科氏力质量流量计的工作原理和典型结构特性
科氏力质量流量计测量原理
科氏力质量流量计测量原理
科氏力质量流量计也叫弹性体科氏力质量流量计，是一种普通用于测量工业流体的流量仪表。
它可以测量几乎所有类型的流体，包括粘性流体和高温高压流体。
它的原理是利用流量分散在金属弹性体上，引起位移，转化为传感器反馈的电信号，然后通过计算机出来流量值。
测量原理是：利用一块科氏体通过流体流量在表面产生的剪切力，通过科氏体的抗剪力的变化引起的变形，以及位移传感器的变化，从而来测量流量大小。
流量的变化不会影响科氏体的变形量，只要输入压力变化，就能测量出流量的大小。
科氏力质量流量计的优点是精度高，受环境温度变化的影响小，实际应用中通常温度范围在-40到+200度之间。
另外，它不但可以测量粘性流体，而且具有良好的耐磨性能，不容易出现故障，使用周期长。
科氏质量流量计
如流量变送器显示“Power Reset”，则可能是流量变送器电源故障、 流量变送器供电电压过低，或是在流量变送器重新上电时出现，循环 一遍流量变送器显示项即可消除。
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谢谢 ！ (xi总结
科氏质量流量计。安装在传感器器振管上的铂电阻可间接测量介质的温度 。1.零点不稳定形成零点漂移，影响其精确度。3.对外界振动干扰较为敏感， 因而对流量传感器安装固定要求较高。诊断程序应在大约30 秒钟内完成，LED 状态灯将在诊断程序完成后变绿并开始闪烁。使用选择SELECT可选择当前选项 。或等待显示(xiǎnshì)超时并返回显示(xiǎnshì)过程变量数据。如果这些读数稳定 ，则检查 活动零点或现场校验零点值。谢谢
CMFHC2G 流量传感器
毫安输出(4-20 mA)
2700R12A 流量变送器
频率/脉冲输出 (0-10 kHz)
外围设备
hart375 现场手操器
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外围设备
各种 流量传感器 (ɡè zhǒnɡ)
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各种 流量变送器 (ɡè zhǒnɡ)
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二、科氏质量(zhìliàng)流量计的工作原理
• 3.1流量计调零前准备 • a. 流量计通电后，至少预热 20 分钟。 • b. 使过程流体流过传感器，直到传感器温度达到正
常的工艺操作温度。 • c. 关闭传感器的下游阀以切断通过传感器的流量，如
果可能(kěnéng)也关闭传感器的上游阀门。 • d. 确认已切断通过传感器的流量，已充满过程流体
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六、科氏质量流量计的故障(gùzhàng)排除
4.3 流量变送器没被组态
如果流量变送器显示“Not Configured”（没被组态），则表示流 量变送器被进行了主复位，需对流量变送器进行全面的特性化设置和 重新(chóngxīn)组态。
质量流量计的原理与应用
① 能够直接测量质量流量，不受温度、压力、粘度和密度等因素的影响，仪表的测量精度高，可达±2% ；
② 没有可动的机械部件，虽然测量管具有振动，但振幅很小，不会因摩擦而影响测量结果；
③ 管道内无障碍物，可通过含有固体颗粒的介质，并容易清洗；
④ 应用范围广泛，除测一般介质外，还可测高粘度的流体、浆液，并可测气体；
参考文献
仪表工试题集现场仪表分册 朱炳兴 王森 （化学工艺出版社）
科里奥利质量流量计原理及其应用 许秀 （工业仪表与自动化装置 2005年第1期）
⑤ 对流体的流速分布不敏感，不受层流和紊流工况的影响，安装时仪表前后并不需要直管段；
⑥ 在测量流量的同时，还可获得介质的密度信号。
3科氏力质量流量计的选用和安装维护
3.1科氏力质量流量计的选用
