工作压力对科氏力质量流量计的影响

影响质量流量计计量结果的因素分析发布时间：2021-05-07T01:00:52.056Z 来源：《福光技术》2021年2期作者：王乐彦[导读] 本文对影响质量流量计计量结果的因素进行了实验分析，提出了质量流量计在实际应用中应注意的事项。

中国石化胜利石油管理局纯梁采油厂山东滨州 256504摘要：本文对影响质量流量计计量结果的因素进行了实验分析，提出了质量流量计在实际应用中应注意的事项。

关键词：质量流量计；误差；比对分析1 前言质量流量计被广泛用于石油化工产品的贸易交接计量中，虽然质量流量计具有相对准确、耐用及智能化的优点，但是在实际的应用中，仍存在不少问题。

如果不能正确、适当地加以解决，将影响质量流量计应用的效果。

2 实验分析借助企业内建立的流量检定装置和相关技术力量，结合质量流量计的实际应用情况，对其计量结果的影响因素开展各种相关现场试验，评估其影响程度，找到控制方法，使相关因素对计量结果的影响降到最低，以确保质量流量计的计量准确 [。

鉴于艾默生质量流量计广泛应用于石化企业贸易交接计量，故选用艾默生质量流量计进行实验分析。

2.1 检定检定是保证量值溯源符合计量要求的首要环节，根据计量技术法规的要求，流量计在首次投用前必须由具备资质的检定机构检定合格才能投入使用，确保流量计的准确度符合要求，保证流量量值统一。

从检定机构多年的流量计检定数据可知，有的流量计在周期检定中稳定性及重复性较好，但有的流量计在周期检定中出现超差，需要对流量系数进行调整，使示值误差符合要求，所以，为了保证流量计的准确可靠，必须对流量计进行周期检定。

对于贸易交接的质量流量计，其检定周期一般都定为 1 年。

2.2 压力变化质量流量计在工作时，由于介质压力的变化会造成测量管形变，压力增大时测量管膨胀，压力降低时，测量管收缩。

从质量流量计的结构原理上看，测量管的变形，会对测量结果产生误差。

为了掌握压力变化及压力补偿对测量结果的影响，我们进行了有关试验。

2018年07月影响科氏力流量计的因素分析及应用探索赵征（中国石油广西石化分公司，广西钦州535008）摘要：在这篇文章中主要对科氏力流量计的主要运作原理，并且重点介绍了流量计在贸易交接当中的应用，而且对在使用过程中产生误差的原因分析及控制方法进行了一定的分析希望给相关人士一定的借鉴。

关键词：科氏力流量计；测量误差分析；测量不确定度随着我国科学技术发展速度越来越快，高精度以及高质量流量计在石油化工行业的应用变得非常广泛，并且由于在管理过程中不断朝着精细化管理方向发展，因此对于科氏力流量计在应用方面的要求也变得非常严格，所以科氏力流量计的工艺情况以及物理参数对其精度方面的影响也已经引起人们很大的重视。

1科氏力流量计的工作原理对于科氏力流量计的工作原理，可以用下面一段话进行概述：一个位于旋转体或者是出于管道位置内部的质点做向心运动或者是背心运动的时候，就会产生一个惯性作用力，对于这个惯性力而言，主要来源就是管道，这时候流体质点反作用于管道上面的作用力就可以称之为科氏力，通过对旋转管道内部流体的科氏力进行直接测量就可以很轻松的得到流体的具体质量以及流量大小。

如果液体是处于振动状态下的测量管中进行流动的时候，在测量管内部出了存在以自己振荡频率做主震动之外，由于在管中存在着科氏力，在这个时候就会在测量管中产生一个频率相同的强制扭转振动。

在这种情况下，对于测量管而言，实际上是处于频率相同的主震动以及扭转振动所形成的复合振动当中。

在对简谐振动的运动方程以及对稳定解以及数学推导分析之后我们就可以得到管的进口以及出口所检测到的信号的实际相位差以及质量流量两者之间的关系。

2科氏力流量计相关影响因素分析2.1温度影响随着被测液体温度的逐渐升高，使用科氏力流量计时，其流量计震动管刚性性能也会逐渐减弱，究其原因可知，这一情况的出现与测量管材料的固有弹性常数变化情况息息相关，从上文所展示的公式一中可以看出，弹性模量G 减少，则流量q 、m 都会减少。

