科氏质量流量计.共27页

科氏质量流量计介绍科氏质量流量计是一种用于精确测量流体质量流量的仪器。

相比于传统的体积流量计，科氏质量流量计通过测量流体的质量变化来计算流体的质量流量，具有更高的准确性和稳定性。

科氏质量流量计广泛应用于工业生产过程中，特别是对流体质量流量进行控制和计量的场合。

科氏质量流量计的工作原理是基于科氏效应。

当流体通过科氏质量流量计的传感器装置时，会在装置中产生震荡。

这种震荡会改变装置上两个振动管的共振频率。

根据科氏质量流量计的设计和构造，探测系统可以观察到这种频率变化，并将其转化为流体的质量流量值。

科氏质量流量计的结构通常由两个装置组成：传感器装置和转换装置。

传感器装置由两个平行排列的U型震荡管组成。

流体通过这两个管道之间的空间，使得震荡管在频率上产生变化。

传感器装置可以灵活地安装在各种类型的管道上，便于测量不同流体的质量流量。

转换装置通常由放大器、滤波器和计算器等元件组成。

它主要负责将传感器装置的输出信号进行处理，并将其转换为质量流量值显示或输出给控制系统。

科氏质量流量计的优点之一是其高度准确的测量性能。

传统的体积流量计通常受到温度、压力和流体变化等因素的影响，从而导致测量结果的不准确。

科氏质量流量计则通过直接测量流体的质量变化，可以准确地测量流体的质量流量，无论流体的密度和粘度如何改变。

此外，科氏质量流量计还具有快速响应的特点。

由于其结构简单、体积小，它可以迅速适应流体流量的变化，实现实时的质量流量测量和控制。

此外，科氏质量流量计还具有良好的可靠性和耐久性。

传感器装置采用高强度的材料制造，可以耐受高流速和高压力的环境。

其内部没有移动部件，因此不易磨损或损坏。

这使得科氏质量流量计具有长寿命和高可靠性的特点，可以在恶劣的工作条件下稳定运行。

总的来说，科氏质量流量计是一种可以准确、快速地测量流体质量流量的仪器。

它具有高度准确的测量性能、快速响应、广泛的适用性和良好的可靠性等特点。

随着工业自动化水平的提高，科氏质量流量计在工业生产流程中的应用也越来越广泛。

科氏质量流量计应用于石油行业科氏质量流量计作为一种可以直接测量流体质量流量的高精度仪表，具有无可动部件和密封件、测量精度受介质温度、压力及密度参数影响小的特点，同时由于流量检测中常用的流体物性参数主要有密度、粘度、压缩系数、比热比和气体绝热指数，因此科氏质量流量计不仅应用于石油行业，例如利用科氏质量流量计和低含水分析仪计量外输原油的纯油量；在转油站使用质量流量计，用于各个计量站原油的外输计量和含水分析。

通过质量流量计对原油的流量、密度进行测量，然后用密度法算出含水率，进而得出纯油量；同样也广泛应用于化工生产中，比如用于测量工艺管道中流经的各种单独介质的流体、各种浆液、非牛顿流体、有足够密度的中高压气体、高黏度流体、含有微量气体的液体、悬浮液等，能够充分满足石油化工生产装置对质量流量的计量要求。

因此科氏质量流量计较其他流量计具有明显的优势，它不仅是提高产品质量的保障，而且是企业提高经济效益的重要手段，逐步为客户所接受。

但由于石油液化气为非均匀混合液体（例如含水液化气），易造成流量计测量管内部介质质量分布不均，造成测量误差。

在液化气出厂由过磅计量向流量计计量转变时，在实际的操作过程中，需要注意减少泵抽空现象；首车起输时，注意要使用小流量装车，避免因为压力过大产生气化现象；减少或者避免装车中断现象，如果条件允许，建议车辆全部使用上装方式装车；杜绝人工干预批控器，要让系统自停，减少水击现象。

同时科氏质量流量计对于零点的要求也较高，在日常维护中要密切关注零点变化，一般应每季度定期检查一次；在日常使用过程如遇工艺有大的调整（介质变化、压力变化、温度变化等），应立即检查零点变化情况，如超过生产厂家限定的指标，应重新调试。

质量流量计相较于传统的用汽车衡满车过磅减去空车过磅量计算净重的交接计量方式，不但简化了装车的操作过程，不受大风、下雨等环境的影响，而且计量准确度更高，能够显著提高产品出厂的速度与总量。