科氏质量流量计用于测量液体、悬浮液、入浊液和高压气体的质量流量、密度和温度，主要用于要求精度测量的场合。对于强振动、强磁场场合，以及管道内流体有强水击效应、强脉动流、夹带气流等场合不宜采用。另外，要根据被测流体的腐蚀性、温度、压力等选用相应型号的科氏流量计。如安装在需要保温的场合，应选用带保温夹套的，危险场合应选用防爆产品。
科氏流量计的选择一般要考虑其性能和可靠性。性能包括各种指标，如准确度、量程利用率、压力损失和量程能力等。
3.2科氏力质量流量计的安装维护
安装质量流量计时，应注意如下几点：
① 仪表的安装地点不能有很大的振动源，并应采取加固措施来稳定仪表附近的管道；
② 不能安装在大型变压器、电动机、机泵等产生较大磁场的设备附近，至少要和它们保持0.6～1.力质量流量计的原理和结构
截取一根支管如图1所示，流体在其内以速度V向外流动，此管置于以角速度ω旋转的系统中。设旋转轴为X，与管的交点为O，由于管内流体质点在轴向以速度V、在径向以角速度ω运动，此时流体质点受到一个切向科氏力Fc。这个力作用在测量管上，在O点两边方向相反，大小相同，为：
科氏力质量流量计的工作原理及特点
科氏力质量流量计的工作原理及特点1、科氏力质量流量计的工作原理U型管科氏力质量流量计在石油化工生产装置中应用最广泛。
科氏力质量流量计是以科里奥利效应为工作原理，是一种利用流体在振动管中流动，从而产生与质量流量成正比的科氏力的原理，制作而成的一种直接测量管道内介质流量的测量仪表，科氏力质量流量计主要是由变送器与传感器两个部分组成。
主体上的传感器通过法兰与管道连接，用于对介质流量信号的检测；而表头部分的变送器带有微处理器功能，主要用于传感器驱动，以及对传感器传来的信号进行转换输出，最终实现远传到控制系统。
在科氏力质量流量计的流量管中设置了温度电极，用于测量流体介质的温度。
U型管科氏力质量流量计的基本结构比较复杂，如图1所示：流量计的测量管是由两根平行的U型管组成，流体介质从U型管的一端流入，从U型管的另一端流出。
电磁激振装置安装在U形管顶端，而驱动器由永久磁铁与激振线圈组成，用于驱动U形管，使U 形管按固有频率垂直于管道振动。
在U型管的两个直管管端处分别设有一个检测器，检测器能够检测U形管管端的位移情况，并监控驱动器的振动情况，检测器测量出两个U形振动管之间存在的振动时间差，然后，测量信号传输到转换器，通过转换器测出流经传感器的流体介质的质量流量，达到流量计量的目的。
2、科氏力质量流量计的特点（1）在石油化工生产装置中，科氏力质量流量计主要用于直接测量工艺管道内流体介质的质量流量，以及流体介质的密度，并通过带有微处理器功能的变送器进行远程信号传输。
（2）科氏力质量流量计的计量精度极高，其计量精度在0.2%～0.1%，并具有较好的耐低温性能。
（3）科氏力质量流量计在石油化工生产装置中的应用范围比较广泛，主要用于测量工艺管道中流经的各种单独介质的流体、各种浆液、非牛顿流体、有足够密度的中高压气体、高黏度流体、含有微量气体的液体、悬浮液等，能够充分满足石油化工生产装置对质量流量的计量要求。
但是，不能用于测量管道中流经的密度太低的低压气体等流体介质，当工艺管道中流体介质中含有气体时，在含气量超过某一值时，会明显地影响科氏力质量流量计的测量值，导致测量结果不准确，因此，科氏力质量流量计不能用于气液二相流的测量。
科氏力质量流量计的工作原理和典型结构特性
科氏力质量流量计的工作原理和典型结构特性中国计量研究院流量室李旭一、工作原理如图一所示，截取一根支管,流体在其内以速度V从A流向B,将此管置于以角速度ω旋转的系统中。
设旋转轴为X，与管的交点为O,由于管内流体质点在轴向以速度V、在径向以角速度ω运动，此时流体质点受到一个切向科氏力Fc。
这个力作用在测量管上,在O点两边方向相反，大小相同，为:δFc ＝2ωVδm因此,直接或间接测量在旋转管道中流动的流体所产生的科氏力就可以测得质量流量。
这就是科里奥利质量流量计的基本原理。
图1 科里奥利力的形成图2 早期科氏力质量流量计二、结构早期设计的科氏力质量流量计的结构如图2所示。
