摘 要：本文對科氏質量流量計測量值的含義進行了論證，指出在我國應用科氏質量流量計中存在忽視空氣浮力修正的問題，提出了修正方法和加強流量計管理的建議。

關鍵字：科氏質量流量計 空氣浮力 商業重量 檢定規程

1 前言

利用科里奧利效應原理制造的科氏質量流量計（CMF）（見圖1）因其可以直接測量介質質量流量，適應以質量計量作為結算要求的需要，且具有精度和穩定性高，可以測量密度、溫度參數等優點[1]，因此在動態計量領域得到了廣泛的普及和應用。

圖1 科氏質量流量計（CMF）

2 存在的問題

CMF為石油石化行業計量成品油、LPG、輕烴等提供了重要的手段，它的高精度對企業加強生產控制、計量管理和節能降耗起到非常重要的作用。

CMF直接測量的結果是真空狀態下的質量。經筆者調查，只有部分企業對其使用的CMF在檢定時進行了空氣浮力修正，大部分企業和單位依然按照CMF直接測量的結果進行貿易結算，而不進空氣浮力修正。這與我國現行以“空氣中的質量（重量）”作為結算依據的規定相違背，不僅直接導致買方的經濟損失，有失計量公平、公正的基本原則，還可能導致賣方對于物料收率和平衡盲目樂觀。但是我國現有質量流量計規程《質量流量計檢定規程JJG897-1995》和《科里奧利質量流量計JJG1038-2008》都沒有就以上問題作出明確的規定。

3 我國商品貿易計量以空氣中的質量（重量）為結算依據

在空氣中和在真空狀態下，物體的質量一樣但重量卻不同。在生活和貿易中，衡量物質的量都在空氣中進行，物質在空氣中稱重所獲得的數值被稱為“空氣中的重量”、“表觀質量”、或“商業重量”。我國無論是進出口商品重量還是內部貿易重量，如貿易雙方無特別說明，通常是按空氣中的重量計量。對于石油及液體石油產品計量，我國有明確的國家標準《石油計量表GB/T1885-1998》，該標準表明在計算原油或石油產品在空氣中的重量時，應進行空氣浮力修正；采用衡重法計量時，衡器計量結果直接作為結算依據；采用體積-重量法計算結算油量，需要將油口密度測量值（實際是反映真空條件下量值）減去空氣浮力修正值后乘以相同條件下的體積，或者將計算出的真空狀態下質量乘以空氣浮力修正系數，從而得到被測介質在空氣中的重量。

4 CMF如何應對空氣浮力

在油品銷售中用CMF作為計量交接器具，它的計量是否考慮了空氣浮力的影響？

要回答這個問題，首先看CMF管理的重要內容之一——對CMF的檢定。根據《質量流量計檢定規程JJG897-1995》，在采用質量法（即稱重法）流量標準裝置檢定時，通過的液體或固體的實際質量Ms按式（1）計算：

    （1）

式中：M_s——液體或固體的實際質量值，kg；

M₁——檢定時標準秤指示的介質質量，kg；

ρ_e——介質的密度，kg/m3；

ρ_m——秤在檢定時所用標準砝碼的密度，kg/m³；

ρ_a——空氣的密度，kg/m³。

由于標準秤自身的誤差相對于要檢定的流量計的允許誤差是一個較少的量，因此可以忽略。在此前提下，式（1）的導出過程如下：

在檢定流量計時，標準秤在稱量介質質量時，實際質量為Ms的介質在空氣中對秤的作用力為介質的重力與空氣浮力之差，即，假定此時標準秤的顯示值為M₁；用標準砝碼檢定秤，秤的指示值為M₁（與檢定用標準砝碼折算質量名義值一致）時，秤實際受到的力為砝碼的重力與空氣浮力之差，即。因此滿足：

，經整理可得：Ms

從式（1）的推導過程中可以看出，數據處理所用的標準值是標準秤所測介質的真空質量值，也就是說，CMF的測量值是被測介質在工況條件下真空中的質量，不是用于貿易結算的“商業重量”。所以，在我國貿易計量時就不能直接將質量流量計的顯示值作為貿易重量來使用。

另外，由質量流量計檢定規程可知：質量流量計檢定結果給出的是它測量真空質量時的誤差（準確度），而介質的真空質量值和空氣中的重量有差別，且與介質的密度有直接關系，如表1所示。

表1 真空質量值與空氣中重量值對比

注：空氣密度按1.1kg/m³計算

從表1中可以看出，兩者之間相差相當大（現在用于貿易計量CMF的準確度多為0.10%-0.20%），在密度為500kg/m³時誤差達到-0.22%，明顯超出CMF的精度范圍，也超出了買賣雙方貿易的誤差范圍。

5 建議

由于我國現在的質量流量計檢定規程（JJG897-1995和JJG1038-2008）中都沒有明確規定將CMF檢定成“顯示、記錄為理論的、真空中的質量”，還是檢定“顯示、記錄為空氣中的質量”，而賣方在對質量流量計的使用和檢定管理方面都處于絕對優勢，這就存在賣方為圖更大利益故意以CMF顯示值（真空中的質量）直接作為貿易結算量的可能，造成貿易不公，甚至是貿易欺詐。為此，筆者提出以下幾點建議：

（1）根據我國和國際上都是以空氣中重量作為貿易結算的事實，建議國家主管計量的有關部門盡快修訂完善現有的CMF檢定規程，明確要求將CMF檢定成“顯示、記錄為空氣中的質量”，或明確在檢定證書上標注“該CMF直接測量值是介質在真空中的質量，若以該此作為貿易結算依據需要先進行空氣浮力修正，換算成空氣中的質量”。

（2）將CMF測量介質在真空中的質量改為測量介質在空氣中的重量，這需要改變內部運算的數學模式，測量介質的實時質量和實時密度，輸出和顯示介質在空氣中的重量，這個方案需要流量計生產廠家來實現。

（3）按我國現行計量檢定規程檢定的CMF，在實際應用時必須對其顯示值進行空氣浮力修正，修正公式如下

Ma=Ms?F

質量流量計系數修正公式如下

Ka=K?F

式中：Ma——被測介質在空氣中的重量，kg；

Ms——質量流量計顯示值，kg；

F——將真空中質量換算到空氣中重量的換算系數；

Ka——空氣浮力修正后的質量流量計系數；

K——未修正的質量流量系數；（注：質量流量計系數是單位質量的流體通過流量計時，流量計發出的脈沖數，它由連接流量計的計算機計算檢測。）

換算系數F推導過程如下：

將石油產品在真空中的質量換算到空氣中的重量的換算系數來自于等臂天平，一端放著被稱的油品質量為M1，另一端放著平衡它的砝碼質量為M2，等臂天平的臂長分別為a和b，即a=b，設油品密度為ρe，砝碼密度為ρm，空氣密度為Qa。根據兩端平衡的條件有：

 

即將真空中的質量轉換成空氣中的重量的換算系數為/F0，其具體含義是：在已知標準狀態下（溫度為20℃，壓力1.01325×10^5），Qβ=1.1kg/m3，ρmm=8143kg/m3，根據油品不同密度可由式（2）ρ

表2石油產品真空中質量換算到空氣中的重量換算系數/F0表計算出F值，或根據密度從表2中查出F值[6]。

 

（4）為維護貿易的公平、公正，涉及以CMF計量結果作為結算依據時，檢定部門或其他計量部門要本著實事求是的原則，必須對流量計顯示值進行空氣浮力修正。另外，我們還要加強對流量計到期檢定和在線標定（校準）的管理，將監管前移和深入，提高CMF的可信賴程度。