质量流量计结构原理说明：质量流量计是一种新型流量测量仪表，它可以直接用于测量介质的质量流量、密度和温度，具有测量精度高、量程比宽、稳定性好、维护量低等特点，在石化行业得到了广泛应用。

通常质量流量计指基于希腊人科里奥利( Coriolis)力原理制成的流量计，它由一台传感器和一台用于信号处理的变送器组成，再配用流量积算器组成流量测量系统。

在传感器的外壳内有一对平行的测量管(随制造厂不同形状各异)，该管在安装于管子端部的电磁驱动线圈作用下，做近似音叉的振动。

其测量原理以牛顿第二运动定律为基础式中 F 流体作用力m 被测介质质量G 加速度当流体通过两个平行的测量管时，会产生一个与流速方向横向的加速度及相应的科里奥利力，该力使测量管振荡而发生扭曲，这一扭曲现象被称之为科里奥利现象。

根据牛顿第二运动定律，测量管扭曲量的大小是完全与流经测量管的质量流量的大小成正比的。

当流体流过测量管时，流体就会受到科里奥利力的作用，测量管里流体所受科里奥利力的反作用，产生进口和出口的相位差。

当流量为零时，测量管在固有频率下振动，测量管不产生扭曲，流体进口和出口的相位差为零。

当有流体流经测量管时，进口处管子振动减速，出口处管子振动加速，进口与出口产生相位差。

当质量流量增加时该相位差也增加。

通过安装于进口和出口测量管上电磁信号检测器可测得相位差。

由此可见，质量流量计所测到的质量流量与流体的温度、压力、黏度、电导率和流动状态无关，有无直管段并不影响仪表的测量精度，流体介质充满测量管才是质量流量计正常运行的保证。

在非惯性系中，物体受到的一种实际上不存在的力。

比如说，匀速运动的火车的光滑地板上有一个小球，这时它在水平方向上不受力。

如果火车急刹车，那么小球向前滚动。

以火车为参照物对小球进行受力分析，发现小球不受力却运动了起来（获得加速度），那么在以火车为参照物的参考系中，为了解释这一现象，引入一个不存在的力F，认为是F使小球运动。

这个F就是一种不存在的力。

科氏力质量流量计的工作原理和典型结构特性中国计量研究院流量室李旭一、工作原理如图一所示，截取一根支管，流体在其内以速度V从A流向B，将此管置于以角速度ω旋转的系统中。

设旋转轴为X，与管的交点为O，由于管内流体质点在轴向以速度V、在径向以角速度ω运动，此时流体质点受到一个切向科氏力Fc。

这个力作用在测量管上，在O点两边方向相反，大小相同，为：δFc ＝ 2ωVδm因此，直接或间接测量在旋转管道中流动的流体所产生的科氏力就可以测得质量流量。

这就是科里奥利质量流量计的基本原理。

图1 科里奥利力的形成图2 早期科氏力质量流量计二、结构早期设计的科氏力质量流量计的结构如图2所示。

将在由流动流体的管道送入一旋转系统中，由安装在转轴上的扭矩传感器，来完成质量流量的测量。

这种流量计只是在试验室中进行了试制。

在商品化产品设计中，通过测量系统旋转产生科氏力是不切合实际的，因而均采用使测量管振动的方式替代旋转运动。

以此同样实现科氏力对测量管的作用，并使得测量管在科氏力的作用下产生位移。

由于测量管的两端是固定的，而作用在测量管上各点的力是不同的，所引起的位移也各不相同，因此在测量管上形成一个附加的扭曲。

测量这个扭曲的过程在不同点上的相位差，就可得到流过测量管的流体的质量流量。

我们常见的测量管的形式有以下几种：S形测量管、U形测量管、双J形测量管、B形测量管、单直管形测量管、双直管形测量管、Ω形测量管、双环形测量管等，下面我们分别对其结构作一简单介绍。

1． S形测量管质量流量计如图3所示，这种流量计的测量系统由两根平行的S形测量管、驱动器和传感器组成。

管的两端固定，管的中心部位装有驱动器，使管子振动。

在测量管对称位置上装有传感器，在这两点上测量振动管之间的相对位移。

质量流量与这两点测得的振荡频率的相位差成正比。

图3 S形质量流量计结构这种质量流量计的工作原理及工作过程，如图4所示。

图4 无流动时位移传感器的输出当测量管中流体不流动时，两根测量管在驱动力作用下（作用在每根管子上的力大小相等、方向相反）作对称的等振幅运动。

科里奥利质量流量计科里奥利质量流量计（Coriolis Mass Flowmeter）简称科氏力流量计，是利用流体在振动管中流动时，将产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理测量的。

