需要實踐的檢驗。  準確度主要包括：偏差、重復性、線性和回滯。有3種描述方式：流量百分比準確度、滿量程準確度和帶零穩點穩定度的準確度。不同的廠家可能以不同的方式給出，比較時應考慮到這一點。其中帶零點穩定度的準確度更能體現科氏力流量計在整個流量范圍內的準確度，因為零點穩定度表示了流量計測量實際零流量的能力。  根據操作條件和傳感器的Z大流量，預選出傳感器的規格（公稱管徑），計算出壓力損失是選型工作的一個重要環節。不實際的高流量會引起高的壓力損失，但由于靈敏度高，準確度就好。相反，低流量會使壓力損失降低，靈敏度低，準確度較差。所以，選擇的時候要綜合考慮，在盡可能低的壓力損失下得到高的流量靈敏度和準確度。  量程能力（相對mA 輸出，Z大量程和Z小量程的比值）也是一個考慮因素。如果使用mA 輸出信號的話，與許多其他常規儀表的選擇一樣。量程利用率（額定流量與瞬時流量的比值）也很重要，一般可通過廠家給出的科氏力流量計在各種流速下的量程利用率、壓力損失和準確度曲線來計算其在給定應用中的性能。
  3 科里奧利質量流量計的安裝  從質量流量計的工作原理可知，流量計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定的，安裝時須一一對應。如果更換了變送器，又沒有重新配套標定，雖可通過組態重新輸入使系統參數運行，但卻可能產生一定的系統誤差。

（2）傳感器、變送器及電纜安裝應盡量避免電磁干擾，如遠離大型電動機、繼電器等。

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

（4）為保證流體均勻、均質地通過振管，傳感器應安裝在節流裝置、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量的支撐，且支撐必須與管線可靠固定，避免管道振動干擾振管振動，引起測量誤差。  

（6）安裝時傳感器與管道要同軸對準，無論軸向還是徑向，均應盡量做到無應力安裝。 綜上所述，科氏力流量計是一種新型的流量測量儀表；它具有其它流量計所沒有的一些優點，測量精度僅與傳感器左右檢測時間差信號有關，因此在很多領域得到了越來越廣泛的應用。但使用環境振動不能太大，且要正確地設計選型及安裝。  科氏力質量流量計的工作原理—安裝等注意事項  

4 澄清會談判注意事項      

質量流量計的進口產品供貨商主要有德國科隆，和E+H三家。德國科隆的價格便宜點，質量和測量精度稍差一些，一般2寸左右的售價在7到8萬，和E+H價格差不多，E+H的同口徑質量流量計要稍微便宜一些，一般2寸左右的售價在10萬以上。國內的供貨商主要有上海一諾和西安東風，價格比德國科隆的要稍微便宜一些，質量可靠，很多石化項目都在用。在進行質量流量計澄清會的時候，主要討論的問題是測量精度、壓損和流速、變送器的安裝位置、選材、供電、防爆等等。 4.1 測量精度      質量流量計的測量精度一般分為計量和控制兩種，計量一般用于需要精確計量的原料進料、產品出料等的流量測量，控制一般用于將流量控制穩定以保證工藝過程的穩定。對于質量流量計，控制的測量精度一般在2‰或1.5‰，計量的測量精度一般在1‰或1.5‰。具體測量精度要求控制還是計量由工藝專業根據實際情況提供。和E+H的質量流量計同樣口徑的控制要求和計量要求的流量計價格差距較大，計量的要高30%~50%，而且當尺寸大于4寸時，一般只有計量流量計，沒有控制流量計。  

4.2 壓損和流速  對于流量計的選型來說，壓損和流速是需要重點關注的兩個參數。所謂壓力損失是指流體經過儀表后, 由于測量振動管內徑小于工藝管道的內徑以及結構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, 其實質是能量損失，需要額外消耗整個管路系統的動能，若壓降過大，有可能導致工藝條件不滿足。  質量流量計的測量精度需要在合適的流速下才能達到要求，當管道較大，測量流量較小時，就需要選用縮徑的流量計以保證流速和測量精度，但是縮徑太多，流量計的前后壓差會太大，有可能超過工藝要求的Z大允許壓差，不滿足工藝要求。當然流速也不是越大越好，先流速大，壓降肯定大，另外對流量計的沖刷能量大，影響流量計的測量精度和使用壽命，一般流速不超過10m/s。因此，在選用流量計的時候，需要兼顧測量精度和允許壓差這兩項要求。有了質量流量計的口徑和流量要求，就可以通過專門的軟件來計算Z大流量時的壓損和流速。   4.3 變送器的安裝形式      質量流量計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量，分體式一般用于高溫流體或超低溫流體的流量測量。質量流量計變送器的安裝形式選用原則是：當溫度低于200攝氏度時，變送器選用一體式的安裝形式；當溫度高于200攝氏度，低于350攝氏度時選用分體式安裝形式；當溫度高于350攝氏度時，不適合選用質量流量計E+H質量流量計變送器安裝形式選用原則：當溫度高于-100攝氏度，低于220攝氏度時選用一體式安裝形式，當溫度在220攝氏度到350攝氏度之間或低于-100攝氏度時選用分體式安裝形式。  

4.4 質量流量計選材  質量流量計的選材主要根據流體介質、設計溫度、設計壓力等參數來決定。與管道連接法蘭一般根據管道的材質選定。而測量管的材質應該比連接法蘭的材質要求更高，至少應該和連接法蘭的材質*。  對于常規流體，非強腐蝕性的酸、堿，質量流量計的閥體一般選用不銹鋼304L或316L，對于強腐蝕性的流體，就需要選用哈氏合金、鈦、鉭、鉑銠等材料了。詳細說明如下： 1、不銹鋼316L：   適用于：生活水、工業水、原水井水、城市污水；腐蝕性弱的酸、堿、鹽溶液；有機 溶劑等。  不適用于：強腐蝕性的酸、堿。 2、哈氏合金B ：        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（不包括發煙硫酸）；二氧化氯、氯 化鐵、次氯酸、、乙酸鉛等；硝酸（包括發煙硝酸等氧化性酸）、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（包括發煙硫酸和發煙硝酸）、紙漿、污水。 不適用于：王水、氨鹽碳化鎢。      

本文介紹了科氏力質量流量計的工作原理，選用原則，安裝方式和澄清會談判注意事項，對質量流量計的選型和澄清有較強的指導作用。

科氏力質量流量計的工作原理—安裝等注意事項