科氏力質量流量計的測量原理及應用

摘 要：科氏力質量流量計能直接測量介質的質量，在工業生產、計量交接、經濟核算中得到了廣泛應用。它具有測量范圍寬、應用范圍廣、測量精度高、可測量多參數、可直接測量質量流量等優點。本文簡述了科氏力質量流量計的測量原理結構、安裝注意事項、常見故障及處理方法，為質量流量計的日常維護提供有價值的參考。

關鍵詞：科氏力質量流量計;測量原理;安裝注意事項;故障處理方法

1 引言

科氏力質量流量計能直接測量介質的質量，它具有測量范圍寬、應用范圍廣、測量精度高、可測量多參數、可直接測量質量流量等優點，在工業生產、計量交接、經濟核算中得到了廣泛應用。

2 科氏力質量流量計的測量原理和結構

科氏力質量流量計由傳感器和變送顯示器組成。傳感器敏感元件是測量管。測量管的形狀有Ω管形、S形管、直形管等。各種傳感器的工作原理是一樣的：通過激勵線圈使測量管振動，流體在振動管內產生科氏力，由于測量管進出側所受的科氏力方向相反，所以測量管會產生扭曲，進而產生相位差，通過進出側檢測線圈測出流體流過進出側檢測線圈時產生的兩個正弦波間的時間差，質量流量與這個時間差成正比，這個時間差經信號運算處理后可得質量流量。變送器把來自傳感器的電信號轉換輸出與流量和密度成比例的4-20mA電流信號，變送器也可通過一定的通訊協議實現與DCS系統的通訊。

在質量流量計中，測量管在激勵線圈的激勵下，以系統的固有頻率作擺振。振動系統的振動頻率和管內的流體密度的平方根成反比，通過測量振動頻率就可以實現對流體密度的測量。在質量流量計的傳感器中裝測溫熱電阻，可補償測量管因溫度變化而引起的剛性變化。

3 科氏力質量流量計的安裝注意事項

①流量計在搬運與運輸期間，避免跌落碰撞等過度沖擊。傳感器的兩側安裝截止閥便于調零，安裝旁路管線便于儀表拆裝維護，流量調節閥安裝在傳感器的下游，工藝管線在完成吹掃后再安裝傳感器，避免陽光直射傳感器。

②對于不一樣的測量介質，安裝傳感器方式有相應要求：測量液體時，要能夠始終充滿傳感器;測量氣體時，在傳感器內不產生積液;對于含氣液體，宜采用傳感器垂直安裝方式。

③安裝地點附近不能有變壓器、大功率電動機等磁場較強的設備，并保持距離，以免受到電磁干擾。

④安裝地點不能有大的振動源頭，并應加固穩定儀表附近管道，工藝管道大的振動會干擾測量，導致測量偏差。

⑤傳感器與管道對中連接時不應有應力存在。

⑥傳感器盡可能安裝到流體靜壓較高的位置，以防止發生空穴和氣蝕現象。

4 科氏力質量流量計常見故障及處理方法

科氏力質量流量計總體來說運行比較穩定、維護量小，但偶爾也會出現—些故障。下面是筆者維護科氏力質量流量計總結出的常見故障及處理方法。

4.1沒有流量顯示或無輸出信號

變送器或轉換器已供電，工藝管道中有流量，但儀表沒有流量顯示或輸出信號，通常應從以下幾方面著手進行檢查。

①先觀察儀表有沒有報警，先按報警信息提示進行檢查和處理。

②科氏力式質量流量計都有驅動線圈，通電后驅動器就會發生振動，因此傳感器供電及驅動線圈正常應該有振動感和響聲。

③如果沒有響聲和振動感，先檢查供電是否正常，電源是否真的供上。檢查電源輸出板的熔絲是否熔斷。檢查電源輸出板有沒燒現象、傳感器檢測線圈或驅動線圈有沒故障。

④檢查接線是否正確緊固，新安裝儀表的接線是檢查重點，檢查傳感器與變送器之間電纜有沒短路、斷路、接地等故障。

⑤檢查組態數據是否正確，可重新設置組態參數。

⑥硬件故障可分部進行檢查。若被測介質含氣量太大，請工藝人員配合解決。

4.2零點漂移

質量流量計新裝或回裝投用前應進行零位調整，在日常運行維護中，如果發現零點漂移，應進行零位調整。傳感器的應力過大或變化、管道振動、測量管內壁黏附沉積物、測量液體密度與原調零時有變化、等都會引起零漂，傳感器本身也可能零漂。零點調校步驟如下：

①先通電預熱，一般需30分鐘。

②打開流量計前后閥門，讓測量介質正常穩定流通，關閉流量計下游閥，保證流量靜止，保證流量計滿管。

③用變送器上的調零按鈕或475手操器進行調零，調零可反復做幾次，直至實際零點在零附近小范圍波動。調零時把小流量切除值改為零。

④零點標定后，根據需要設置小信號切除值，打開下游閥，讓介質正常流通。

4.3顯示和輸出波動大

顯示和輸出波動大時，檢查驅動電壓的波動情況及振動頻率是否穩定，懷疑驅動放大器不穩定時，可用相同型號的放大器代換以確定故障。如果阻尼時間設定小了，可以適當加大。如果流量計周圍有較強的電磁場干擾，應讓流量計遠離電磁場干擾或采取屏蔽及接地措施。管道振動應加固支撐件，支撐件最好固定在水泥墩上。傳感器管道堵塞或有污物積垢，檢查并清洗傳感器。調整介質壓力和流量計背壓，避免被測液體中夾氣。

4.4測量值不準

流量顯示不準確是指顯示流量與實際流量有較大的偏差，可按以下步驟檢查及處理。

①零點檢查及調零。

②管道介質的實際工作壓力與設計值是否出入太大，是否需要進行補償。

③檢查設置的流量系數及其他參數是否正確，否則進行更正。檢查變送器有沒有故障及報警。

④被測介質是否處于滿管，或被測介質有兩相流狀態。

⑤檢查工藝管道或者支撐件是否變形，使傳感器受到應力的影響。工藝管道有較大振動時，應采取固定或支撐措施。

⑥測量管內壁結垢偏差大時，應拆下傳感器吹掃或清洗處理。

4.5與批控器或DCS無信號連接

①用電流信號發生器模擬4-20mA信號，排除DCS通道故障。

②質量流量計或批控器DCS的通訊電路板故障，需更換新的通訊電路板。

5 結語

雖然科氏力質量流量計價格相對較高，但其技術先進、精度高、性能穩定、維護方便、故障率低，將給企業帶來長遠利益，在各個領域的應用也日益廣泛。但是，質量流量計有較多因素會影響數值偏差和較多故障原因，所以對于質量流量計的認識需要有全面的認知，才能使質量流量計的作用最大化。

參考文獻：

[1]紀綱，朱炳興，王森.儀表工試題集：現場儀表分冊.3版.北京：化學工業出版社，2015.1。

[2]黃文鑫.教你成為一流儀表維修工.北京：化學工業出版社，2018.3。

[3]《石油化工儀表自動化培訓教材》編寫組.測量儀表.北京：中國石化出版社，2009。

作者簡介：

黃興俊（1984.06—），男，廣東湛江人，本科，助理工程師，儀表檢維修主管，專業方向：儀表自動化。

（洛陽三隆安裝檢修有限公司，河南 洛陽 471012）