淺析質量流量計

郭洪榮

摘 要：隨著自動化技術的日益成熟和快速發展，現在企業中用于測量流量的儀表種類也越來越多，根據實際測量介質合理的選擇計量流量計是至關重要。在當前嚴峻經濟形勢下，計量的準確直接影響著企業的經濟效益，決定著企業的存亡。這就要求公司計量管理人員一定要深入了解每種流量計量儀表的性能。下面我詳細的闡述一下質量流計量的類別、測量方法、工作原理、適用范圍及優缺點。

關鍵詞：質量流量計 ?測量方法 ?工作原理 ?適用范圍 ?優缺點

中圖分類號：TE763 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0227-01

目前，計量流量的儀表種類多種多樣，按照測量原理分為測量流體的體積和測量流體的質量兩種形式。流體的體積通常指的是流體溫度和壓力構成的一個函數，它是一個因變量。測量流體體積的流量計常用的是標準式孔板流量計、楔形流量計、電磁流量計、渦輪流量計、轉子流量計、超聲波流量計一體化V錐流量計、渦街流量計和橢圓齒輪流量計等。而當今大多數企業中對生產過程控制數據、成本核算和對外貿易結算等均采用質量來進行計量核算。例如我們公司，生產過程中的重要數據、產品的產量甲醇、精苯、焦油的數據計量均采用質量來進行核算的，因為只有統計數據的準確可靠，才能為企業生產、經營決策提供可靠、有效信息，才能真正實現“一切用數據說話”。質量流量計的誕生，是流量測量技術飛躍的重要標志。質量流量計利用流體的質量是一個不隨任何時間、空間溫度、壓力的變化而變化的量這種原理直接測量質量流量。質量流量計的誕生，是流量測量技術飛躍的重要標志。

質量流量計的測量原理是并通過測量分體分子帶走的分子質量多少而得出流體的流量，采用感熱式的測量方法。因為感熱式測量不會因氣體的溫度、壓力變化而影響測量結果，比起其他的流量計測量數據更加具有準確性、快速性、可靠性、高效穩定性及靈活性。質量流量計在石油加工、化工企業中已經得到了廣泛應用和推廣，它的準確測量得到了用戶的高度認可。

質量流量計的測量方法大體分為間接和直接兩種。間接式測量方法指的是通過測量體積流量和流體密度，再通過計算最終得到質量流量，直接式測量方法則是通過檢測元件直接檢測出流體的質量流量。我公司對外計量均采用直接式測量方法。

間接式質量流量計是通過體積流量計和密度計或兩個不同類型的體積流量計進行組合實現質量流量的測量。它有體積流量計與體積流量計、體積流量計與密度計和節流式流量計與密度計的三種組合形式。

直接式質量流量計是通過輸出信號直接反映出所測物質的質量流量，溫度、壓力、密度的變化對測量結果沒有任何影響，主要有差壓式質量流量計、熱式質量流量計和科里奧利質量流量計三種形式。

差壓式質量流量計：利用馬格努斯效應為基礎，實際應用中再次采用孔板和定量泵組合形式完成質量流量的測量。一般常見的的兩種結構是雙孔板與定量泵的組合及四孔板與定量泵的組合方式。

由于當時雙孔板質量流量計存在局限性，如必須采用兩個定量泵，且要求定量泵的流量必須大于主管道的流量，所以，又進一步提出了改進方案-一個定量泵和四個孔板的組合。但是這種測量方法僅僅適用于測量液體的質量流量。

熱式質量流量計基本原理：充分利用外部熱源對管道內的被測流體進行加熱，且熱能跟隨流體一起流動，通過測量因流體流動而造成的熱量（溫度）變化來反映出流體的質量流量。這種流量計大多數用于較大氣體流量的測量。

科里奧利質量流量計（簡稱科氏力流量計）是一種能夠直接精密地測量出流體質量流量的新穎儀器儀表，它通過利用流體在振動管中流動而產生與質量流量成正比的科里奧利力的原理來直接測量出氣體、液體和漿液的質量流量，而且不會被測介質物理參數限制。

科氏力流量計結構一般由振動管與轉換器組成。振動管（測量管道）有U形、Ω形、環形、直管形及螺旋形等幾種形狀，也有用雙管等方式，是一種敏感器件，但基本原理是相同的。以采用兩根并排的U形管結構主體為例，通過讓兩根管的回彎部分相向微微振動起來帶動兩側的直管跟著振動，出現它們會同時靠攏或同時張開的現象，也就是實現兩根管同步對稱的振動。流體通過U形管固定的兩個開口端流入和流出。在U形管的頂端安裝了電磁激振裝置，目的是用于驅動U形管，使其以O-O為軸且鉛垂直于U形管所在平面的方向按固有的頻進行振動，迫使管中流體一直在沿著管道流動，同時又跟著管道作垂直運動，這時流體將會受到科氏力的作用，同時U形管將受到流體的反作用力。因為流體在U形管兩側的流動方向相反，所以作用于U形管兩側的科氏力大小相等方向相反，從而使U形管受到一個力矩的作用，管端繞R—R軸扭轉而產生扭轉變形，該變形量的大小與通過流量計的質量流量具有確定的關系。因此，測得這個變形量即是測得管內流體的質量流量。實踐證明遵循質量手恒定律的原理，用質量（如千克）作單位的流量計比用容積（如立升或立方米）作單位的容積式流量計要準確和恒定。

我公司與唐山考伯斯開灤碳素化工有限公司（簡稱：考伯斯）、唐山中浩化工有限公司（簡稱：中浩）兩家公司涉及對外貿易結算的計量，為了確保計量數據準確、有效，確保公司利益、避免引起計量糾紛，所以在流量計的選型上下了很大的功夫，對不同的測量介質選擇了不同型號的流量計，例如純苯、甲醇、污水、焦油選用質量流量計，而蒸汽、煤氣、氮氣、解析氣、氫氣（馳放氣）等選用標準化孔板和一體化V型錐流量計。

所有的儀器儀表自身都存在優點和缺點，質量流量計也不例外，它具有不受壓力、溫度、密度及流速分布等的局限，對其不敏感，不影響測量的準確性;安裝方式簡單便捷，可以隨意調動各種尺寸的傳感器管子進、出口的安裝方向，更加方便于用戶使用;可以實現直接測量流體的質量，達到更加高精度的流量測量，減少企業不必要的損失;管路內不存在電極污染及無可動部件等問題，從而降低了儀器儀表的故障率，同時便于日常的清洗、維修維護與保養;測量的范圍廣泛，可以精確測量出氣體、液體、化工介質（甲醇、精苯、焦油等）、造紙黑液及漿體等很多的介質的質量流量，同時還可以精確地測量低流速氣體;具有良好的抗腐蝕、防污、防爆等性能。但仍存在著一定的缺點：零點不太穩定，存在著零點漂移，對精確度有一定的影響，有待進一步改進提高;不適合用于測量低密度介質和低壓氣體的質量流量測量;對外界振動干擾較為敏感，所以大部分型號流量傳感器對安裝固定得要求較高，其目的是為了防止管道振動的影響。

隨著社會科技的不斷發展進步，自動化儀表也在不斷的進行改進，未來將會有更多精確計量流量的儀表出現，所以根據測量介質選擇合適型號的流量計是非常重要的，只有選對型號才能保證測量數據的精確、有效，從而保障企業的經濟效益。

參考文獻

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