科氏質(zhì)量流量計(jì)的工作原理及維護(hù)

我國(guó)的貿(mào)易計(jì)量采用的是質(zhì)量來(lái)結(jié)算，天辰博銳的質(zhì)量流量計(jì)可以直接的測(cè)量流體的質(zhì)量，在外貿(mào)中占有很大的優(yōu)勢(shì)。尤其是對(duì)油品計(jì)量工作這來(lái)說(shuō)，不得不掌握質(zhì)量流量計(jì)的性能以及日常使用的方法，在以后使用的過(guò)程中，才能把質(zhì)量流量計(jì)的作用發(fā)揮到最大。

一、科氏質(zhì)量流量計(jì)的工作原理

科氏質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量部分主要由彈性測(cè)量管、激振單元、拾振單元、閉環(huán)自激放大單元等組成。工作原理為：彈性激振單元維持以彈性測(cè)量管為主的敏感結(jié)構(gòu)處于諧振狀態(tài)，測(cè)量管作“彎曲主振動(dòng)”;當(dāng)質(zhì)量流量流過(guò)振動(dòng)的測(cè)量管時(shí)，所產(chǎn)生的“科氏效應(yīng)” 使測(cè)量管在上述“主振動(dòng)” 的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生直接與所流過(guò)的“質(zhì)量流量” 相關(guān)的“扭轉(zhuǎn)副振動(dòng)”;通過(guò)檢測(cè)測(cè)量管的“復(fù)合振動(dòng)” 就可以直接得到流體的質(zhì)量流量。顯然，科氏質(zhì)量流量計(jì)能夠穩(wěn)定、可靠地工作，關(guān)鍵是要保證處于理想的振動(dòng)狀態(tài)，即在實(shí)際應(yīng)用中要抑制或盡可能減小其影響。

二、影響計(jì)量性能的主要因素和解決辦法

2.1 安裝應(yīng)力

在質(zhì)量流量計(jì)的安裝過(guò)程中，如果流量計(jì)的傳感器法蘭與管道的中心軸沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)（即傳感器法蘭與管道法蘭不平行）或管道溫度發(fā)生改變，管道所產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)形成壓力、扭力、拉力作用到質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量管上，引起檢測(cè)探頭的不對(duì)稱性或變形，從而導(dǎo)致零點(diǎn)漂移，造成計(jì)量誤差。

解決辦法：

（1）流量計(jì)安裝時(shí)嚴(yán)格遵守規(guī)范。

（2）流量計(jì)安裝完畢后，調(diào)出“調(diào)零菜單” 并記錄出廠零點(diǎn)預(yù)設(shè)值，調(diào)零完畢后在觀察此時(shí)零點(diǎn)值，如果兩值之間差異較大（兩值要保證在一個(gè)數(shù)量級(jí)），則說(shuō)明安裝應(yīng)力較大，應(yīng)重新安裝。

2.2 環(huán)境振動(dòng)及電磁干擾

質(zhì)量流量計(jì)正常工作時(shí)，測(cè)量管是處于振動(dòng)狀態(tài)的，并且對(duì)外來(lái)振動(dòng)非常敏感。如果在同一支撐平臺(tái)上或附近區(qū)域存在其他振動(dòng)源，振動(dòng)源的振動(dòng)頻率會(huì)與質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量管的自身工作振動(dòng)頻率互相影響，引起流量計(jì)的異常振動(dòng)和零點(diǎn)漂移，造成計(jì)量誤差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致流量計(jì)無(wú)法工作;同時(shí)由于傳感器是通過(guò)激勵(lì)線圈使測(cè)量管產(chǎn)生振動(dòng)，如果流量計(jì)附近有較大的磁場(chǎng)干擾，也會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成較大影響。

解決辦法： 目前隨著質(zhì)量流量計(jì)的制作工藝和技術(shù)的不斷提高，例如：高準(zhǔn)公司、北京天辰博銳等公司的DSP數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和MVD技術(shù)的應(yīng)用，與以往模擬設(shè)備相比，前端的數(shù)字化處理極大地減少了信號(hào)噪音，使測(cè)量信號(hào)得到優(yōu)化，在儀表選型時(shí)應(yīng)盡量有限考慮具有上述功能的流量計(jì)。但這并不能從根本上消除干擾，因此質(zhì)量流量計(jì)在設(shè)計(jì)安裝時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離大型變壓器、電動(dòng)機(jī)等產(chǎn)生較大磁場(chǎng)的設(shè)備，防止干擾其激勵(lì)磁場(chǎng)。當(dāng)無(wú)法避免振動(dòng)干擾時(shí)，采取與振動(dòng)管間用柔性管連接、隔離振動(dòng)的支撐架等隔離措施，使流量計(jì)與振動(dòng)干擾源隔離。

