摘  要： 科氏力質量流量計的基本原理是當流體流經一段進行著角振動（同相位振動）的管子時，在管子上就會產生科里奧利力，其大小正比于流體的質量流量。在角振動著的管子上又疊加了一個扭轉振動（反相位振動），扭轉角的大小也就正比于流體的質量流量。該流量計于20世紀80年代問世，目前國際上只有美國、德國、英國、日本、丹麥等少數國家能進行生產。能夠對漿狀、糊狀、多相流體、高低溫流體、強酸及脈動流體進行測量?？蓮V泛應用于石油、化工、食品、造紙、制藥等行業。

   科里奧利力（Coriolis Force）質量流量計是一種20世紀80年代在國際上出現的高新技術產品。該流量計具有其他體積型流量計不具有的優點：在一定條件下，測量不受溫度、壓力、粘度、密度的影響，對流體的質量流量進行直接測量。因此，可廣泛用于石油、化工、食品、造紙、制藥等行業。

    1 國內外技術水平現狀及發展趨勢

    科氏力質量流量計是基于如下原理：當流體流經一段進行著角振動（同相位振動）的管子時，在管子上就會產生科里奧利力，此科里奧利力的大小正比于流體的質量流量。從現象來看，就是角振動著的管子上又疊加了一個扭轉振動（反相位振動）。扭轉角的大小也就正比于流體的質量流量。因此，我們從其工作原理可知，這種流量計的流管內不存在任何用于測量的器件。由于科氏力質量流量計所具有的自身特點，相對其他形式的流量計具有明顯的優勢，能夠對漿狀、糊狀、多相流體、高低溫流體、強酸及脈動流體進行測量。

    該流量計自20世紀80年代問世以來，引起了世界各國的關注，但由于技術及工藝條件的限制，目前國際上只有美國、德國、英國、日本、丹麥等少數國家能進行生產，其技術上是以不同的振動管結構形狀和科氏力測量方式來加以區別。上述生產國中，以美國Micro Motion公司水平最高、規模最大。目前已有近30萬臺流量計在世界范圍內使用。其測量誤差為0.15%~O.2%，零點穩定性為0.02%~0.005%。以行業發展趨勢來看，如何進一步提高科氏力質量流量計線性度、零點穩定性，靈敏度、長期穩定性、各種精密的溫度補償，更加智能化的質量流量計等是一個長期不斷的研究內容。

    我國于20世紀90年代初開始研究科氏力質量流量計。目前生產廠有太行儀表廠、北京化工研究院及中國測試技術研究院等單位。由我院研制生產的“尼蒙特”質量流量計擁有自主知識產權，1999年完成國家級專家鑒定，產品性能居國內領先、國際先進水平。

    2 “尼蒙特”質量流量計

    中國測試技術研究院研制生產的“尼蒙特”質量流量計，擁有3項國家實用新型專利，獲國家科技進步二等獎，被列入國家重點新產品推廣計劃，中央電視臺曾作過專題。

    2.1 質量流量計的組成

    質量流量計由傳感器和變送器組成。如圖1所示。

圖2  U型管傳感器結構圖

1支撐管   2測量管
3與6磁檢測探頭
4驅動線圈  5外殼

    傳感器部分的左、右檢測器拾取的信號輸入到變送器中用于實現時間差的測量；激勵器用來激勵振動管使之產生角振動；溫度傳感器用來測量介質的溫度以補償流管彈性模量的溫度變化。流量計變送器主要是對來自上述各部分的信號進行計算處理，準確地實現質量流量的測量。

    2.2 主要技術特點

    在結構上采用了新型流管結構，提高了質量流量測量的靈敏度，應用有限元分析技術設計流管尺寸，使流管工作在最佳工作頻率，提高了流量計對外界振動干擾的抑制能力；采用了對稱差動測量技術，實現了時間差的高精度測量；軟件設計結構優化、可靠性高；傳感器及變送器均采用本設計，變送器外殼采用隔爆設計。

