科里奥利质量流量计检定误差及常见问题分析

郑云桥

（佳木斯市质量技术监督检验检测中心，黑龙江 佳木斯 154000）

0 引言

目前，关于科里奥利质量流量计检定误差分析的相关研究工作仍处于初级阶段，相关计量仪器校准机构并未形成完整地检定误差分析体系，仍有大量的不确定因素，不利于仪器校准效率的提高，更难以减少具体检定工作中的失误。

1 科里奥利质量流量计

1.1 科里奥利质量流量计使用现状

科里奥利质量流量计是利用科里奥利力原理，流体在直线运动的同时处于—旋转系中，产生与质量流量成正比的科氏力的原理制造的直接式质量流量仪表。CMF 在我国的应用起步较晚。从20 世纪80 年代中期开始，随着成套设备引进和进口仪器的少量开始，到一定数量的单台进口需要进行技术改造，科里奥利质量流量计广泛应用于石油化工、粮食、冶金等行业。从20 世纪80 年代中期开始，随着成套设备引进和进口仪器的少量开始，到一定数量的单台进口需要进行技术改造，科里奥利质量流量计广泛应用于石油化工、粮食、冶金等行业[2]。其是目前世界上最先进的流量测量仪器之一。

1.2 科里奥利质量流量计原理和结构

质量流量测量系统包括用于信号处理的传感器和发射机。科里奥利质量流量计基于牛顿第二定律：力=质量×加速度（F=ma），当质量m质点速度V P轴的旋转角速度ω，粒子移动。受两个分量加速度及其力的影响。加速度、向心加速度r的大小等于2ωr，对P轴；切断向角速度，科里奥利加速度等于2ωv，方向与r垂直。复合运动，科里奥利力Fc=2ωvm作用于粒子的方向，及管道粒子的反向力Fc=-2ωvm。

目前，产品取代了管道振动，即测量薄壁管固定两端，在测量管共振的中点或接近共振频率，或兴奋的更高的谐波频率，管中的流体流动产生科里奥利力，导致相反的方向偏转的前后半分的测量管和光学或电磁方法均被探测为偏转。要得到质量流量，就要记录流体的密度影响测量管的振动频率，并且与密度有一定的关系，所以CMF 也可以测量流体的密度。

2 检定过程

2.1 检定前准备

质量流量计放置在合适的位置后，要保证其处于无泄漏的状态下，打开入口阀和出口阀，然后打开泵，使液体流过排气过滤器，然后通过开关进入侧流，最终返回水池。它是处于循环状态的标准装置，遥控器的流量控制变频器的压力大小，直到流量达到控制装置的标准。一般来说，流量控制上限运行10 min，此时，系统中的气体被排出，流量、温度和压力也可以随之稳定下来。

2.2 开始检定

在循环运行的情况下，应首先使用变频器调节流量，使流量在测试点稳定循环，然后设置平衡点，删除计数器的原有数据，计时器从侧面启动，同时注意要同步开关，以便随时记录显示在显示屏上的流量计的流量（脉冲），然后用定时器控制开关进行换向，迅速使液体的切向分支。注意同步开关控制天平显示，关闭计数器停止计数[3]。通过将显示的数据与仪表的脉冲值进行比较，可以计算出流量计的精度。最后，用定时器控制电气开关，打开下球阀将液体吸入，排空后关闭下球阀，便于下一次检查。

3 影响流量计检定误差的因素

3.1 安装问题

在流体流经管线时，质量流量计可根据产生振动的科里奥利原理来进行测量和检定。在这里要注意质量流量计的安装状态这一关键点，它的安装必须是在无应力的条件下进行，而且流量仪安装需要与管线在同一输线上。另外，要在质量流量计传感器的附近做一个支撑或卡子，这样一来便可消除震动噪声，尽量减少误差。在实际生产中也有个别质量流量计是在安装好后专门设置一个测量安装因子的系统，用来显示安装是否符合要求。例如德国科隆公司生产的质量流量计，如果安装不正确，安装因子超出设置范围，应立即尽快作出调整，保证在规定范围安装因子，否则就会产生误差[1]。使数据读不准确，因此挑选的安装地点应远离大变压器或电机。在安装时，要根据流体不同性质正确判断选择安装的朝向，原则是要始终保持传感器管子里流体处于充满状态。

3.2 压力的影响

当工作压力小于校正压力时，传感器的振动管会产生一个正向的误差，反之相同。在这种情况下，当传感器口径越大时作用越清晰。因此不能忽略压力对检定误差的影响，对此我们可以尝试使用增加外部压力变送器的方法，对流量作出相应的调整。

3.3 温度的影响

在测量液体的质量流量时，实际湿度的变化对质量影响是微乎其微的，但液体温度的变化会受到较大影响，因此流动性湿度的变化也会影响测量的准确性。可以根据实际工作湿度进行修正，减少误差。

3.4 量程比的影响

量程比也是一个不可忽视的重要因素，因为仪表精度不是在所有的实际流量状况下都是一成不变的，在实际操作中，流量和额定流量的差值越大，产生的误差也越大。

3.5 零点漂移

零点漂移的情况大多出现在质量流量计的使用过程中。感器选型不合适、安装时存在应力、被测流体的物理特性参数变化等都可能造成零点漂移现象。在实际应用中，质量流量计现场调零可以最大限度地减小工艺温度对测量结果的影响[1]。零点设置允许流量计对零流量作出反应，并为流量测量n建立基线。有2 种方法：零点现场设置和手动装置设置。一般来说，用手动装置调零更方便快捷。调零前，传感器应处于满管距离，在流量计调零过程中，液体不会流过传感器。否则，会导致错误的零点设置并影响测量精度。在调零过程中，变送器用于确定LED 是否已打开，然后流量计开始连续识别。调零时间约为20 s 至90 s，调零后LED 闪烁一次，显示流量计正常工作。如果变送器的调零过程发生，流体流量或传感器管故障，安装不当会导致调零问题。如果调零失败，LED 会在1 s 内闪烁4 次，这一次必须再次调零。

4 结语

科里奥利质量流量计的制造技术日渐成熟，需要我们去探索的还有很多方面。尤其检定工作仍然存在着诸多误差因素，相关技术人员仍然任重道远，不断加强专业知识学习，有针对性地进行实验和研究，准确判断和分析误差来源并且能够给出合适的方案以消除或减小误差的干扰，提高传感器的性能，选择合适的检定材料，优化结构设计，这样才能保证测量数据的准确可靠，推动检定误差工作顺利展开。