2.3 測(cè)量介質(zhì)壓力的影響

當(dāng)操作壓力與檢定壓力相差較大時(shí)，由于測(cè)量介質(zhì)壓力的變化會(huì)影響測(cè)量管繃緊程度和布登效應(yīng)的程度，破壞測(cè)量管的對(duì)稱性，從而引起傳感器流量和密度的測(cè)量靈敏度改變，對(duì)于高準(zhǔn)確度計(jì)量還是不能忽視的。

解決辦法： 我們可以通過(guò)對(duì)質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行壓力補(bǔ)償和帶壓零點(diǎn)調(diào)校來(lái)消除或減少這一影響。其中壓力補(bǔ)償?shù)慕M態(tài)有兩種方法：

（1）如果操作壓力是一個(gè)已知的固定值，則可以在質(zhì)量流量計(jì)變送器上輸入外部壓力值進(jìn)行補(bǔ)償。

（2）如果操作壓力變化較為顯著，可以進(jìn)行質(zhì)量流量計(jì)變送器組態(tài)，來(lái)輪詢一個(gè)外部壓力測(cè)量設(shè)備，通過(guò)此外部壓力測(cè)量設(shè)備獲得實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)壓力值進(jìn)行補(bǔ)償。 注意：在組態(tài)壓力補(bǔ)償時(shí)，必須提供流量檢定壓力。

2.4 兩相流問(wèn)題

由于目前流量計(jì)制造技術(shù)還只能做到準(zhǔn)確測(cè)量單相流，而在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，當(dāng)工況條件發(fā)生變化時(shí)，液體介質(zhì)會(huì)發(fā)生汽化，形成兩相流，從而影響正常計(jì)量。

解決方法： 改善流體介質(zhì)的工況條件，使過(guò)程流體中的氣泡盡可能均勻地分布，達(dá)到流量計(jì)正常計(jì)量的要求，具體措施如下：

（1）直管鋪設(shè)。管道中彎管造成的渦旋會(huì)導(dǎo)致氣泡不均勻地進(jìn)入傳感器導(dǎo)管，從而造成測(cè)量誤差。

（2）提高流速。提高流速是為了使兩相流中氣泡穿過(guò)測(cè)量管的速度與進(jìn)入測(cè)量管時(shí)的速度相同，從而能夠抵消氣泡浮力和低粘度流體效應(yīng)（低粘度流體中氣泡不易分散，容易聚集成大氣團(tuán)），在使用高準(zhǔn)公司流量計(jì)時(shí)，建議流速不低于滿量程的1/5。

（3）選擇在垂直管道安裝，上升流向。在低流速下，氣泡會(huì)聚集在測(cè)量管上半段;豎管鋪設(shè)后氣泡浮力與流動(dòng)的介質(zhì)一起能較為容易地將氣泡均勻地排出。

（4）使用整流器幫助流體中氣泡分布，配合消氣器使用效果更佳。 2.5 測(cè)量介質(zhì)密度與粘度的影響

測(cè)量介質(zhì)密度的變化會(huì)直接影響流量測(cè)量系統(tǒng)，從而使流量傳感器的平衡發(fā)生變化，引起零點(diǎn)偏移;而介質(zhì)粘度會(huì)改變系統(tǒng)的阻尼特性，導(dǎo)致零點(diǎn)偏置。解決辦法：盡量使用在測(cè)量單一或幾種密度差異不大的介質(zhì)。

2.6 測(cè)量管損蝕

質(zhì)量流量計(jì)的使用中，由于流體的腐蝕、外界的應(yīng)力、異物進(jìn)人等作用，對(duì)測(cè)量管直接造成損蝕，影響測(cè)量管的性能，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。 解決辦法： 流量計(jì)前端建議安裝相應(yīng)的過(guò)濾器，以防止異物進(jìn)入;安裝時(shí)盡量減小安裝應(yīng)力。

三、日常使用與維護(hù)

通過(guò)以上分析，經(jīng)過(guò)我們不斷地實(shí)踐和摸索，在質(zhì)量流量計(jì)的運(yùn)行、監(jiān)測(cè)、維護(hù)及故障處理方面形成了一套比較完善的方法，并取得了較好的效果，下面把它介紹給大家。

