科里奧利質(zhì)量流量計科里奧利質(zhì)量流量計(CoriolisMassFlowmeter)簡稱科氏力流量計，是利用流體在振動管中流動時，將產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力的原理測量的。由于它實現(xiàn)了真正意義上的高精度的直接流量測量，具有抗磨損、抗腐蝕、可測量多種介質(zhì)及多個參數(shù)等諸多優(yōu)點，現(xiàn)已在石油化工、制藥、食品及其他工業(yè)過程中廣泛應用。科氏力質(zhì)量流量計計量準確、穩(wěn)定、可靠，在需要對流體進行精確計量或控制的場合選用較多，但其售價較高，在不需要精確計量及控制的場合一般選用其他質(zhì)量流量計代替?？剖狭|(zhì)量流量計對于液體和氣體都可選用，但是在現(xiàn)場應用中，氫氣流量的精確測量一般都選用熱式質(zhì)量流量計。在我國，艾默生高準公司的科里奧利質(zhì)量流量計已在蘭州石化、安慶石化、新疆塔河油田、中國海洋石油等中低壓天然氣中的流量計量得到良好的應用。2007年末，高準公司的科里奧利質(zhì)量流量計，順利通過了中國最權(quán)威的原油大流量計量站成都天然氣流量分站(CVB)的天然氣實流測試，測量精度達到0.5%,并具有良好的重復性?？评飱W利質(zhì)量流量計的工作原理科氏力流量計由傳感器和變送器兩大部分組成。其中傳感器用于流量信號的檢測,主要由分流器、測量管、驅(qū)動、檢測線圈和驅(qū)動、檢測磁鋼構(gòu)成,如圖1所示。變送器用于傳感器的驅(qū)動和流量檢測信號的轉(zhuǎn)換、運算及流量顯示、信號輸出，變送器主要有電源、驅(qū)動、檢測、顯示等部分電路組成。所有流量計都必須人為地建立一個旋轉(zhuǎn)體系，以雙“丁型測量管傳感器為例，用電磁驅(qū)動的方法使“伊型測量管的回彎部分作周期性的微小振動。這相當于使“?理管繞一個固定軸(00二軸)作周期性時上時下的旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)方向周期性的變化，像鐘擺一樣運動。“^，型管的出入口段被固定，這樣就建立一個以“U”形管出入口段為固定軸的旋轉(zhuǎn)體系。傳感器力學分析如圖2所示。

振動方向振動方向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(zhuǎn)方向，則大拇指指向的方向為外加驅(qū)動的圓頻率3。當流體流入“江’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，廿形管的入口段出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。O'I?F1酬方同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?，當大拇指代表3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lrie.3LpipeckstortLoncausedbyCoriole氏力的方向。當"U”形管被向下驅(qū)動時（3一方向反向），則Fc和FC’亦反向。通過力學公式推導，可得到質(zhì)量流量的表達式如式（1）所示：Qm=（Ks/8r2）*4（1）式（1）中Qm為流體質(zhì)量流量；Ks為測量管的角彈性系數(shù)；r為回彎管半寬度。4為流體流過傳感器左右檢測器時產(chǎn)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(zhì)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(guān)，根據(jù)這一原理，質(zhì)量流量計將4轉(zhuǎn)換成脈沖信號（0kHz?10kHz）或電流信號（4mA?20mADC）、電壓信號（IV?5VDC）輸出并顯示流體質(zhì)量，從而解決了質(zhì)量流量的直接測量問題。右檢濟第號r左檢測信號右檢濟第號r左檢測信號圖4質(zhì)量流量正比于時間差AtFig.4MassflowpropotionaltotimedifferenceAt科里奧利質(zhì)量流量計的選用由于科里奧利質(zhì)量流量計是一種直接式質(zhì)量流量計，因而具有許多其他流量計無可比擬的優(yōu)點：(1)實現(xiàn)了真正的、高精度的直接質(zhì)量流量測量。精度一般可達0.1%?0.2%,重復性優(yōu)于0.1％。(2)可以測量多種介質(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、導電率、流速分布等特性對測量結(jié)果影響較小。(4)無可動部件,流量管內(nèi)無障礙物,便于維護?？剖狭α髁坑嫷倪x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?？煽啃孕枰獙嵺`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(wěn)點穩(wěn)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(wěn)定度的準確度更能體現(xiàn)科氏力流量計在整個流量范圍內(nèi)的準確度,因為零點穩(wěn)定度表示了流量計測量實際零流量的能力。根據(jù)操作條件和傳感器的最大流量,預選出傳感器的規(guī)格(公稱管徑),計算出壓力損失是選型工作的一個重要環(huán)節(jié)。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，最大量程和最小量程的比值)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(guī)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(zhì)量流量計的安裝從質(zhì)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(tài)重新輸入使系統(tǒng)參數(shù)運行，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(nèi)應保證充滿被測介質(zhì)，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(zhì)的被測介質(zhì)，有T型、倒丁型及旗式等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(yōu)點，測量精度僅與傳感器左右檢測時間差信號有關(guān)，因此在很多領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應用。但使用環(huán)境振動不能太大，且要正確地設(shè)計選型及安裝。4澄清會談判注意事項質(zhì)量流量計的進口產(chǎn)品供貨商主要有德國科隆，艾默生和E+H三家。德國科隆的價格便宜點，質(zhì)量和測量精度稍差一些，一般2寸左右的售價在7到8萬，艾默生和E+H價格差不多，E+H的同口徑質(zhì)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(nèi)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(zhì)量可靠，很多石化項目都在用。在進行質(zhì)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、防爆等級等。測量精度質(zhì)量流量計的測量精度一般分為計量級和控制級兩種，計量級一般用于需要精確計量的原料進料、產(chǎn)品出料等的流量測量，控制級一般用于將流量控制穩(wěn)定以保證工藝過程的穩(wěn)定。對于質(zhì)量流量計，控制級的測量精度一般在2%?；?.5%。，計量級的測量精度一般在1%?；?.5%。。具體測量精度要求控制級還是計量級由工藝專業(yè)根據(jù)實際情況提供。艾默生和E+H的質(zhì)量流量計同樣口徑的控制級要求和計量級要求的流量計價格差距較大，計量級的要高30%~50%，而且當尺寸大于4寸時，一般只有計量級流量計，沒有控制級流量計。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(guān)注的兩個參數(shù)。所謂壓力損失是指流體經(jīng)過儀表后,由于測量振動管內(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,是一種永久性損失,其實質(zhì)是能量損失，需要額外消耗整個管路系統(tǒng)的動能，若壓降過大，有可能導致工藝條件不滿足。質(zhì)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最大允許壓差，不滿足工藝要求。當然流速也不是越大越好，首先流速大，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(zhì)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最大流量時的壓損和流速。變送器的安裝形式質(zhì)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。艾默生質(zhì)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(zhì)量流量計E+H質(zhì)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。質(zhì)量流量計選材質(zhì)量流量計的選材主要根據(jù)流體介質(zhì)、設(shè)計溫度、設(shè)計壓力等參數(shù)來決定。與管道連接法蘭一般根據(jù)管道的材質(zhì)選定。而測量管的材質(zhì)應該比連接法蘭的材質(zhì)要求更高，至少應該和連接法蘭的材質(zhì)一致。對于常規(guī)流體，非強腐蝕性的酸、堿，質(zhì)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(yè)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(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