科里奧利質量流量計檢定中問題分析與處理

張浩（中石化股份公司天津分公司計量中心流量實驗室，天津 300271）

科里奧利質量流量計檢定中問題分析與處理

張浩（中石化股份公司天津分公司計量中心流量實驗室，天津 300271）

科里奧利質量流量計能夠直接測量流體的質量流量，由于科里奧利質量流量計集流體力學、機械、電磁技術、光電技術、計算機技術為一體，具有一定的復雜性，因此出現故障時排查故障原因比較困難。通過日常檢定積累的一些經驗對科里奧利質量流量計的小問題進行分析與處理。

科里奧利力 振動管 信號 零點 密度

科里奧利質量流量計（Coriolis Mass Flowmeter，簡稱CMF）是利用流體在振動管中流動時，產生與質量流量成正比的科里奧利力，通過測量科氏力，從而測得質量流量的儀表。由于科里奧利質量流量計精度高，且可以直接測得包括質量流量、密度和溫度等重要參數，所以被廣泛應用于貿易交接、工藝控制等領域。

1 科里奧利質量流量計的工作原理

科里奧利質量流量計分為傳感器與變送器兩部分，傳感器作為測量部分包括測量管、驅動線圈和磁鐵、測量線圈與磁鐵、電阻溫度計、核心處理器等。驅動線圈與磁鐵配合使用，使科里奧利質量流量計傳感器的測量管發生振動，經線圈驅動，使測量管以其諧振頻率進行振動。而測量管兩側安裝有檢測線圈與磁鐵構成的電磁檢測器，當測量管振動時，兩個檢測線圈將持續產生正弦波信號。在沒有流量通過時，形成的正弦波的相位差為零。當有介質通過測量管的入口測管和出口測管時，都會產生科里奧利力。這些力會使測量管彼此做相對扭曲振動。由于測量管的扭曲，使入口側與出口側的運動不同，因此檢測組件上產生的正弦波出現不同步現象，即兩個正弦波出現了相位差。而此相位差與質量流量成正比。科里奧利力越大，產生的相位差越大，質量流量也就越大。如圖1所示：

圖1 科里奧利質量流量計的工作原理

理論上當無流量通過測量管時，所測得的正弦波無相位差。而由于測量管材質、加工工藝、安裝應力等無法避免的原因，當無流量通過時，測量管測得的正弦波實際會有較小的相位差，零點由此而產生。為了保證測量基準的準確，在使用時應通過流量計內部零點調整功能，對存在的零點進行修正。

2 實際問題的解決

隨著科里奧利質量流量計的廣泛應用，我們碰到故障現象也是各種各樣，下面結合實際兩個案例，進行簡單的分析判斷，并加以處理。

2.1 密度測量錯誤

檢定一臺艾默生DN80流量計時發現誤差超差，并出現A102代碼報警，對儀表進行檢查過程中發現流量計測得密度為1.224g/cm3，而檢定介質水的密度應為0.9986g/cm3。首先我們使用375手操器對流量計參數進行排查，沒有發現設定錯誤。測量核心處理器接線柱2與3、2與4之間電阻在（20～25）kΩ，3 與4之間電阻為43kΩ，均在合理范圍內。檢查傳感器與變送器連接線沒有短接、虛接現象。經分析可能是振動管附著異物，詢問送檢單位得知該表用于蠟油輸送計量，由于儀表拆下后未進行清洗，溫度降低后蠟油附著在振動管上，造成振動頻率失真，從而測量誤差超差。根據蠟油熔點為（45～62）℃，將流量計拆下后使用壓力為0.5Mpa過熱蒸汽加熱吹掃15分鐘，然后使用壓力為0.5Mpa清水進行清洗，反復清洗直至無雜質流出。該表經檢定符合0.2級要求。

2.2 安裝應力造成零飄現象

檢定一臺CMF300M/1700R質量流量計，按照檢定規程要求進行預熱、調零后進行正常檢定工作，當返回大流量點時發現檢定數據與第一點檢定數據存在較大差異，并隨著時間的延長誤差逐漸加大，首先檢查流量計報警信息，顯示流量計運行正常；檢查傳感器線圈阻值，均在合理范圍內；檢查流量計運行參數時發現，流量計零點在檢定過程中由第一次調零后的0.0051t/h變化為0.215t/h，同時流量計驅動增益為41%，超出15%的正常范圍，由此判斷該臺流量計存在零飄現象。檢查流量計測量參數發現沒有掛壁等影響零點漂移的情況，將流量計拆卸后，在空管情況下進行零點調整，經20分鐘后未發現零飄現象，驅動增益回復正常，確定流量計沒有存在硬件問題。再次安裝發現流量計法蘭與管線法蘭之間存在4cm左右的間隙，由此判斷，由于法蘭之間存在較大距離，在安裝時將造成流量計振動管的拉伸，產生一定的安裝應力，從而造成流量計的零飄現象。采用加厚墊片進行重新安裝，消除安裝應力的影響，經調零后該流量計檢定合格。

3 結語

隨著科學技術的不斷發展，科里奧利質量流量計的制造技術日漸成熟，成本逐漸降低，憑借其在流體質量流量和密度測量方面的優良特性。科里奧利質量流量計必將得到更多的使用。我們遇到的問題將越來越多，這就要求我們加強理論學習積極實踐，有針對性的進行分析研究，根據儀表具體使用進行正確調試和設置，這樣才能保證測量數據的準確可靠，有力保障工藝控制穩定和貿易交接公平。

［1］石油化工自動化設計手冊［S］第三版.化學工業出版社，2001.

［2］儀表工試題集.第二版.化學工業出版社，2004.