将在由流动流体的管道送入一旋转系统中，由安装在转轴上的扭矩传感器，来完成质量流量的测量。
这种流量计只是在试验室中进行了试制.在商品化产品设计中，通过测量系统旋转产生科氏力是不切合实际的,因而均采用使测量管振动的方式替代旋转运动。
以此同样实现科氏力对测量管的作用，并使得测量管在科氏力的作用下产生位移.由于测量管的两端是固定的，而作用在测量管上各点的力是不同的，所引起的位移也各不相同，因此在测量管上形成一个附加的扭曲。
测量这个扭曲的过程在不同点上的相位差,就可得到流过测量管的流体的质量流量。
我们常见的测量管的形式有以下几种：S形测量管、U形测量管、双J形测量管、B形测量管、单直管形测量管、双直管形测量管、Ω形测量管、双环形测量管等，下面我们分别对其结构作一简单介绍。
1． S形测量管质量流量计如图3所示，这种流量计的测量系统由两根平行的S形测量管、驱动器和传感器组成.管的两端固定，管的中心部位装有驱动器，使管子振动.在测量管对称位置上装有传感器,在这两点上测量振动管之间的相对位移。
质量流量与这两点测得的振荡频率的相位差成正比。
图3 S形质量流量计结构这种质量流量计的工作原理及工作过程，如图4所示。
图4 无流动时位移传感器的输出当测量管中流体不流动时，两根测量管在驱动力作用下（作用在每根管子上的力大小相等、方向相反）作对称的等振幅运动。
HNKF-9000科氏力质量流量计说明书
哈恩（大连）流体控制技术有限公司
两者之间由屏蔽电缆连接。变送器电源为直流 24V。随机附送一条接地线，该地线一端拧在固定螺丝上， 另一端要与大地相连，接地电阻小于 4 欧姆。 传感器（一次表）的安装
水平管道 主体朝下， 测量液体出口必须 高 0.8 米以上
水平管道 主体朝上，自排空，测量含固 体的浆液，出口必须高于流量 计最高点 0.8 米以上
地址：辽宁省大连市沙河口区尖山街 197 号
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电话（传真）0411-84710032
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三、测量原理
HNKF-9000 科氏力质量流量计基于科里 奥利力学原理测量流体的质量流量，当流体 直线运动与转动同时发生时就有科式力产生。 当满足两个条件： （1）双弯管以一定的频率 振动， （2）管道中有流体流动时，就会产生 一种新的力——科氏力，这个力是由管道振 动和管道流体流动合成产生的附加力，这个 力在弯管上产生了扭矩，使得弯管对称其中 心线发生扭转。通过在弯管两侧的位移传感器检测其电信号，再对电信号进行处理，直接得出质量流量。 FC =•△m ω ×v) FC =科式力 △m = 运动流体质量 ω = 角速度 v = 径向速度（旋转或震动时） 科式力与运动流体质量△m 和速度 v 成正比，即与运动流体质量流量成正比。
五、技术参数 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5 六、安装 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6 1、安装说明 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6 2、传感器外形及尺寸 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8
2、传感器（一次表）外形及尺寸
地址：辽宁省大连市沙河口区尖山街 197 号
简述科氏力式质量流量计工作原理及其特点
简述科氏力式质量流量计工作原理及其特点
科氏力式质量流量计是一种基于弹簧平衡原理的质量流量计，其工作原理为通过测量流体通过测量管产生的科氏力来确定流体的质量流量。
该种流量计的测量原理是在流体通过流量计时，流体会在流量计的装置中发生离心作用，使装置产生转动。
转动的角度和角速度与流体的质量流量成正比。
科氏力式质量流量计的主要特点如下：
