科氏质量流量计的工作原理及维护

我国的贸易计量采用的是质量来结算，天辰博锐的质量流量计可以直接的测量流体的质量，在外贸中占有很大的优势。尤其是对油品计量工作这来说，不得不掌握质量流量计的性能以及日常使用的方法，在以后使用的过程中，才能把质量流量计的作用发挥到最大。

一、科氏质量流量计的工作原理

科氏质量流量计测量部分主要由弹性测量管、激振单元、拾振单元、闭环自激放大单元等组成。工作原理为：弹性激振单元维持以弹性测量管为主的敏感结构处于谐振状态，测量管作“弯曲主振动”;当质量流量流过振动的测量管时，所产生的“科氏效应” 使测量管在上述“主振动” 的基础上，产生直接与所流过的“质量流量” 相关的“扭转副振动”;通过检测测量管的“复合振动” 就可以直接得到流体的质量流量。显然，科氏质量流量计能够稳定、可靠地工作，关键是要保证处于理想的振动状态，即在实际应用中要抑制或尽可能减小其影响。

二、影响计量性能的主要因素和解决办法

2.1 安装应力

在质量流量计的安装过程中，如果流量计的传感器法兰与管道的中心轴没有对准（即传感器法兰与管道法兰不平行）或管道温度发生改变，管道所产生的应力会形成压力、扭力、拉力作用到质量流量计的测量管上，引起检测探头的不对称性或变形，从而导致零点漂移，造成计量误差。

解决办法：

（1）流量计安装时严格遵守规范。

（2）流量计安装完毕后，调出“调零菜单” 并记录出厂零点预设值，调零完毕后在观察此时零点值，如果两值之间差异较大（两值要保证在一个数量级），则说明安装应力较大，应重新安装。

2.2 环境振动及电磁干扰

质量流量计正常工作时，测量管是处于振动状态的，并且对外来振动非常敏感。如果在同一支撑平台上或附近区域存在其他振动源，振动源的振动频率会与质量流量计测量管的自身工作振动频率互相影响，引起流量计的异常振动和零点漂移，造成计量误差，严重时会导致流量计无法工作;同时由于传感器是通过激励线圈使测量管产生振动，如果流量计附近有较大的磁场干扰，也会对测量结果造成较大影响。

解决办法： 目前随着质量流量计的制作工艺和技术的不断提高，例如：高准公司、北京天辰博锐等公司的DSP数字信号处理技术和MVD技术的应用，与以往vwin 设备相比，前端的数字化处理极大地减少了信号噪音，使测量信号得到优化，在仪表选型时应尽量有限考虑具有上述功能的流量计。但这并不能从根本上消除干扰，因此质量流量计在设计安装时应远离大型变压器、电动机等产生较大磁场的设备，防止干扰其激励磁场。当无法避免振动干扰时，采取与振动管间用柔性管连接、隔离振动的支撑架等隔离措施，使流量计与振动干扰源隔离。

2.3 测量介质压力的影响

当操作压力与检定压力相差较大时，由于测量介质压力的变化会影响测量管绷紧程度和布登效应的程度，破坏测量管的对称性，从而引起传感器流量和密度的测量灵敏度改变，对于高准确度计量还是不能忽视的。

解决办法： 我们可以通过对质量流量计进行压力补偿和带压零点调校来消除或减少这一影响。其中压力补偿的组态有两种方法：

（1）如果操作压力是一个已知的固定值，则可以在质量流量计变送器上输入外部压力值进行补偿。

（2）如果操作压力变化较为显著，可以进行质量流量计变送器组态，来轮询一个外部压力测量设备，通过此外部压力测量设备获得实时动态压力值进行补偿。 注意：在组态压力补偿时，必须提供流量检定压力。

