摘 要：從科里奧利質(zhì)量流量計的測量原理入手，歸納其在應用中的特性，總結(jié)了一些安裝使用注意事項和使用方法。

關鍵字：質(zhì)量流量計 科里奧利力 安裝 使用

    1 測量原理

    科里奧利質(zhì)量流量計（以下簡稱HK-CMF質(zhì)量流量計）是利用流體在直線運動的同時處于一旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接式質(zhì)量流量儀表。

    如圖1所示，當質(zhì)量為m的質(zhì)點以速度。在對P軸作角速度v旋轉(zhuǎn)的管道內(nèi)移動時，質(zhì)點受到兩個方向的加速度及力。

    （1）法向加速度α_r即向心力加速度，其量值等于ω²r，方向朝向P軸；
    （2）切向加速度α_t即科里奧利加速度，其量值等于2ωv，方向與α_r垂直。由于復合運動，在質(zhì)點的α_t方向上作用著科里奧利F_c=2ωv_m，管道對質(zhì)點作用著一個反向力-F=-2ωv_m。

    當密度為ρ的流體在旋轉(zhuǎn)管道中以恒定速度v流動時，任何一段長度△x的管道都將受到一個△F_c的切向科里奧利力，如式（1）^[1]。

    △F_c=2ωvρA△x . . . . . . . . . . （1）

    式中A為管道的流通內(nèi)截面積。

    由于質(zhì)量流量計流量

    δ_m=ρvA

    所以

    △F_c=2ωδ_m△x . . . . . . . . . . （2）

    因此，直接或間接測量在旋轉(zhuǎn)管道中流動流體產(chǎn)生的科里奧利力就可以測得質(zhì)量流量，這就是HK-CMF質(zhì)量流量計的基本原理。

    然而通過旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生科里奧利力是困難的，目前產(chǎn)品均代之以管道振動產(chǎn)生的即由兩斷端固定的薄壁測量管，在中點處以測量管諧振或接近諧振的頻率（或其高次諧波頻率）所激勵，在管內(nèi)流動的流體產(chǎn)生科里奧利力，使測量管中點前后兩半段產(chǎn)生方向相反的撓曲，用光學或電磁學方法檢測撓曲量以求得質(zhì)量流量。

    又因流體密度會影響測量管的振動頻率，而密度與頻率有固定的關系，因此HK-CMF質(zhì)量流量計也可測量流體密度。

    測量管帶有Pt1O0的溫度電極，測得流體溫度，測出的溫度用于流量測量的溫度補償，該溫度信號與介質(zhì)溫度相對應也可作為輸出信號。

    2 重要特性^[1]

    2.1 優(yōu)點

    （1）HK-CMF質(zhì)量流量計直接測量質(zhì)量流量，有很高的測量精確度。
    （2）可測量流體范圍廣泛，包括高粘度液的各種液體、含有固形物的漿液、含有微量氣體的液體、有足夠密度的中高壓氣體。
    （3）測量管的振動幅度小，可視作非活動件，測量管路內(nèi)無阻礙件和活動件。
    （4）不受介質(zhì)流速分布的影響，因而無上下游直管段要求。
    （5）測量值對流體粘度不敏感，流體密度變化對測量值的影響微小。
    （6）可做多參數(shù)測量，如同期測量密度。

    2.2 不足

    （1）HK-CMF質(zhì)量流量計零點不穩(wěn)定形成零點漂移，影響其精確度的進一步提高，使得許多型號儀表只得采用將總誤差分為基本誤差和零點穩(wěn)定度兩部分。
    （2）HK-CMF質(zhì)量流量計不能用于測量低密度介質(zhì)和低壓氣體；液體中含氣量超過某一限制會顯著影響測量值。
    （3）HK-CMF質(zhì)量流量計對外界振動干擾較為敏感，為防止管道振動影響，大部分型號HK-CMF質(zhì)量流量計的流量傳感器安裝固定要求較高。
    （4）不能用于較大管徑，目前尚局限于150（或200）mm以下。
    （5）測量管內(nèi)壁磨損腐蝕或沉積結(jié)垢會影響測量精確度，尤其對薄壁管測量管的HK-CMF質(zhì)量流量計更為顯著。
    （6）壓力損失較大，與容積式儀表壓損相近，有的甚至比容積式儀表的壓損大一倍。
    （7）大部分型號HK-CMF質(zhì)量流量計重量和體積較大。

    3 安裝使用注意事項

    （1）流量傳感器安裝一般要求

    由于測量管形狀及結(jié)構(gòu)設計的差異，同一口徑相近流量范圍不同型號傳感器的重量和尺寸差別很大。安裝要求亦千差萬別，因此必須按照制造廠規(guī)定的安裝方法和趨避禁止事項，例如有些型號流量傳感器直接連接到管道上即可，有些型號卻要求設置支撐架或基礎。為隔離管道振動影響儀表，有時候傳感器與管道之間要介以柔性管連接，而柔性管與傳感器之間又要一段有支撐件分別固定的剛性直管。安裝時應避免引起湍流的設備，如閥門、三通接頭等，避免流體含有氣泡，或引起流體汽化。

    安裝設計時盡可能使其有長的使用壽命，為除去過早磨損和產(chǎn)生測量誤差的固形物和夾雜氣體，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。若希望能在現(xiàn)場在線校準儀表，應考慮引流連接口和閥，以及相應的空間。