科氏力质量流量计测量原理
科氏力质量流量计也叫弹性体科氏力质量流量计，是一种普通用于测量工业流体的流量仪表。

它可以测量几乎所有类型的流体，包括粘性流体和高温高压流体。

它的原理是利用流量分散在金属弹性体上，引起位移，转化为传感器反馈的电信号，然后通过计算机出来流量值。

测量原理是：利用一块科氏体通过流体流量在表面产生的剪切力，通过科氏体的抗剪力的变化引起的变形，以及位移传感器的变化，从而来测量流量大小。

流量的变化不会影响科氏体的变形量，只要输入压力变化，就能测量出流量的大小。

科氏力质量流量计的优点是精度高，受环境温度变化的影响小，实际应用中通常温度范围在-40到+200度之间。

另外，它不但可以测量粘性流体，而且具有良好的耐磨性能，不容易出现故障，使用周期长。

46一、科里奥利质量流量计原理当质量为m的质点以速度υ在对p 轴作角速度ω旋转的管道内移动时，质点受到两个分量的加速度及其力。

1）、法向加速度即向心力加速度αr，其量值等于ω2r，方向朝向P轴；2）、切向加速度αt 即科里奥利加速度，其量值等于2ωυ，方向与αr垂直。

由于复合运动，在质点的αt方向上作用着科里奥利Fc=2ωυm，管道对质点作用着一个反向力-Fc= -2ωυm。

当密度为ρ的流体在旋转管道中以恒定速度υ流动时，任何一段长度Δx的管2道都将受到一个ΔFc的切向科里奥利力。

（1）式中 A——管道的流通内截面积。

由于质量流量计流量即为δm，δm=ρυA，所以（2）因此，直接或间接的测量在旋转管道中的流动流体产生的科里奥利力就可以测的得质量流量，这就是CMF的基本原理。

二、影响质量流量计准确度的因素1.工艺温度对质量流量计准确度的影响。

科氏力质量流量计的质量流量测量原理都是基于下面公式【1】: (1)式中： 为质量流量;K 为传感管的扭转弹性模量;为左右传感管的时间差;为左右传感管的半径。

当K、r为常数时，仅与时间差 成正比。

然而与金属弹性变化有关的杨氏弹性模量是温度的函数。

当温度发生变化时，传感管的钢性也随之变化，K就不再是一个常数，从而影响质量流量计的准确度；当温度变化时，还会引起传感器的几何结构的不均衡, 从而影响到质量流量计的零点稳定度。

当流量较大时,工艺温度变化对流量测量准确度的影响不是很大。

就CMF200型来说,在额定流量时,每变化1度才影响准确度±0.0001%。

但流量较小时,工艺温度对准确度的影响就不可忽视了。

2.工艺压力对质量流量计准确度的影响。

从公式（1）我们知道，当r即左右传感管的半径发生变化，也会影响到质量流量计的测量准确度。

在实际应用中，我们知道传感管是一个弹性元件，一般管壁较薄,当压力增大时，r值也会随着增大，从而影响准确度。

压力对测量准确度的影响：当工艺压力增大，会使流量计产生一个负向偏差，表现为流量显示值比实际值偏小；当压力减小时；会使流量计产生一个正向偏差，表现为流量显示值比实际值偏大。

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。

简述科氏力式质量流量计工作原理及其特点
科氏力式质量流量计是一种基于弹簧平衡原理的质量流量计，其工作原理为通过测量流体通过测量管产生的科氏力来确定流体的质量流量。