1. 高精度：科氏力式质量流量计可以提供非常高的测量精度，尤其适用于需要高精度流量测量的应用场合。
2. 宽测量范围：科氏力式质量流量计适用于多种流体介质的测量，可以覆盖较大的测量范围。
3. 无压力损失：科氏力式质量流量计的装置设计合理，流体通过时几乎没有压力损失，保证了流体的正常运行。
4. 不受流体影响：科氏力式质量流量计的测量结果不受被测流体的温度、压力、粘度等因素的影响。
5. 耐久性强：科氏力式质量流量计采用耐腐蚀材料制成，能够在恶劣环境条件下正常工作，并具有较长的使用寿命。
6. 易于维护：科氏力式质量流量计结构简单，维护方便，不需
要频繁的校准和调整。
综上所述，科氏力式质量流量计具有高精度、宽测量范围、无压力损失、不受流体影响、耐久性强以及易于维护等特点，广泛应用于化工、医药、石油、食品等领域的流量测量。
科里奥利质量流量计工作原理和基本结构
标题：科里奥利质量流量计工作原理和基本结构说明：众所周知，当一个位于旋转系内的质点作朝向或者离开旋转中心的运动时，将产生一惯性力。
如图6-1所示，当质量为(δm的质点以匀速u在一个围绕旋转轴P以角速度ω旋转的管道内轴向移动时，这个质点将获得两个加速度分量：(1)法向加速度a r（向心加速度)，其值等于ω2r，方向指向P轴。
(2)切向加速度a t(科里奥利加速度)，其值等于2ωu，方向与a r垂直，正方向符合右手定则，如图6-1所示。
为了使质点具有科里奥利加速度a t，需在a t的方向上加一个大小等于2ωuδm的力，这个力来自管道壁面。
反作用于管道壁面上的力就是流体施加在管道上的科里奥利力F c。
方向与αt相反。
从图6-1可以看出，当密度为ρ的流体以恒定流速u沿图6-1所示的旋转管流动时，任一段长度ΔX的管道都将受到一个大小为ΔF e的切向科里奥利力：式中，A为管道内截面积。
由于质量流量q m=ρuA，因此：基于上式，只要能直接或者间接地测量出在旋转管道中流动的流体作用于管道上的科里奥利力，就可以测得流体通过管道的质量流量。
在过程工业应用中，要使流体通过的管道围绕P轴以角速度ω旋转显然是不切合实际的。
这也是早期的质量流量计始终未能走出实验室的根本原因。
经过几十年的探索，人们终于发现，使管道绕P轴以一定频率上下振动，也能使管道受到科里奥利力的作用。
而且，当充满流体的管道以等于或接近于其自振频率振动时，维持管道振动所需的驱动力是很小的。
从而从根本上解决了CMF 的结构问题。
为CMF的迅速商用化打下了基础。
经过近二十年的发展，以科里奥利力为原理而设计的质量流量计已有多种形式。
根据检测管的形状来分，大体上可以归纳为四类，即：直管型和弯管型；单管型和多管型(一般为双管型)。
弯管型检测管的仪表管道刚度低，自振频率也低，可以采用较厚的管壁，仪表耐磨、耐腐蚀性能较好，但易存积气体和残渣引起附加误差。
直管型仪表不易存积气体，流量传感器尺寸小，重量轻。
科氏力质量流量计
科氏力质量流量计科氏力质量流量计是运用流体质量流量对振动管振荡的调制作用即科里奥利力现象为原理。
一、质量流量测量原理一台质量流量计的计量系统包括一台传感器和一台用于信号处理的变送器。
Rosemount质量流量计依据牛顿第二定律：力=质量×加速度(F=ma)，当质量为m的质点以速度V在对P轴作角速度ω旋转的管道内移动时，质点受两个分量的加速度及其力：(1)法向加速度，即向心加速度αr，其量值等于2ωr，朝向P轴；(2)切向角速度αt，即科里奥利加速度，其值等于2ωV，方向与αr垂直。
由于复合运动，在质点的αt方向上作用着科里奥利力Fc=2ωVm，管道对质点作用着一个反向力-Fc=-2ωVm。
当密度为ρ的流体在旋转管道中以恒定速度V流动时，任何一段长度Δx的管道将受到一个切向科里奥利力ΔFc：ΔFc=2ωVρAΔx (1) 式中，A—管道的流通截面积。
由于存在关系式：mq=ρVA 所以：ΔFc =2ωqmΔx （2）因此，直接或间接测量在旋转管中流动流体的科里奥利力就可以测得质量流量。
二、传感器内是U型流量管，在没有流体流经流量管时，流量管由安装在流量管端部的电磁驱动线圈驱动，其振幅小于1mm，频率约为80Hz，流体流入流量管时被强制接受流量管的上下垂直运动。
