科里奧利質量流量計檢定誤差及常見問題分析

鄭云橋

（佳木斯市質量技術監督檢驗檢測中心，黑龍江 佳木斯 154000）

0 引言

目前，關于科里奧利質量流量計檢定誤差分析的相關研究工作仍處于初級階段，相關計量儀器校準機構并未形成完整地檢定誤差分析體系，仍有大量的不確定因素，不利于儀器校準效率的提高，更難以減少具體檢定工作中的失誤。

1 科里奧利質量流量計

1.1 科里奧利質量流量計使用現狀

科里奧利質量流量計是利用科里奧利力原理，流體在直線運動的同時處于—旋轉系中，產生與質量流量成正比的科氏力的原理制造的直接式質量流量儀表。CMF 在我國的應用起步較晚。從20 世紀80 年代中期開始，隨著成套設備引進和進口儀器的少量開始，到一定數量的單臺進口需要進行技術改造，科里奧利質量流量計廣泛應用于石油化工、糧食、冶金等行業。從20 世紀80 年代中期開始，隨著成套設備引進和進口儀器的少量開始，到一定數量的單臺進口需要進行技術改造，科里奧利質量流量計廣泛應用于石油化工、糧食、冶金等行業[2]。其是目前世界上最先進的流量測量儀器之一。

1.2 科里奧利質量流量計原理和結構

質量流量測量系統包括用于信號處理的傳感器和發射機。科里奧利質量流量計基于牛頓第二定律：力=質量×加速度（F=ma），當質量m質點速度V P軸的旋轉角速度ω，粒子移動。受兩個分量加速度及其力的影響。加速度、向心加速度r的大小等于2ωr，對P軸；切斷向角速度，科里奧利加速度等于2ωv，方向與r垂直。復合運動，科里奧利力Fc=2ωvm作用于粒子的方向，及管道粒子的反向力Fc=-2ωvm。

目前，產品取代了管道振動，即測量薄壁管固定兩端，在測量管共振的中點或接近共振頻率，或興奮的更高的諧波頻率，管中的流體流動產生科里奧利力，導致相反的方向偏轉的前后半分的測量管和光學或電磁方法均被探測為偏轉。要得到質量流量，就要記錄流體的密度影響測量管的振動頻率，并且與密度有一定的關系，所以CMF 也可以測量流體的密度。

2 檢定過程

2.1 檢定前準備

質量流量計放置在合適的位置后，要保證其處于無泄漏的狀態下，打開入口閥和出口閥，然后打開泵，使液體流過排氣過濾器，然后通過開關進入側流，最終返回水池。它是處于循環狀態的標準裝置，遙控器的流量控制變頻器的壓力大小，直到流量達到控制裝置的標準。一般來說，流量控制上限運行10 min，此時，系統中的氣體被排出，流量、溫度和壓力也可以隨之穩定下來。

2.2 開始檢定

在循環運行的情況下，應首先使用變頻器調節流量，使流量在測試點穩定循環，然后設置平衡點，刪除計數器的原有數據，計時器從側面啟動，同時注意要同步開關，以便隨時記錄顯示在顯示屏上的流量計的流量（脈沖），然后用定時器控制開關進行換向，迅速使液體的切向分支。注意同步開關控制天平顯示，關閉計數器停止計數[3]。通過將顯示的數據與儀表的脈沖值進行比較，可以計算出流量計的精度。最后，用定時器控制電氣開關，打開下球閥將液體吸入，排空后關閉下球閥，便于下一次檢查。

3 影響流量計檢定誤差的因素

3.1 安裝問題

在流體流經管線時，質量流量計可根據產生振動的科里奧利原理來進行測量和檢定。在這里要注意質量流量計的安裝狀態這一關鍵點，它的安裝必須是在無應力的條件下進行，而且流量儀安裝需要與管線在同一輸線上。另外，要在質量流量計傳感器的附近做一個支撐或卡子，這樣一來便可消除震動噪聲，盡量減少誤差。在實際生產中也有個別質量流量計是在安裝好后專門設置一個測量安裝因子的系統，用來顯示安裝是否符合要求。例如德國科隆公司生產的質量流量計，如果安裝不正確，安裝因子超出設置范圍，應立即盡快作出調整，保證在規定范圍安裝因子，否則就會產生誤差[1]。使數據讀不準確，因此挑選的安裝地點應遠離大變壓器或電機。在安裝時，要根據流體不同性質正確判斷選擇安裝的朝向，原則是要始終保持傳感器管子里流體處于充滿狀態。

3.2 壓力的影響

當工作壓力小于校正壓力時，傳感器的振動管會產生一個正向的誤差，反之相同。在這種情況下，當傳感器口徑越大時作用越清晰。因此不能忽略壓力對檢定誤差的影響，對此我們可以嘗試使用增加外部壓力變送器的方法，對流量作出相應的調整。

3.3 溫度的影響

在測量液體的質量流量時，實際濕度的變化對質量影響是微乎其微的，但液體溫度的變化會受到較大影響，因此流動性濕度的變化也會影響測量的準確性。可以根據實際工作濕度進行修正，減少誤差。

3.4 量程比的影響

量程比也是一個不可忽視的重要因素，因為儀表精度不是在所有的實際流量狀況下都是一成不變的，在實際操作中，流量和額定流量的差值越大，產生的誤差也越大。

3.5 零點漂移

零點漂移的情況大多出現在質量流量計的使用過程中。感器選型不合適、安裝時存在應力、被測流體的物理特性參數變化等都可能造成零點漂移現象。在實際應用中，質量流量計現場調零可以最大限度地減小工藝溫度對測量結果的影響[1]。零點設置允許流量計對零流量作出反應，并為流量測量n建立基線。有2 種方法：零點現場設置和手動裝置設置。一般來說，用手動裝置調零更方便快捷。調零前，傳感器應處于滿管距離，在流量計調零過程中，液體不會流過傳感器。否則，會導致錯誤的零點設置并影響測量精度。在調零過程中，變送器用于確定LED 是否已打開，然后流量計開始連續識別。調零時間約為20 s 至90 s，調零后LED 閃爍一次，顯示流量計正常工作。如果變送器的調零過程發生，流體流量或傳感器管故障，安裝不當會導致調零問題。如果調零失敗，LED 會在1 s 內閃爍4 次，這一次必須再次調零。

4 結語

科里奧利質量流量計的制造技術日漸成熟，需要我們去探索的還有很多方面。尤其檢定工作仍然存在著諸多誤差因素，相關技術人員仍然任重道遠，不斷加強專業知識學習，有針對性地進行實驗和研究，準確判斷和分析誤差來源并且能夠給出合適的方案以消除或減小誤差的干擾，提高傳感器的性能，選擇合適的檢定材料，優化結構設計，這樣才能保證測量數據的準確可靠，推動檢定誤差工作順利展開。