2.4 两相流问题

由于目前流量计制造技术还只能做到准确测量单相流，而在实际测量过程中，当工况条件发生变化时，液体介质会发生汽化，形成两相流，从而影响正常计量。

解决方法： 改善流体介质的工况条件，使过程流体中的气泡尽可能均匀地分布，达到流量计正常计量的要求，具体措施如下：

（1）直管铺设。管道中弯管造成的涡旋会导致气泡不均匀地进入传感器导管，从而造成测量误差。

（2）提高流速。提高流速是为了使两相流中气泡穿过测量管的速度与进入测量管时的速度相同，从而能够抵消气泡浮力和低粘度流体效应（低粘度流体中气泡不易分散，容易聚集成大气团），在使用高准公司流量计时，建议流速不低于满量程的1/5。

（3）选择在垂直管道安装，上升流向。在低流速下，气泡会聚集在测量管上半段;竖管铺设后气泡浮力与流动的介质一起能较为容易地将气泡均匀地排出。

（4）使用整流器帮助流体中气泡分布，配合消气器使用效果更佳。 2.5 测量介质密度与粘度的影响

测量介质密度的变化会直接影响流量测量系统，从而使流量传感器的平衡发生变化，引起零点偏移;而介质粘度会改变系统的阻尼特性，导致零点偏置。解决办法：尽量使用在测量单一或几种密度差异不大的介质。

2.6 测量管损蚀

质量流量计的使用中，由于流体的腐蚀、外界的应力、异物进人等作用，对测量管直接造成损蚀，影响测量管的性能，导致测量不准确。 解决办法： 流量计前端建议安装相应的过滤器，以防止异物进入;安装时尽量减小安装应力。

三、日常使用与维护

通过以上分析，经过我们不断地实践和摸索，在质量流量计的运行、监测、维护及故障处理方面形成了一套比较完善的方法，并取得了较好的效果，下面把它介绍给大家。

3.1 设备档案的建立

质量流量计的建档工作是必不可少的，这样做可以便于质量流量计的日常维护和管理。其中设备档案应尽可能包括质量流量计的安装地点、测量介质的名称、介质的工况参数、管道的口径、质量流量计的内部设定参数、正常流量、zui大流量等内容，以及每次检定的合格证书及日常检测、维修记录。

3.2 零点调校

在质量流量计投入运行之前，要对流量计进行带压满管调零，步骤如下：

（1）流量计安装完毕后，通电使质量流量计预热30min左右，在此期间，可以对流量计内参数核对、检查输出回路和调试网络数据采集等工作。

（2）管路操作：依次开启表前和表后阀，关闭旁路阀，使测量介质在流量计内正常流通，待到流量稳定后，切断表后阀并确保无泄漏，此时一定要保证质量流量计内充满介质。

（3）观察流量计的“活零点” 是否稳定，在“活零点” 稳定，并将小信号切除数值置零后，才能进行零点调校。

（4）零点调校完毕后，开启表后阀，恢复管路正常运行。

3.3 实现质量流量计网络数据监视 中石化系统内部计量数据采集网络采用分布式采集工作站及服务器/客户机数据共享结构，数据采集分为仪表层、数据采集层和数据管理层三个层次，通过数采网对现场仪表的运行状态进行实时监控，一旦出现异常便能在*时间内发现，并能及时做出分析处理。

3.4 零点跟踪

零点稳定性是流量计重要的技术指标之一，因此在日常维护中要密切关注零点变化。

（1）一般应每季度定期检查一次;

（2）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，应重新调试零点。

3.5 质量流量计故障排除的一般步骤

（1）检查包括电源、信号接线是否正确;

（2）检查过程变量及内部参数设置是否正确;

（3）通过变送器状态指示灯、状态报警以及自诊断结果初步判断故障原因;

（4）检查传感器线圈、RTD和核心处理器电阻;

（5）检查流量计安装场所附近是否有振动或电磁场干扰;

（6）检查及确定测量介质的物理状态是否变化，例如密度、粘度、团状流、气泡、杂质等;

（7）开启旁路，切断流量计通路，将流量计拆下，检查流量计是否堵塞、损坏以及管路是否畅通;

（8）将流量计重新检定，判断是否正常。如果以上步骤依然不能排除故障，与生产厂家。

四、结论

在质量流量计的实际使用中，往往客观因素会影响质量流量计的计量结果，我们要采取相应的措施来减少这个影响，使质量流量计的精度更高。只有掌握了质量流量计的性能，才懂得如何去维护使用。