科氏质量流量计原理

质量流量计的四大优点　　 1、精确地定量控制流量　　 质量流量计可以精确地控制气体的给定量，这对很多工艺过程的流量控制、对于不同气体的比例控制等特别有用。　　 2、测量控制的自动化　　 质量流量计可以将流量测量值以输出标准电信号输出。这样很容易实现对流量的数字显示、累积流量自动计量、数据自动记录、计算机管理等。对质量流量计而言，还可以实现流量的自动控制。通常,模拟的MFC/MFM输入输出信号为0～+5V或4～20mA,数字式MFC/MFM还配有RS232或RS485数字串行通讯口,能非常方便地与计算机连接,进行自动控制。　　 3、流量的测量和控制不因温度或压力的波动而失准。　　 对于多数流量测控系统而言，很难避免系统的压力波动及环境和介质的温度变化。对于普通的流量计，压力及温度的波动将导致较大的误差；对于质量流量计，则一般可以忽略不计。　　 4、适用范围宽　　 质量流量计有很宽的工作压力范围，我们的产品可以从真空直到10MPa;可以适用于多种气体介质（包括一些腐蚀性气体，如HCL）；有很宽的流量范围，我们的产品最小流量范围可达0～5sccm，最大流量范围可达0～200slm。流量显示的分辨率可达满量程的0.1%,流量控制范围是满量程的2～100%量程比为－－50:1,因此在很多领域得到广泛应用。

