1  引言

    流量與溫度、液位、壓力等參數(shù)一樣，是化工生產(chǎn)過(guò)程中一個(gè)需要隨時(shí)監(jiān)控的重要參數(shù)。流量測(cè)量的方法很多，針對(duì)不同的介質(zhì)工況，可以選擇電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)、差壓流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)等不同種類的流量計(jì)。在原材料、中間產(chǎn)品或產(chǎn)品（成品）等涉及工藝考核和/或成本核算的場(chǎng)合，流量測(cè)量的精度對(duì)考核或核算結(jié)果影響較大，需要選擇較高精度的流量?jī)x表來(lái)完成流量測(cè)量的任務(wù)。此時(shí)，質(zhì)量流量計(jì)就顯示出很大的優(yōu)勢(shì)，是首選目標(biāo)。本文簡(jiǎn)要介紹了質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量原理、性能特點(diǎn)、選型及應(yīng)用情況。

2  質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量原理

    目前，絕大部分質(zhì)量流量計(jì)是依據(jù)科氏力原理來(lái)測(cè)量流體的質(zhì)量流量的。科氏力是指物體在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的力：
    Fc=2*Δm(v*ω)
    式中，F(xiàn)c為科氏力；Δm為移動(dòng)物體的質(zhì)量；ω為角速度；v為旋轉(zhuǎn)或震動(dòng)時(shí)的徑向速度。
    由此可見(jiàn)，科氏力與運(yùn)動(dòng)流體的質(zhì)量Δm、速度v成正比，即與流體的質(zhì)量流量成正比，而與流體溫度、壓力、粘度及流量特性等無(wú)關(guān)。式中恒定的角速度ω可以用流量計(jì)測(cè)量管的震動(dòng)來(lái)代替，當(dāng)流體流過(guò)兩根平行的（或其他形式的）測(cè)量管時(shí)，測(cè)量管受科氏力的作用產(chǎn)生反向振動(dòng)。在測(cè)量管中產(chǎn)生的科氏力會(huì)引起測(cè)量管變形，從而產(chǎn)生進(jìn)口和出口的相位差，通過(guò)入口和出口的相位傳感器即可測(cè)出測(cè)量管的震動(dòng)相位。

3  質(zhì)量流量計(jì)的分類和特點(diǎn)

    質(zhì)量流量計(jì)制造廠商很多。國(guó)外有艾默生過(guò)程管理高準(zhǔn)（Micro-motion）、恩德斯豪斯、福克斯波羅、科隆等知名公司，國(guó)內(nèi)也有北京建中、首都科技集團(tuán)等廠家。
    根據(jù)儀表輸出信號(hào)不同，分為4~20mA DC HART常規(guī)信號(hào)和FF現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)字信號(hào)、ProfiBus現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)字信號(hào)等，部分質(zhì)量流量計(jì)還帶有脈沖信號(hào)輸出、報(bào)警接點(diǎn)輸出；根據(jù)安裝形式不同，有分體型和一體型；根據(jù)測(cè)量機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)不同，有單一直管、連續(xù)單管、ω管等；根據(jù)測(cè)量介質(zhì)不同可分為氣體質(zhì)量流量計(jì)和液體質(zhì)量流量計(jì)。
下面以Micro-motion的產(chǎn)品為例，對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的特點(diǎn)和選型做一簡(jiǎn)單說(shuō)明。
    Micro-motion質(zhì)量流量計(jì)主要有E、F、D、R、H和T型等幾種規(guī)格。其中E型抗干擾能力強(qiáng)，應(yīng)用范圍寬而且精度最高，液體介質(zhì)0.1級(jí)，氣體介質(zhì)0.35級(jí)，可用于原材料入裝置計(jì)量、貿(mào)易計(jì)量等精度要求較高的場(chǎng)合。F型液體介質(zhì)0.2級(jí)，氣體介質(zhì)0.5級(jí)，適用于一般場(chǎng)合。D型為特殊用途場(chǎng)合下選用的質(zhì)量流量計(jì)。傳感器不僅有鉭、Tefzel等接液部件，還有高溫、高壓等選項(xiàng)，DS600的流量范圍可以達(dá)到680t/h，是Micro-motion流量計(jì)家族中可測(cè)量范圍最大的流量計(jì)。R型質(zhì)量流量計(jì)是一體型流量計(jì)，液體介質(zhì)測(cè)量精度0.5級(jí)，雖然精度不算太高，而且它的接液材質(zhì)只有不銹鋼，但因?yàn)樗哂邪惭b方便、經(jīng)濟(jì)可靠的特點(diǎn)，還是得到用戶的普遍認(rèn)可。H型和T型是衛(wèi)生型質(zhì)量流量計(jì)，材質(zhì)有不銹鋼和鈦材質(zhì)，可滿足衛(wèi)生食品行業(yè)特殊的表面處理要求。
    其他廠家的產(chǎn)品特點(diǎn)各有不同，可以根據(jù)不同的使用場(chǎng)合和精度要求選擇性價(jià)比最高的質(zhì)量流量計(jì)。但要注意，要根據(jù)被測(cè)流量值選擇合適的流量計(jì)口徑，使被選流量計(jì)的使用流量范圍在流量計(jì)額定流量范圍的20%~80%之間。

