科氏力质量流量计使用与标定技术研究

科 氏力质量流 量计标 定结果容易受到多种因素的影响 包括标定 的方法、同步方式、传感器的安装以及温度压力等
２１ 不 同标 定 方 法 的影 响
科 技 前 沿
科 氏力质量流量计使用与标定技术研究
张 达 远
（ 广 州能源 检测 研究 院 ，广东 广州 ５ １ ０ １ ７ ０ ）
ｃ ｝ 商 要】 随着工业生产过程的 自 动化和智能化， 流量钗表在整个计量仪表中所占 的比例不断上升， 科氏力质量流量计是当前最常用的流量计
之一。本文对影响科 氏力质量流量计标定结果的因素进行 了分析，并提出了一些简单的应对方法。
度分量 ，需要在 ａ ｋ 方向施加一个等于 ２ ∞Ｕ ６ 的力，该力来 自管道 ，
而流体质点反作用于官道 上的力就是科 氏力 Ｆ ｃ ，具 ＿ 体 方向如图 １ 所 示，
可以按照下面公式进行计算。
Ｆ ｃ ＝ ２ ｃ Ｉ ） ｕ ６ １ ）
２ ＿ ３ 一次仪表的安装的影响
【 关键闭 科氏力质－ ￣； Ｊ Ｌ 量计 ； 使 用； 误差
１ 科 氏力质量流量计工作原理
１ ． １ 工 作原 理
极为简单 ， 不需要使用额外的电子装置及同步装置 ， 整体成本较低 。但 是对变送器动态特性具有较高的要 求，同时在管道压 力和温度随着 阀门 的开闭状态发生变化时 ， 流量稳定性也会受到一定程度 的影响 ，由于每 次称重值存在差异，会产使秤的非垒 戋 １ 生 误差而影响测量结果。
如图 １ 中所示，当质量为 ６ 的流体质点沿管道 Ａ Ｂ以速度 Ｕ进
行运动 ，同时，管道 Ａ Ｂ以圆心 Ａ以角速度 ｃ － ） 旋转，当该质点以上述
符合方式进 云 动时 ，在任意一点 Ｍ 处，质点均包含两个加速度分量 ，
分别为向心加速度分量 ａ ｒ 和科 氏加速度分量 ａ ｋ ， 前者 的方向指向圆心
△Ｆ ｃ ＝一 Ａ ｍａ
在 实际使用过程 汇总 ， 装 置系统通 常体 积较大 ，水流循环 不会增
加水温的上升 ，因此，通常不会在测量 系统中加入温度补偿模块 ，但是 如果测量结果产生较大误差 ， 则需要立即观测当前管线中的介质温度是 否出现了异常变化 ， 如果 出现异常 情况，则可以通ｉ 搬 质的温度进行控制。
３ 结论
由于在长度为 △Ｘ的管道中的流体的 （ ． ） 与 ｕ的夹角为 ９ ０ ￣，其
质量流量 ｑ ＝Ｐ ＳＵ，则得到 ：
ｑ ｍ ＝△ Ｆ Ｅ ２ ０ ３ ＡＸ ３ ）
补偿模块对介
在实际应用过程 中可以使测量管道做 简谐振 动，从而代替旋转 的 方式 ， 并利用电磁或者光 电检测设备测试科氏力对震动的影响 ，从而计 算 出质量流量。
稳定。通常在开始标定值 之前 ，需要将 流量调节 阀调整至固定的位置 ， 在保证流量基本趋于稳定状 态后才能开始标定，标定过 中，不能进行影
响流量稳定性的操作。另外， 通 常采用气动阀作为开关阀，减少流量产
生波动 的时间。
Ａ点，后者的方向向上 ， 量值为 ２ ｃ Ｉ ） Ｕ 。为了使／ Ｊ Ｉ Ｌ ＇ ￣质点具有科 氏加速
１ ）水泵的出口压力不稳定就会影响流量的稳定性，通过在 出口处 设置稳压罐 ，能够形成一定的缓冲，有效降提高水泵出口压力的稳定， Ｉ ２ ）管线阻力突变会使得流量发生突变，比如主管线与不同口径管
线在进行直接连接时，就可能导致流量发生突变而产生波动 ， 针对该问
罔 １ 科氏力原理图
题， 可 以在两个不同口径管线联接处加入 口 径渐变的过渡管 ，可以有效 提高流量稳定性。 ３ ）装置中流 量调节阀及开关 阀的开速调节和开闭也会造成流量不
个轴线作简谐振动 ， 如果仪表的安装质量较大，就会产生较大的测量误
羞。 ｌ ０目 前 ，主要的一次仪表的安装 问题主要两端 固定不佳以及安 装方
向不正确两个方面。其中仪表两端固定不佳的问题 ， 通 常会对一次仪表 的正常简谐振动产生干扰 ， 影响测量结果。对此，可以对～次仪表两端
采取加固措施，从而减小一次仪表和管线之间的共振。通常采用水泥石 墩或者铁 甲作为加固支撑点，该方法中加固装置与地面固定在一次，能 够大大减小一次仪表与管线的共振现象。而当测量介质不同时 ，对一次
图 ２ 流体所受科 氏力图
仪表的安装方向具有不同的要求 ，如果安装方向与测量的介质不能很好
对应 ， 就会直接影响测量结果的精度。需要ｚ ４ 管线压 力的影响
２ ）
从图 ２ 所示的液体 受力情况来看 ，假设流体 的密度为 Ｐ ，并 以速 度 Ｕ沿着管道 Ａ Ｂ进行流动 ，设管道 的横截面积为 Ｓ ，则我们可 以计 算出任意长度 为 Ｚ ｘ Ｘ管道上的科氏力 △Ｆ ｃ 如下：
一
次仪表作 为直接被测 的对象 ，除 了要求仪表本身的精度指标要
公式 １ ）中的 Ｆ ｃ 表示流体质 点 Ｍ 反作用于 管道上 的科 氏力 ；ｃ ＾ ） 表示管道的转动角速度 Ｕ表示流体质点运动速度 ５ 表示流体质点
的质量。
达到要求之外，对其安装也提出了较高的要求。 由于科 氏力质量流量计 是基于振动的前提完成测量工作的 ， 在进行正常工作时，流量管围绕某
２ 对科氏力 芎 法
科氏力质量流量计是当前一种较好的流量测量仪表。在实际使用 过程中， 标定方法 、 装置流量稳定性、一次仪表的安装 以及管线的温度 和压 力等因素都可能影响其标定结果。在使用流量计的过程中 ， 需要针
对这些问题进行深入分析，从而采取不同的应对措施 ， 保证流量计标定 结果的精度。
２ － ２ 装置流量稳定性的影响
科 氏力质量流量计利用． ＇ － Ａ ・ 啉 － 质量流量对振动管振荡 的调制作用为基 本原理 ， 可以对流量计 内介质的质量、密度计温度进行直接测量 ，而且
三种数据的测量结果之间不会产生影Ｄ ’ Ｉ ｏ其具体工作原理如图 １ Ｅ ￣ － Ｚ ， 。