工业发展的不断加快，对流量计的要求也越来越高。天辰博锐质量流量计属于高标准的质量流量计，能够测出流体的质量、温度跟密度，还可以计算出流量的体积。在实际应用的过程中，对质量流量计的准确度要求极高，因此，在实用的过程中，要提高质量流量的准确度。先从质量流量计的原理开始。　　一、质量流量计的工作原理　　质量流量计是利用测量管(也称振动管)两半部分振动频率相位差正比于质量流量以测量质量流量，利用测量管谐振频率与管中被测量介质密度间的函数关系求取密度。质量流量计还可从两个基本参数质量流量qm和密度ρ得出体积流量qv。　　二、影响质量流量计实用精度的因素　　质量流量计是一种电磁驱动的机械振动型的流量测量仪表，构成该流量计测量管的材料会受到工艺介质压力和温度的影响。而安装在管道中的流量测量管(也称流量振动管)又会受到工厂管线的机械振动、机械应力、机械扭力等对测量的影响。另外质量流量计本身表现出的误差特性则呈现“喇叭筒”，而并非以不同的流量呈现一条平的直线。鉴于以上原因，提高质量流量计实用准确度的措施为：　　1)针对质量流量计的实际工艺参数，对该流量计进行“个性化标准”，从而实现在实际使用流量点的一定范围内，该质量流量计的实际测量误差(与标准值的差)趋于零;　　2)把好质量流量计的安装环节，减少或消除机械应力、机械扭力和机械振动等对该流量计使用的影响;　　3)考虑工艺压力、温度等对质量流量计测量准确度的影响;　　4)把好科里奥利质量流量计的投用关。　　三、实现质量流量计实用准确度的方案　　3.1 实施“个性化标准”方案，实现流量计量接近零误差　　质量流量计的误差公式：http://www.techbring.com/upload/201603/watermark/1458892844454093.jpg 　式中：E允—流量计的允许误差;　　E0—流量计的准确度等级;　　qz—流量计的零点漂移值;　　q测—流量计的当前测量值。　　由此可知科里奥利质量流量计的误差特性曲线如图1所示。http://www.techbring.com/upload/201603/watermark/1458892863273356.jpg　　图1 质量流量计的误差特性曲线　　针对质量流量计误差特性，结合实际使用工艺，质量流量计仅在一个比较小的流量范围内工作，由此可以设法让该流量计在实际使用流量点的一定范围内(通常控制这个范围为实际使用流量点的±20%)的测量误差趋于零，为此可以利用液体流量标准装置，根据国家质量流量计检定规程(JJG1038-2008)设置流量检定点，并对实际使用流量点的±20%范围进行布点校准(至少三点：80%Q实际、Q实际、120%Q实际)，实现该质量流量计的“个性化标准”，其主要目的是既要让其标准结果符合质量流量计检定规程的要求，又要让该质量流量计在实际使用流量点的±20%范围内，采样标准的三点的测量误差趋于零，特别要做到的是让实际使用流量点的测量误差(流量计示值与标准装置的标准值之差)为零，只有这样，质量流量计“个性化标准”的工作才彻底完成。　　根据以上的设想，对一台编号为：14005601的质量流量计进行“个性化标准”，从工厂得知该流量计的实际使用的流量点为：21.7t/h，最大流量为：43.6t/h，根据国家质量流量计检定规程(JJG1038-2008)的要求对其进行检定，检定结果在21.7t/h的示值误差是：-0.153%。　　从以上数据判断该质量流量计在实际使用点21.7t/h流量下测量精度并不是很高，为此根据以上数据，对该流量计进行调校，将其流量校验系数上调0.153%，然后对此按照“个性化标准”方法对该流量计进行标准，重新标准结果在21.7t/h的示值误差是：0.002%。　　通过上述的实践，有效实施对质量流量计进行“个性化标准”，从而实现流量计量接近零误差。这一实用技术值得推广。　　3.2 从安装环节入手，消除机械因素对流量计使用的影响　　质量流量计是一种机械振动型的流量计量仪表，要确保该流量计实际使用的高准确度，则应在安装环节设法消除振动、应力、扭力等机械因素对科里奥利质量流量计使用的影响。　　3.2.1 消除机械振动的方案　　在质量流量计实际使用的现场，机械振动是客观存在的。由于是一种机械振动型的流量测量仪表，那么就存在流量计本身的振动系统是否会受到外界振动系统的影响，是否有办法让流量计本身的振动系统的振动不向外界传递，同时又不让外界振动系统的振动向流量计振动系统传递，设法让这两个振动系统的振动相互隔离，相互独立，就可消除机械振动对测量的影响。经过实践，对于振动较强的场合，以图2方式对科里奥利质量流量计进行安装，就可较好地消除振动对测量的影响。http://www.techbring.com/upload/201603/watermark/1458892887259705.jpg　1-传感器;2-第一组支撑;3、4-截止阀;5-第二组支撑 图2 管道支撑物的分布　　如不可避免要在强振动区安装传感器，最好采用隔振性好的管道支撑物。管道支撑物应有足够的刚度和质量。具体做法是：支撑物的下端必须固定在稳固的基础上，上端与管夹子相配合来支撑工艺管线，但切不要用表体来支撑管线和辅助设备，包括传感器自身。管道支撑后，应让传感器的整体(箱体及法兰)处在自由悬空状态。支撑物应以传感器为中心对称分布，距中心距离以1~1.5倍传感器长度为佳，截止阀安装在这组支撑之外。对于较大口径的传感器，分设在两侧的截止阀的外侧可再增设对称的一组支撑(如图2所示)。支撑物的下端如固定在地面上，必须是水泥地基。地基越稳固，支撑越可靠，其减振性就越好。在空间允许的情况下，推荐采用水泥墩带卡子的安装方法，水泥墩的结构如图3所示。管卡子的支撑孔轴线应处于水平位置，支撑物的高度应以工艺管线保持水平直线为宜。用卡子夹紧工艺管道，有助于减弱潜在的干扰振动(图4)。http://www.techbring.com/upload/201603/watermark/1458892909387148.jpg1-紧固螺母;2-上卡子;3-下卡子;4-抗移动栓;　5-水泥墩主体;6-地脚螺栓 图3 抗振水泥墩http://www.techbring.com/upload/201603/watermark/1458892926656976.jpg1-紧固螺母/螺杆;2-上卡子;3-下卡子;4-支撑柱 图4 管卡与支撑　　3.2.2 消除机械应力、机械扭力的方案　　尽管质量流量计的制造商已采取措施，减少了实际应用场合的机械应力与机械扭力对质量流量计的影响，但“无应力”安装是质量流量计传感器安装必须遵守的前提，也是与其他流量传感器安装的最大区别。　　只有做到“无应力无扭力”安装，才能确保科里奥利质量流量计实际应用过程的准确可靠。经过实践，提出“一体化安装”的方案：让传感器与工艺管线同轴，并且传感器法兰安装尺寸与工艺管线预留尺寸吻合，安装时对连接件均匀对称地施力(如果有条件可采用扭力扳手)，使流量传感器与前后连接管之间的连接没有扭力。具体实践中可采用如下措施：利用工艺连接件面到面的准确尺寸，首先把要安装的传感器与配置的上、下游管线(各有一段适当的长度即可)同轴对准并连接，同时注意保持连接件的受力均匀，再安装上、下游截止阀及其外配管(各有一小段即可)。将这些作为一个整体预先连好，然后将这个整体吊装预置在2和5的支撑柱上，并上紧管卡，最后将在图5中6部与工艺主管线相焊接。焊接过程中注意先点焊找正，让其均匀受力，最后在6部进行满焊。另外如果能够在质量流量计前后“2~5”部分安装波纹伸缩器，那就可完全消除机械应力或扭力，并有利于周期检定的拆装。实践证明，这是行之有效的“无应力”安装的方案，按该方案安装的质量流量计，在周检拆装时也有明显的好处。该方案很好地消除了机械应力、机械扭力的影响，确保质量流量计实际计量结果的准确可靠。http://www.techbring.com/upload/201603/watermark/1458892947868873.jpg　　1-传感器;2-第一组支撑;3、4-截止阀;5-第二组支撑 图5 管道支撑物的焊接　　3.3 考虑工艺压力、温度对计量准确度的影响　　质量流量计在出厂标定时，标定介质的压力和温度与实际使用介质的压力和温度是不可能一致的，如何消除压力、温度对测量准确度的影响?在准确度要求不高的场合，可以参照生产厂家给用户提供的压力和温度的修正系数进行

质量流量计的相关介绍　　 目前广泛应用的流量计，无论是差压式、靶式、涡轮、电磁或容积等型式，从原理上看都足测量容积流量的。由于流体的容积大小受其温度、压力等参数的影响，当被测流体的温度、压力坐化时，应把所测量的容积流量换算成标准状态或某一约定状态下的相应值。但事实上当温度、压力频繁变动时，进行及时的换算是很困难的，有时是不可能的。因此，希望用质量流量计来测量质量流量。另外、在实际生产中，由于要对产品进行质量控制、对生产过程中各种物料混合比率进行测定、成本核算以及对生产过程进行自动调节等，也必须了解质量流量。随着工业生产技术的发展和自动化水平的提高，例如实现大型发电机组的全程自启停、对核电站气、液二相流的规定，以及对电厂热力经济性进行更准确的评价等，都使得质量流量计的测量技术日益重要:　　 容积流量Q和质量流量M之间的关系是　　 M=Q(10-1)　　 或M=A(10-2)　　 式中----被测流体的密度，kg／m3;　　 A----流体的流通截面(一般为管道的流通截面),m2;　　 ----流通截面A处的平均流速，m／s.