摘 要：針對HK-CMF質量流量計在使用中工作壓力對其測量誤差產生的影響，提出修正方法，以提高HK-CMF質量流量計測量的準確性。

關鍵字：HK-CMF質量流量計 附加誤差 修正 精度

    HK-CMF質量流量計由于能直接測量介質的質量流量較其他流量計具有一定的優勢，容積式、速度式流量計測量的是介質的在線體積，還需準確測量介質的在線溫度、密度和壓力，才能準確地測量流量。因此，在實際過程中是相當困難和難以實現的。HK-CMF質量流量計在一種介質中標定而在另一種介質中使用對測量值的影響理論上是沒有的，而容積式對于這種情況引起的誤差根據介質的不同影響是相當嚴重的。HK-CMF質量流量計具有較高的準確度和穩定性，故障率低。由于其較低的故障率和使用壽命，可以補償其較高的價格帶來的當時的成本問題。

    1 實驗方法及其數據

    按照正常的檢定操作安裝HK-CMF質量流量計，設定檢定壓力，在進行完系統預熱，調整HK-CMF質量流量計的零點后，進行檢定操作。完成一次檢定過程，重新設定檢定壓力，在新的檢定壓力下再次進行檢定操作，直到完成全部實驗壓力點的測試。在全部實驗過程中，對HK-CMF質量流量計的設置不做任何改動。表1為對彎管型DS300HK-CMF質量流量計在不同的檢定壓力下的測試數據及其誤差變化情況。

    表1 DS300型HK-CMF質量流量計在不同檢定壓力下的誤差變化情況

流量 /t·h-1	壓力/MPa	相對誤差，%	壓力/MPa	相對誤差，%	壓力變化值/MPa	誤差變化值，%	每變化0.1MPa 引 起的誤差變化，%
120	0.32	0.14	0.42	-0.01	0.10	-0.15	-0.15
100	0.36	-0.01	0.47	-0.20	0.11	-0.19	-0.17
90	0.17	0.24	0.38	-0.06	0.19	-0.30	-0.16
50	0.17	0.09	0.36	-0.13	0.19	-0.22	-0.12
20	0.17	0.02	0.43	-0.29	0.26	-0.31	-0.12

    從表1中可以發現，該HK-CMF質量流量計的實際工作壓力每升高0.1MPa，HK-CMF質量流量計會產生-0.17%~-0.12%的附加誤差，即當工作壓力高于檢定壓力時，每高出0.1MPaHK-CMF質量流量計會產生約為-0.15%的附加誤差；而當工作壓力低于檢定壓力時，每低于0.1MPa，HK-CMF質量流量計會產生約0.15%的附加誤差。實驗數據與儀表制造商提供的數據基本一致。

    2 偏離標定壓力的修正方法

    目前無論是制造工廠或國內流量計標定站標定壓力一般在0.2MPa左右，標定介質多數為水，但是HK-CMF質量流量計安裝后實際工作壓力有的甚至高出離線標定壓力十倍以上，對于無法實施在線實流標定的流量計，應該對偏離標定壓力造成的影響進行必要的修正?，F在不僅從理論上還是實際上都確認了。當工作壓力高于標定時，傳感器振動管鋼度的輕微變化會導致流量產生一個負向偏差，其幅度與振動管的厚度與外徑比具有一定的關系。目前CMF系列尤其ELITE型壓力影響很小，測量出口低于50mm幾乎沒有影響。但是對于大口徑的傳感器，隨著振動管的厚度與外徑比的降低，壓力效應還是存在的，可以從圖1CMF300型號傳感器壓力與精度關系證實這個問題。

    MICRO MOTION首家提出壓力對HK-CMF質量流量計測量值的影響是普遍存在的，而目前具有其壓力修正系數，并且給出了流量系數修正公式，同時還給出了配壓力變送器進行壓力補償方案（見表2）。

    表2 不同型號傳感器壓力效應系數

傳感器型號	Kp（壓力效應修正值）/MPa
CMF025	無
CMF050	無
CMF100	-0.0002901
CMF200	-0.0011603
CMF300	-0.0008702
DL100	-0.0087023
DL200	-0.011603
D300	-0.011603
D600	-0.0072519