4  質(zhì)量流量計(jì)的安裝

質(zhì)量流量計(jì)的安裝對(duì)前后直管段無(wú)特殊要求。但必須滿足以下條件：

    (1)  對(duì)于液體介質(zhì)，應(yīng)使流量計(jì)處于管道低點(diǎn)。避免因背壓過(guò)低而使介質(zhì)汽化，影響測(cè)量結(jié)果。對(duì)于氣體介質(zhì)，不能使流量計(jì)處于管道局部低點(diǎn)，以避免測(cè)量管中有積液而產(chǎn)生測(cè)量誤差。
    (2)  對(duì)于液體介質(zhì)，在運(yùn)行過(guò)程中必須保證介質(zhì)充滿管道。不能使測(cè)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(yīng)使流體自下向上流動(dòng)。如果必須從上向下流動(dòng)，則可在流量計(jì)后設(shè)置一個(gè)限流孔板，防止測(cè)量管被抽空。
    (3)  流量計(jì)與連接法蘭必須完全對(duì)準(zhǔn)，否則會(huì)給測(cè)量管帶來(lái)外應(yīng)力而影響測(cè)量結(jié)果。
    (4)  要避免強(qiáng)電磁場(chǎng)對(duì)流量計(jì)造成干擾，流量計(jì)附近不能有大電機(jī)等干擾源。
    (5)  同型號(hào)的質(zhì)量流量計(jì)相鄰安裝時(shí)考慮將震動(dòng)頻率錯(cuò)開(kāi)，避免共振產(chǎn)生的負(fù)面影響，而且兩臺(tái)流量計(jì)的間距至少相當(dāng)于儀表長(zhǎng)度的4倍。
    (6)  注意將流量計(jì)相位測(cè)量的固有振動(dòng)頻率與管道固有的振動(dòng)頻率，否則將引起測(cè)量的波動(dòng)。
    (7)  流量計(jì)前后應(yīng)安裝截止閥門(mén)，以方便運(yùn)行前進(jìn)行零點(diǎn)校正。

5  質(zhì)量流量計(jì)使用過(guò)程中存在的問(wèn)題及處理方法

    山西三維集團(tuán)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(tái)質(zhì)量流量計(jì)。運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析并采取了相應(yīng)措施后得到了解決。

    (1)  流量計(jì)位于整個(gè)管道的局部高點(diǎn)，測(cè)量管中聚集氣泡，測(cè)量結(jié)果誤差很大。改變安裝位置后，運(yùn)行良好；
    (2)  初次安裝時(shí)沒(méi)有在流量計(jì)前后加截止閥門(mén)，裝置開(kāi)車后無(wú)法進(jìn)行零點(diǎn)校正。增加前后截止閥，校零后運(yùn)行正常；
    (3)  流量計(jì)前后管道不同心，導(dǎo)致流量計(jì)始終有流量輸出。重新配管后正常；
    (4)  流量計(jì)零漂，檢查檢測(cè)線圈和驅(qū)動(dòng)線圈的電阻值正常，清洗傳感器內(nèi)部后正常。原因是傳感器內(nèi)部掛壁造成零漂；
    (5)  流量計(jì)在故障狀態(tài)時(shí)變送器顯示屏上會(huì)有故障代碼顯示，查閱維護(hù)說(shuō)明可找到相應(yīng)的處理方法。

6  變送器部分

    各廠家質(zhì)量流量計(jì)變送器面板上的顯示菜單和操作方法不盡相同。但通過(guò)面板或HART手操器操作均可實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)設(shè)定、量程選擇、輸出信號(hào)選擇、就地顯示選項(xiàng)等功能的設(shè)定。這里不再贅述，可通過(guò)查閱產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)詳細(xì)了解。

7  結(jié)語(yǔ)

    科氏力質(zhì)量流量計(jì)具有精度高、適用介質(zhì)多、可靠性好、使用方便、維護(hù)量小等特點(diǎn)。在流量檢測(cè)儀表中所占的比例越來(lái)越大，尤其在貿(mào)易交接領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣。了解并用好質(zhì)量流量計(jì)對(duì)保證化工裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。