科里奧利質量流量計在粘膠纖維企業的應用分析

周州 葉榮明 尹翠玉

1.天津工業大學改性與功能纖維天津市重點實驗室 天津 300387

2.阜寧澳洋科技有限公司 江蘇鹽城 224400

隨著自動化技術不斷發展，儀器儀表的精度要求也越來越高。其中對于流量的計量方面，根據其測量原理不同，有很多不同的類型，針對不同的介質和工藝，企業需要應用不同的自動化儀表，而流量儀表的靈敏度、精確度等參數直接反映計量數據的準確性，所以選擇合適的流量計量器具對于保障企業安全生產具有不可替代的重要作用。

傳統上廣泛采用的計量工具主要有齒輪流量計、旋翼式流量計等。在粘膠纖維行業，目前二硫化碳的計量以體積式流量計為主，而隨著質量流量計的價格逐漸降低，已經不再遙不可及。相反，越來越多的企業意識到其經濟實用性，開始逐步投入使用。

本文針對體積式流量計和質量流量計的優缺點進行了研究，并在實際生產中分析了質量流量計在原液車間黃化崗位的應用，為粘膠企業自動化改造提供了參考。

1 實驗

1.1 實驗儀器與設備

體積式流量計：橢圓齒輪流量計，口徑：DN40

質量流量計：科氏力流量計，口徑：DN40

1.2 測量原理

1.2.1 體積式流量計測量原理

橢圓齒輪流量計屬于容積式流量計一種，其又稱排量流量計，在流量儀表中是精度較高的一類。它利用機械測量元件把流體連續不斷地分割成單個已知的體積部分，根據計量室逐次、重復地充滿和排放該體積部分流體的次數來測量流量體積總量。

1.2.2 質量流量計測量原理

科里奧利質量流量計（簡稱科氏力流量計）是一種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質量流量的儀表。

2 結果與討論

2.1 兩種流量計的性能分析

2.1.1 體積式流量計的性能

2.1.1.1 體積式橢圓齒輪流量計優點

（1）測量旋轉流和管道阻流件流速場畸變時對計量精確度沒有影響，對前后直管段沒有要求。（2）橢圓齒輪流量計可用于高粘度流體的測量，流量范圍度寬。（3）具有現場流量直接讀取，顯示清晰，操作方便。

2.1.1.2 體積式橢圓齒輪流量計缺點

橢圓齒輪流量計是利用測量元件的組合，以體積的間接法流量的測量，與其他采用速度式推導流量的流量計相比，橢圓齒輪流量計具有以下缺點：

（1）測量結構設計復雜，體積大，笨重。（2）不適用于高低溫場合。（3）橢圓齒輪流量計只適用潔凈單相流體。（4）測量過程中安全性能差。（5）在測量過程中在測量過程中，流體的流動帶來脈動甚至是管道振動。

2.1.2 質量流量計的性能

2.1.2.1 科里奧利質量流量計優點

（1）對示值不用加以理論的或人工經驗的修正。（2）輸出信號僅與質量流量成比例，與液體的物性無關[1]。（3）安裝簡便。（4）故障率低，同時便于清洗、維護與保養。（5）可以測量廣泛的介質，如氣體、液體及化工介質、造紙黑液、漿體等。（6）精確地測量。（7）調整和使用很方便，對進出口的直管段沒有要求。

2.1.2.2 科里奧利質量流量計缺點

科里奧利質量流量計零點不穩定形成零點漂移，影響其精確度的進一步提高。科里奧利質量流量計不能用于測量低密度介質和低壓氣體；液體中含氣量超過某一限制（按型號而異）會顯著著影響測量值。科里奧利質量流量計對外界振動干擾較為敏感，為防止管道振動影響，大部分型號科里奧利質量流量計的流量傳感器安裝固定要求較高[2]。

2.2 兩種流量計的使用成本分析

以DN40口徑為例，目前兩種流量計的成本相差不大。在后期維護上，橢圓齒輪流量計由于墊片、傳動齒輪等的磨損，需要定期進行更換以及校驗。頻繁的拆裝，也會導致橢圓齒輪流量計的誤差變大，而且安裝的方式方法對誤差也有較大的影響。質量流量計由于沒有機械傳動部件，因此后期維護成本較低。

2.3 兩種流量計的使用安全分析

橢圓齒輪流量計對于介質要求較高，當齒輪卡住后，在拆卸過程中容易造成二硫化碳的泄漏，由于二硫化碳易燃易爆的特性，對于安全生產形成威脅。而質量流量計內部由于沒有可拆卸部件，無須進行拆除作業。因此安全系數較高。另外，質量流量計可以顯示介質的密度，二硫化碳的密度在1．2632g/cm3(20℃)，通過在上位機上進行設定，當密度低于設置值的時候進行報警，防止有水進入，確保安全生產[3]。

2.4 兩種流量計的計量結果分析

在年產量為5噸的粘膠纖維生產線上使用質量流量計后。通過對對使用前后共6個月的數據的測量和比較，在化工庫測量方式不變的情況下，車間與化工庫的測量誤差由之前的1．84噸/天減少為0．68噸/天，改造后誤差明顯減少。在年產量為10萬噸 的粘膠纖維生產線上使用后，使用前后共計6個月的數據統計結果可以看出，車間與化工庫的測量誤差由之前的2．91噸/天，減少為2．4噸/天。

3 結語

通過對體積式流量計和科里奧利質量流量計兩種流量計的性能、使用成本、使用安全分析和計量結果以及經濟效益分析，可以看出科里奧利質量流量計價格低于橢圓齒輪流量計，而且使用性能優異、流量誤差小、控制安全可靠，總體經濟效益提高，適合在粘膠纖維企業的應用。