    鑒于目前計量的現狀，如何進行壓力補償尚缺乏統一的規定，根據計量的一些標準，對于影響幅度不超過0.1%，以及非貿易計量領域，可以不進行壓力補償。但是對于壓力影響幅度超過0.1%或計量合同提出明確要求的，則應該進行必要的壓力補償，其次對于條件允許的計量點應該配備壓力變送器，進行在線壓力補償，補償方法按式（1）計算。

    K = K_cal×[1 - K_p×（P_meas - P_ea1）]         （1）

    式中：K— 經過壓力補償后的流量系數；
          K_cal— 流量計出廠或安裝前離線標定的流量系數；
          K_p— 不同型號傳感器單位壓力變化補償系數（見表2）；
          P_meas— 流量計工作壓力（表壓），Pa；
          P_cal— 流量計離線標定時壓力（表壓），Pa。

    以傳感器DS600S166SU2和變送器RFT9739D5SUA為例，標定壓力為0.2MPa，流量系數為1644.7，實際工作壓力2.5MPa。根據公式（1）和表1，計算出壓力補償后的流量系數為1672.1。流量系數由原來的1644.7變化為1672.1，系數增加了27.4，相對變化量為-1.64%，顯然壓力效應影響誤差已經大大超過了流量計允許誤差要求。因此，應該采用新的流量系數補償壓力變化對計量結果的影響。

    3 壓力補償具體方法

    人工補償最簡單的方法是由貿易雙方約定一個平均壓力，計算補償后的流量系數，重新在變送器組態，或根據流量系數的變化確定一個平均流量計系數直接對流量計結果進行修正，這在壓力波動不大的情況下是可以采用的。但是較科學準確的辦法是在計量點配備壓力變送器，而對于成品油裝車以及油輪碼頭前沿的HK-CMF質量流量計，因為工作壓力很低，其影響幅度可以忽略不計。所以沒有必要配備壓力補償設施。

    4 應注意的幾個問題

    （1）由于測量管形狀及結構設計的差異，有些型號的流量要設計支撐架或基礎；還有的為隔離管道振動影響儀表，傳感器與管道之間需用柔性管連接，而柔性管與傳感器之間又要一段有支撐件分別固定的鋼性直管。如所測介質含有固形物和夾雜氣體，按流體和管道條件在傳感器上游裝過濾器或氣體分離等保護裝置。流量傳感器測量管內殘留固形物、滯留氣體等均影響測量的精度，一般裝于自下而上流動的垂直管道較為理想。安裝位置必須使測量管內充滿液體，例如管道上流體流過HK-CMF質量流量計后直接放入容器而無背壓，測量管往往不能充滿，會使輸出信號激烈波動。

    同一型號2臺HK-CMF質量流量計串聯安裝，或多臺HK-CMF質量流量計接近地并行（或并聯）安裝，尤其裝在同一支撐臺架時，測量管振動會使各HK-CMF質量流量計之間相互影響，產生干擾而引起異常振動，嚴重時儀表無法工作，應采取防范措施，如：向制造廠提出錯開接近儀表的共振頻率值；拉開傳感器的距離，不設置在同一臺架上，獨立設置支撐架；流量傳感器設置防振材料隔離等方法，采用無壓力安裝，安裝時將直管直接先固定在支撐架上，裝上流量計的連接件，將直管按應有的長度割開，將流量計吊裝無壓力焊接。

    （2）零點漂移和調零。零點漂移來自流量傳感器部分，主要原因有：① 機械振動的非對稱性和衰減；② 流體的密度黏度變化。影響前者的因素有：管端固定應力；振動管鋼度的變化；雙管諧振頻率不一致性；管壁材料的內衰減。后者影響零位的原因是結構不平衡問題。

    最后調零必須在安裝現場進行，流量傳感器排盡氣體，充滿待測流體后再關閉傳感器上下游閥門，在接近工作溫度的條件下調零。

    （3）由于前面談到壓力對流量計準確度的影響，需要對流量計進行壓力系數的修正，否則過高的過程壓力將使流量計處于負偏差的狀態。

    （4）空浮系數的修正。由于HK-CMF質量流量計測得的是介質在真空中的質量，而我國現在的質量交接是以質量交接（空氣中的質量），所以質量流量的示值應乘以空浮系數換算成介質質量。