由于它实现了真正意义上的高精度的直接流量测量，具有抗磨损、抗腐蚀、可测量多种介质及多个参数等诸多优点，现已在石油化工、制药、食品及其他工业过程中广泛应用。

科氏力质量流量计计量准确、稳定、可靠，在需要对流体进行精确计量或控制的场合选用较多，但其售价较高，在不需要精确计量及控制的场合一般选用其他质量流量计代替。

科氏力质量流量计对于液体和气体都可选用，但是在现场应用中，氢气流量的精确测量一般都选用热式质量流量计。

在我国，艾默生高准公司的科里奥利质量流量计已在兰州石化、安庆石化、新疆塔河油田、中国海洋石油等中低压天然气中的流量计量得到良好的应用。

2007年末，高准公司的科里奥利质量流量计，顺利通过了中国最权威的原油大流量计量站成都天然气流量分站（CVB）的天然气实流测试，测量精度达到0.5％，并具有良好的重复性。

1 科里奥利质量流量计的工作原理科氏力流量计由传感器和变送器两大部分组成。

其中传感器用于流量信号的检测，主要由分流器、测量管、驱动、检测线圈和驱动、检测磁钢构成，如图1所示。

变送器用于传感器的驱动和流量检测信号的转换、运算及流量显示、信号输出，变送器主要有电源、驱动、检测、显示等部分电路组成。

所有流量计都必须人为地建立一个旋转体系，以双“U”型测量管传感器为例，用电磁驱动的方法使“U”型测量管的回弯部分作周期性的微小振动。

这相当于使“U”型管绕一个固定轴（OO 轴）作周期性时上时下的旋转，其旋转方向周期性的变化，像钟摆一样运动。

“U”型管的出入口段被固定，这样就建立一个以“U”形管出入口段为固定轴的旋转体系。

传感器力学分析如图2所示。

当测量管向上振动但无流体流过时，运用右手螺旋法则，四指指向旋转方向，则大拇指指向的方向为外加驱动的圆频率ω。

型科氏力质量流量计选型安装说明书目录1. 概述———————————————————————————————————22. 测量原理—————————————————————————————————23. 产品技术参数———————————————————————————————2 3.1技术指标————————————————————————————————2 3.2保温夹套型参数—————————————————————————————2 3.3 防爆标志————————————————————————--———————23.4规格型号及基本参数表: ———————————————————————--——34. 产品的结构组成—————————————————————————--————35. 安装、调试及操作—————————————————————--———————4 5.1仪表的安装———————————————————————————————4 5.2安装环境要求——————————————————————————————6 5.3 外形及安装尺寸—————————————————————--———————6 5.4变送器（二次表）操作说明————————————————————————75.4.1本安型流量计变送器（二次表）———————————-----———————75.4.1.1本安型流量计变送器后面板—————————————--——-—————75.4.1.2本安型流量计变送器前面板说明———————————--———-————75.4.2一体型流量计变送器（二次表）———————————--————————85.4.2.1一体型流量计变送器（二次表）接线说明——————--————————85.4.2.2一体型流量计变送器前面板说明————————————--——————95.4.3操作说明———————————————————————--——————95.4.3.1正常操作菜单———————————————————————————95.4.3.2置零点——————————————————————————————105.4.3.3提示菜单—————————————————————————————105.4.3.4设置菜单—————————————————————————————105.5 电流、频率输出，批量控制及RS485通讯————————————————115.5.1 电流、频率输出————————————————————--——————115.5.2 批量控制—————————————————————————--————115.5.3自动清零（dp-0）和数字滤波（Filter）————————————--————125.5.4 RS485通讯—————————————————————————--———125.5.5 电源——————————————————————————-——--———136. 计量校准————————————————————————————-—————137. 故障排除————————————————————————————-—————138. 保养与维修————————————————————————————-————149. 选型方法—————————————————————————————-————1410. 符号单位对照—————————————————————————--—————1911. 菜单流程——————————————--—————————————--—————211. 概述CMF型质量流量计是一种先进的高精度质量流量测量仪表。