    2.3 主要功能及技術指標

    可直接測量流體的瞬時流量和累計流量，無可移動部件，無需經常維護，正/反向流量質量累計，所有參數可編程并從鍵盤輸入，掉電保護功能，安全鎖。技術指標：見表1。

表1 質量流量計組成技術指標

型號	最大流量(kg/min)	最小誤差(kg/min)	基本誤差(%)	零點穩定度(kg/min)	壓力(MPa)
TH006	20	1	±0.2	0.004	25
TS015	120	6	±0.2	0.024	8
TS025	450	22	±0.2	0.09	8
TS040	1500	75	±0.2	0.3	5
TS075	3000	150	±0.2	0.6	5

    3 “尼蒙特”質量流量計在酒類行業的應用

    從1997年開始，“尼蒙特”質量流量計相繼在四川成都全興酒廠、瀘州老窖、沱牌酒廠安裝使用，為酒類行業內部計量提供了強有力的技術保證。下面以“尼蒙特”質量流量計在瀘州老窖的使用情況為例加以說明。

    3.1 實驗時間

    2002年3月20日。

    3.2 實驗地點

    瀘州市瀘州老窖（集團）有限公司羅漢基地二組。

    3.3 實驗方法

    模擬瀘州老窖（集團）有限公司羅漢基地酒液進庫計量的過程。以地磅秤作為標準器。用自吸式飲料泵將酒液從酒罐車（酒罐車已在地磅上稱量了毛重）中抽出來，通過質量流量計計量后送入酒庫的儲酒罐中之后，酒罐車在地磅上稱出皮重。地磅秤所示毛重與皮重的差值（即凈重）的總和即為該次進庫的酒液的標準重量。質量流量計的示值的總和為該次進庫的酒液的重量的測量值。以測量值與標準重量的比值的百分數作為評測質量流量計計量準確度的依據。

    3.4 實驗條件

    室內溫度：常溫。
    實驗介質：基礎酒。
    標準器：法定檢定周期內使用的符合商用Ⅲ級秤要求的30t地磅秤。
    酒罐車：10t罐（或其他噸位）酒罐車。
    質量流量計：TS025/MFT10DS型質量流量計。
    安裝形式：質量流量計安裝符合生產廠商安裝要求。

    3.5 實驗數據（見表2）

表2 2002年3月20日實驗數據

車次數	質量流量計示器Q（kg）	地磅秤示值凈重W（kg）		累計誤差
1	4150	4160
2	4160	4170
3	4150	4160
4	4140	4160
5	3810	3810
6	4140	4140
質量流量計累計示值 ∑Q（kg）	24550	累計凈重 ∑W（kg）<, /o:p>	24580	0.12%

    3.6 實驗說明

    瞬時流量≈190kg/min。

    3.7 評測結論

    通過測試，實驗數據可得出如下結論，中國測試技術研究院生產的科氏力質量流量計完全能達到瀘州老窖（集團）有限公司酒液進庫計量誤差0.2%的要求。

    4 經濟效益分析

    隨著白酒行業競爭的日益激烈，各廠商均將提升自身技術水平和降低管理成本作為提高經濟效益的重要手段。在酒類行業，轉庫計量作為內部生產管理的重要環節，許多企業每年支付的費用十分巨大，如何提高工作效率和降低成本成為企業關注的重點，采用質量流量計進行轉庫結算是最佳的手段，以瀘州老窖（集團）有限公司的應用為例：

    瀘州老窖（集團）羅漢基酒基地年產能力為3萬噸，儀器使用前采用酒罐車轉庫，轉運成本為40元/t，每年須支付費用120萬元；采用流量計計量，轉運成本為28萬元（4套流量計投入），每年須支付費用不到l萬元（電費）。

    另一方面，采用儀器結算，避免了以前由于人員因素所引發的損失和糾紛，大大降低了工作量，經濟效益十分顯著。

關鍵字：科里奧利力 質量流量計 計量 酒類行業