该种流量计的测量原理是在流体通过流量计时，流体会在流量计的装置中发生离心作用，使装置产生转动。

转动的角度和角速度与流体的质量流量成正比。

科氏力式质量流量计的主要特点如下：
1. 高精度：科氏力式质量流量计可以提供非常高的测量精度，尤其适用于需要高精度流量测量的应用场合。

2. 宽测量范围：科氏力式质量流量计适用于多种流体介质的测量，可以覆盖较大的测量范围。

3. 无压力损失：科氏力式质量流量计的装置设计合理，流体通过时几乎没有压力损失，保证了流体的正常运行。

4. 不受流体影响：科氏力式质量流量计的测量结果不受被测流体的温度、压力、粘度等因素的影响。

5. 耐久性强：科氏力式质量流量计采用耐腐蚀材料制成，能够在恶劣环境条件下正常工作，并具有较长的使用寿命。

6. 易于维护：科氏力式质量流量计结构简单，维护方便，不需
要频繁的校准和调整。

综上所述，科氏力式质量流量计具有高精度、宽测量范围、无压力损失、不受流体影响、耐久性强以及易于维护等特点，广泛应用于化工、医药、石油、食品等领域的流量测量。

影响科里奥利质量流量计测量精度的因素
科里奥利质量流量计是采用流体在振动管当中流动的时候，产生和质量流量成正比例的科里奥利力，从而制备出的一种直接质量流量计。

现在，科里奥利质量流量计已经出现了单管式的，也就是通过两端固定在测量管上，在中点测量管的振动以及接近谐振的频率所激励，从而在管内的流体会产生科里奥利力，使得测量管当中的点前后产生方向不同的挠曲，使用电磁学以及光学原理来检测挠曲量，从而获得质量流量。

这种流量计的误差会维持在±（0.15～0.5）%R，重复性误差会维持在基本误差的1/4～2/3；测量的范围度主要分布在（10∶1）～（50∶1）。

尽管从原理上来看，质量流量计不会因为压力、温度以及振动而受到影响，可是在实际使用的过程中，温度与压力都会不同程度地造成传感器出现刚性变形，进而影响到计量的准确性。

第一，操作温度的影响。

在温度发生变化以后，质量流量计的传感器测量管刚性会产生变化，并且与温度之间存在一定的函数关系，所以能够被修正。

每一台质量流量计内部都安装有Pt100，借此检测测量管的温度，主要目的就是要补偿因为温度的变化而对刚性所产生的影响。

第二，操作压力的影响。

和温度相同，压力对于测量管刚性也会产生影响，可是影响较小，存在一定的规律性。

在操作压力上升的时候，
测量管会随之变硬，从而产生负向偏差；在操作压力降低的时候，测量管又会变软，并且产生正向偏差。

因为流量表所标定的压力通常非常低，平均保持在0.1～0.3 MPa，在实际的生产当中可以忽略不计。

影响质量流量计计量准确度的因素分析摘要：科里奥利质量流量计已经在石油天然气计量交接领域得到广泛应用。

其工作的准确性影响着计量的公平、公正，而在科里奥利质量流量计运行安装和运行中存在着诸多因素可影响其计量的准确度。

分析影响其准确度的因素，在使用过程中逐步消除如压力、温度、密度、安装条件等方面的影响，使流量计的计量更加精准。

关键词：质量流量计；计量准确度；因素引言科里奥利质量流量计是利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中，产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质量流量仪表。

目前已广泛应用到成品油、天然气的质量交接工作中。

做为一种测量仪表，有诸多因素影响到其测量准确度，本文主要讨论影响质量流量计测量准确度的因素。

1结构及工作原理科里奥利质量流量计主要由传感器和信号处理单元组成。

其中传感器是一种基于科里奥利力效应的谐振式传感器。

该传感器由振动管、信号检测器和壳体组成。

信号处理单元主要是由各种变送仪表和计算机组成。

科里奥利质量流量计的工作原理是流体经过传感器振动管时，由于是以匀速V在一个围绕固定点O并以角速度ω旋转的管道移动，所以在沿着旋转的法线方向产生一个力，在旋转的切线方向产生一个反作用力，即科里奥利力（简称科氏力）。

根据科氏力公式Fc=2ωV△m可以得出流体流经流量计的质量流量。

2影响质量流量测量准确度的因素2.1油品内含有气体影响如果油品中气体体积较大时影响是很大的。

流体压力较高，气泡流经流量计时经碰撞发生破裂容易造成流量计内部点蚀，损坏设备；用时容易造成流量计零点漂移，增大流量计的检测误差。

实验表明；含气泡1%（体积比）时有的质量流量计误差可达到1%~2%，含气泡10%时，误差普遍增加到15%~20%。

流体中气体的产生主要有以下几个原因：一是流体中本身含有部分气体，且运行工况不稳定时油品易将流经管线、设备高点的气体带出进入质量流量计。

二是一般站场在进入流量计前均设置调节阀进行压力或流量调节。