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1  引言

    流量與溫度、液位、壓力等參數一樣，是化工生產過程中一個需要隨時監控的重要參數。流量測量的方法很多，針對不同的介質工況，可以選擇電磁流量計、渦街流量計、差壓流量計、質量流量計等不同種類的流量計。在原材料、中間產品或產品（成品）等涉及工藝考核和/或成本核算的場合，流量測量的精度對考核或核算結果影響較大，需要選擇較高精度的流量儀表來完成流量測量的任務。此時，質量流量計就顯示出很大的優勢，是首選目標。本文簡要介紹了質量流量計的測量原理、性能特點、選型及應用情況。

2  質量流量計的測量原理

    目前，絕大部分質量流量計是依據科氏力原理來測量流體的質量流量的。科氏力是指物體在旋轉系統中作直線運動時所受的力：
    Fc=2*Δm(v*ω)
    式中，Fc為科氏力；Δm為移動物體的質量；ω為角速度；v為旋轉或震動時的徑向速度。
    由此可見，科氏力與運動流體的質量Δm、速度v成正比，即與流體的質量流量成正比，而與流體溫度、壓力、粘度及流量特性等無關。式中恒定的角速度ω可以用流量計測量管的震動來代替，當流體流過兩根平行的（或其他形式的）測量管時，測量管受科氏力的作用產生反向振動。在測量管中產生的科氏力會引起測量管變形，從而產生進口和出口的相位差，通過入口和出口的相位傳感器即可測出測量管的震動相位。

3  質量流量計的分類和特點

    質量流量計制造廠商很多。國外有艾默生過程管理高準（Micro-motion）、恩德斯豪斯、福克斯波羅、科隆等知名公司，國內也有北京建中、首都科技集團等廠家。
    根據儀表輸出信號不同，分為4~20mA DC HART常規信號和FF現場總線數字信號、ProfiBus現場總線數字信號等，部分質量流量計還帶有脈沖信號輸出、報警接點輸出；根據安裝形式不同，有分體型和一體型；根據測量機構結構不同，有單一直管、連續單管、ω管等；根據測量介質不同可分為氣體質量流量計和液體質量流量計。
下面以Micro-motion的產品為例，對質量流量計的特點和選型做一簡單說明。
    Micro-motion質量流量計主要有E、F、D、R、H和T型等幾種規格。其中E型抗干擾能力強，應用范圍寬而且精度最高，液體介質0.1級，氣體介質0.35級，可用于原材料入裝置計量、貿易計量等精度要求較高的場合。F型液體介質0.2級，氣體介質0.5級，適用于一般場合。D型為特殊用途場合下選用的質量流量計。傳感器不僅有鉭、Tefzel等接液部件，還有高溫、高壓等選項，DS600的流量范圍可以達到680t/h，是Micro-motion流量計家族中可測量范圍最大的流量計。R型質量流量計是一體型流量計，液體介質測量精度0.5級，雖然精度不算太高，而且它的接液材質只有不銹鋼，但因為它具有安裝方便、經濟可靠的特點，還是得到用戶的普遍認可。H型和T型是衛生型質量流量計，材質有不銹鋼和鈦材質，可滿足衛生食品行業特殊的表面處理要求。
    其他廠家的產品特點各有不同，可以根據不同的使用場合和精度要求選擇性價比最高的質量流量計。但要注意，要根據被測流量值選擇合適的流量計口徑，使被選流量計的使用流量范圍在流量計額定流量范圍的20%~80%之間。

4  質量流量計的安裝

質量流量計的安裝對前后直管段無特殊要求。但必須滿足以下條件：

    (1)  對于液體介質，應使流量計處于管道低點。避免因背壓過低而使介質汽化，影響測量結果。對于氣體介質，不能使流量計處于管道局部低點，以避免測量管中有積液而產生測量誤差。
    (2)  對于液體介質，在運行過程中必須保證介質充滿管道。不能使測量管中存在氣液或液固兩相流體。如果安裝在垂直管道上，應使流體自下向上流動。如果必須從上向下流動，則可在流量計后設置一個限流孔板，防止測量管被抽空。
    (3)  流量計與連接法蘭必須完全對準，否則會給測量管帶來外應力而影響測量結果。
    (4)  要避免強電磁場對流量計造成干擾，流量計附近不能有大電機等干擾源。
    (5)  同型號的質量流量計相鄰安裝時考慮將震動頻率錯開，避免共振產生的負面影響，而且兩臺流量計的間距至少相當于儀表長度的4倍。
    (6)  注意將流量計相位測量的固有振動頻率與管道固有的振動頻率，否則將引起測量的波動。
    (7)  流量計前后應安裝截止閥門，以方便運行前進行零點校正。

5  質量流量計使用過程中存在的問題及處理方法

    山西三維集團股份有限公司在新建裝置中使用了包括Micro-motion、恩德斯豪斯、福克斯波羅等公司的多臺質量流量計。運行過程中出現了一些問題，經過認真分析并采取了相應措施后得到了解決。

    (1)  流量計位于整個管道的局部高點，測量管中聚集氣泡，測量結果誤差很大。改變安裝位置后，運行良好；
    (2)  初次安裝時沒有在流量計前后加截止閥門，裝置開車后無法進行零點校正。增加前后截止閥，校零后運行正常；
    (3)  流量計前后管道不同心，導致流量計始終有流量輸出。重新配管后正常；
    (4)  流量計零漂，檢查檢測線圈和驅動線圈的電阻值正常，清洗傳感器內部后正常。原因是傳感器內部掛壁造成零漂；
    (5)  流量計在故障狀態時變送器顯示屏上會有故障代碼顯示，查閱維護說明可找到相應的處理方法。

6  變送器部分

    各廠家質量流量計變送器面板上的顯示菜單和操作方法不盡相同。但通過面板或HART手操器操作均可實現工藝參數設定、量程選擇、輸出信號選擇、就地顯示選項等功能的設定。這里不再贅述，可通過查閱產品說明書詳細了解。

7  結語

    科氏力質量流量計具有精度高、適用介質多、可靠性好、使用方便、維護量小等特點。在流量檢測儀表中所占的比例越來越大，尤其在貿易交接領域應用越來越廣。了解并用好質量流量計對保證化工裝置安全穩定運行意義重大。