    （2）流量傳感器安裝姿勢和位置

    a）垂直安裝（最佳安裝方式）

    當流體的流向為自下而上時，最好采用垂直安裝，這樣可使夾帶的固體顆粒下沉，氣體經(jīng)測量管上升，測量管內(nèi)流體會全部排空，保護其不受固體殘渣存積的影響，如圖2。

    b）水平安裝

    正確的安裝應使變送器的外殼與工藝管道保持水平，這使在彎曲的測量管里的氣體上升，固體顆粒下沉，如圖3。水平安裝還應注意測量管的安裝方式，例如有氣體逸出的流體的測量管安裝不適宜朝上，如圖4；固體顆粒的流體的測量管安裝不適宜朝下，如圖5。

    c）墻上安裝

    傳感器不能懸空裝在管道上，要用支架固定，以避免儀表和管道連接處產(chǎn)生過大的應力。傳感器的固定支架可以是平板式、墻掛式或柱子安裝式，而立柱安裝式需要一個特殊的安裝架。如圖6。

    測量管中有氣體或夾帶氣體時，會產(chǎn)生測量誤差。因此，HK-CMF質(zhì)量流量計不能安裝在管道的最高點；HK-CMF質(zhì)量流量計不要直接安裝在垂直放空管出口。

    正確的安裝方法，常用一塊比流量計管路的截面還小的限流孔板，以防止傳感器測量時抽空。

    （3）介質(zhì)溫度與安裝方向

    HK-CMF質(zhì)量流量計的變送器一般要求安裝的環(huán)境溫度應在-25℃-60℃之間，常用的安裝方向如圖7所示。

    （4）截止閥和控制閥的安裝

    為使調(diào)零時沒有流動，HK-CMF質(zhì)量流量計上下游設置截止閥，并保證無泄漏?？刂崎y應裝在HK-CMF質(zhì)量流量計下游，HK-CMF質(zhì)量流量計保持盡可能高的靜壓，以防止發(fā)生氣蝕和閃蒸。

    （5）脈動和振動

    為使流程中發(fā)生的機械振動和外部的機械振動不影響HK-CMF質(zhì)量流量計，可根據(jù)制造廠所提供HK-CMF質(zhì)量流量計的共振頻率范圍，判斷現(xiàn)場脈動或振動頻率是否接近HK-CMF質(zhì)量流量計的共振頻率。亦可采取下列措施，如：設置脈動衰減器；設置振動衰減器或柔性連接管；特殊的流量傳感器的夾裝固定設備等等。

    （6）防止HK-CMF質(zhì)量流量計間相互影響

    同一型號兩臺HK-CMF質(zhì)量流量計串聯(lián)安裝，或多臺HK-CMF質(zhì)量流量計接近地并行（或并聯(lián)）安裝，尤其裝在同一支撐臺架時，測量管振動會使各HK-CMF質(zhì)量流量計間相互影響，產(chǎn)生干擾而引起異常振動，嚴重時使儀表無法工作。安裝時應采取防范措施，如：拉開流量傳感器距離，不設置在同一臺架上，獨立設置支撐架；流量傳感器異方向安裝；流量傳感器間設置防振材料隔離等方法。

    （7）管道應力和扭曲

    HK-CMF質(zhì)量流量計法蘭與管道法蘭連接族緊螺栓時要均勻，不要使HK-CMF質(zhì)量流量計產(chǎn)生應力（管道兩法蘭平面不平行所致）。若在布設管道時預接入與HK-CMF質(zhì)量流量計同樣長度的短管，可防止不良布管形成的應力。在使用過程中由于工藝流程壓力和溫度變化，HK-CMF質(zhì)量流量計會受到管線軸向力或彎曲/扭曲力。影響測量性能，要做好必要的固定支架。

    （8）強磨蝕性漿液的使用

    測量強磨蝕性漿液最好選用直管單管型并且要使測量管處于垂直位置，以免管壁磨損不勻，縮短使用壽命。然而管壁厚度變薄會降低測量管剛性而改變流量測量值，因此在這種場所的運行初期要定期檢測，確認使用周期。

    測量管內(nèi)壁結(jié)垢或漂移沉積也會影響測量精確度，因此要定期清洗。

    （9）零點漂移和調(diào)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）流體的密度粘度變化。

    影響前者的因素有：

    1）管端固定應力的影響；
    2）振動管剛度的變化；
    3）雙管諧振頻率不一致性；
    4）管壁材料的內(nèi)衰減。

    后者影響零位的原因是結(jié)構(gòu)不平衡，因此即使在空管時將雙管的諧振頻率調(diào)整一致，到充滿液體時可能產(chǎn)生零漂，同樣因粘度引起的振動衰減與頻率有關，在流動時亦可能產(chǎn)生零漂。

    最后調(diào)零必須在安裝現(xiàn)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(diào)零。安裝方面變動或溫度大幅度變化時需要重新調(diào)整。更換測量介質(zhì)種類時，為了解校準的測量結(jié)果，必須重新調(diào)零。

    4 結(jié)束語

    HK-CMF質(zhì)量流量計是一種應用廣泛、技術先進的流量儀表，HK-CMF質(zhì)量流量計的應用對加強控制、計量管理和節(jié)能降耗將起非常重要的作用。但因其技術含量高，價格也貴，故在選擇、安裝和使用時應特別慎重：如果選用不當，可能會得不到所要求的精度，甚至無法測量。特別是HK-CMF質(zhì)量流量計所能測的最大流量定得很高，在最大流量時壓力降和流速都很大，實際上難于承受。另外，對于精度要求不高，又無特殊情況，不宜盲目選用HK-CMF質(zhì)量流量計?？傊?，要正確合理地選用HK-CMF質(zhì)量流量計，使其最大限度地發(fā)揮效益。