3.1 設(shè)備檔案的建立

質(zhì)量流量計(jì)的建檔工作是必不可少的，這樣做可以便于質(zhì)量流量計(jì)的日常維護(hù)和管理。其中設(shè)備檔案應(yīng)盡可能包括質(zhì)量流量計(jì)的安裝地點(diǎn)、測(cè)量介質(zhì)的名稱、介質(zhì)的工況參數(shù)、管道的口徑、質(zhì)量流量計(jì)的內(nèi)部設(shè)定參數(shù)、正常流量、zui大流量等內(nèi)容，以及每次檢定的合格證書及日常檢測(cè)、維修記錄。

3.2 零點(diǎn)調(diào)校

在質(zhì)量流量計(jì)投入運(yùn)行之前，要對(duì)流量計(jì)進(jìn)行帶壓滿管調(diào)零，步驟如下：

（1）流量計(jì)安裝完畢后，通電使質(zhì)量流量計(jì)預(yù)熱30min左右，在此期間，可以對(duì)流量計(jì)內(nèi)參數(shù)核對(duì)、檢查輸出回路和調(diào)試網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集等工作。

（2）管路操作：依次開啟表前和表后閥，關(guān)閉旁路閥，使測(cè)量介質(zhì)在流量計(jì)內(nèi)正常流通，待到流量穩(wěn)定后，切斷表后閥并確保無(wú)泄漏，此時(shí)一定要保證質(zhì)量流量計(jì)內(nèi)充滿介質(zhì)。

（3）觀察流量計(jì)的“活零點(diǎn)” 是否穩(wěn)定，在“活零點(diǎn)” 穩(wěn)定，并將小信號(hào)切除數(shù)值置零后，才能進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)校。

（4）零點(diǎn)調(diào)校完畢后，開啟表后閥，恢復(fù)管路正常運(yùn)行。

3.3 實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流量計(jì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)視 中石化系統(tǒng)內(nèi)部計(jì)量數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)采用分布式采集工作站及服務(wù)器/客戶機(jī)數(shù)據(jù)共享結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)采集分為儀表層、數(shù)據(jù)采集層和數(shù)據(jù)管理層三個(gè)層次，通過(guò)數(shù)采網(wǎng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦出現(xiàn)異常便能在*時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)，并能及時(shí)做出分析處理。

3.4 零點(diǎn)跟蹤

零點(diǎn)穩(wěn)定性是流量計(jì)重要的技術(shù)指標(biāo)之一，因此在日常維護(hù)中要密切關(guān)注零點(diǎn)變化。

（1）一般應(yīng)每季度定期檢查一次;

（2）在日常使用過(guò)程如遇工藝有大的調(diào)整（介質(zhì)變化、壓力變化、溫度變化等），應(yīng)立即檢查零點(diǎn)變化情況，如超過(guò)生產(chǎn)廠家限定的指標(biāo)，應(yīng)重新調(diào)試零點(diǎn)。

3.5 質(zhì)量流量計(jì)故障排除的一般步驟

（1）檢查包括電源、信號(hào)接線是否正確;

（2）檢查過(guò)程變量及內(nèi)部參數(shù)設(shè)置是否正確;

（3）通過(guò)變送器狀態(tài)指示燈、狀態(tài)報(bào)警以及自診斷結(jié)果初步判斷故障原因;

（4）檢查傳感器線圈、RTD和核心處理器電阻;

（5）檢查流量計(jì)安裝場(chǎng)所附近是否有振動(dòng)或電磁場(chǎng)干擾;

（6）檢查及確定測(cè)量介質(zhì)的物理狀態(tài)是否變化，例如密度、粘度、團(tuán)狀流、氣泡、雜質(zhì)等;

（7）開啟旁路，切斷流量計(jì)通路，將流量計(jì)拆下，檢查流量計(jì)是否堵塞、損壞以及管路是否暢通;

（8）將流量計(jì)重新檢定，判斷是否正常。如果以上步驟依然不能排除故障，與生產(chǎn)廠家。

四、結(jié)論

在質(zhì)量流量計(jì)的實(shí)際使用中，往往客觀因素會(huì)影響質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)量結(jié)果，我們要采取相應(yīng)的措施來(lái)減少這個(gè)影響，使質(zhì)量流量計(jì)的精度更高。只有掌握了質(zhì)量流量計(jì)的性能，才懂得如何去維護(hù)使用。