在流量管向上振动的半个周期内，流体反抗管子向上运动而对流量管施加一个向下的力；反之，流出流量管的流体对流量管施加一个向上的力以反抗管子向下运动而使其垂直动量减少。
这便导致流量管产生扭曲，在振动的另外半个周期，流量管向下振动，扭曲方向则相反，这一扭曲现象被称之为科里奥利(Coriolis)现象，即科氏力。
根据牛顿第二定律，流量管扭曲量的大小完全与流经流量管的质量流量大小成正比，安装于流量管两侧的电磁信号检测器用于检测流量管的振动。
当没有流体流过流量管时，流量管不产生扭曲，两侧电磁信号检测器的检测信号是同相位的；当有流体流经流量管时，流量管产生扭曲，从而导致两个检测信号产生相位差，这一相位差的大小直接正比于流经流量管的质量流量。
科氏力质量流量计
科氏力质量流量计科氏力质量流量计又称科氏力质量流量计，是运用流体质量流量对振动管振荡的调制作用即科里奥利力现象为原理，以质量流量测量为目的的质量流量计，一般由传感器和变送器构成。
目录科氏力质量流量计缺点信号特性密度测量原理传感器内是U 型流量管质量流量测量原理科氏力质量流量计缺点1）不能用于测量密度太低的流体介质，如低压气体；液体中含气量超过某一值时会显著地影响测量值，到目前为止还没有用CMF成功地测量气液二相流的实际例子。
2）对外界振动干扰较敏感，为防止管道振动的影响，大多数CMF 的流量传感器对安装固定有较高要求。
3）不能用于大管径流量测量，目前还局限于DNISO—DN200mm以下4）测量管内壁磨损腐蚀或沉积结垢会影响测量精度，尤其对薄壁测量管的CMF更为显著。
5）大部分型号的CMF有较大的体积和重量。
压力损失也较大。
6）价格昂贵，约为同n—径电磁流量计的2一5倍或更高。
10.1.3科里奥利质且流f计的应用完管CMF有很多极为宝贵的优点，从侧量原理上看也己比较完善，但由于这种流量计真正得到商用化的时间较短，在应用中目前还存在一些问题和不足之处。
近年来，虽然有些问题经各制造厂家的不断努力，已获得肯定程度的解决，但还有很多问题月前还没法从根本上解决，甚至人们对有些问题的认得还不够。
归纳起来有以下几个方面I.零位漂移问题零位漂移也称零点稳定性，CMF的零点稳定性始终是一个人们特别关注的问题，现在还很难从理论上分析产生零位漂移的真正原因。
从工作原理上看，CMF的特性好像并不受流体特性、流量计结构和安装方式等的影响，但是，大量的应用实践表明事实并非如此。
分析其原因.重要是由于在工作原理的理论模型中有微小振幅貌似和无衰减貌似。
机械振动的非对称性和襄减可能是导致仪表零漂的两个根本原因。
在CMF的应用实践中，边界条件的非对称性是客观存在的，如检测管两端的固定方式、振动管的刚度、双管自振频率的差异、材料的内衰减等等。
科氏力质量流量计的工作原理
科氏力质量流量计的工作原理
科氏力质量流量计，这可真是个神奇的东西啊！你知道它是怎么工作的吗？那就听我慢慢道来。
它就像是一个精准的舞者，在流体的舞台上尽情展现着自己的独特魅力。
当流体流经它时，就如同风吹过一片麦田，会产生奇妙的变化。
想象一下，流体在管道中奔腾流淌，而科氏力质量流量计就如同一个敏锐的观察者，时刻捕捉着流体的一举一动。
它利用科氏力的原理，这科氏力就像是流体世界里的魔法力量。
科氏力质量流量计的测量管就像是流体的跑道，流体在里面欢快地奔跑着。
当流体流动时，测量管会发生振动，就像一根被拨动的琴弦。
而这振动的频率和幅度，可都蕴含着流体的秘密呢！
它不是简单地测量一下流量就完事了，而是深入地去了解流体的每一个细节。
它能精确地测量出质量流量，这可不是一般的厉害啊！这就好比我们能准确地知道一个人身上有多少斤肉，而不是仅仅知道他的体积。
在很多工业领域，科氏力质量流量计都是不可或缺的存在。
它就像一个可靠的伙伴，默默地为生产和工艺提供着准确的数据支持。
没有它，很多过程可能都会变得混乱不堪。
难道你不觉得科氏力质量流量计真的很了不起吗？它以其独特的工作原理，为我们的生活和工业带来了如此大的便利。
它真的是科技的杰作，是人类智慧的结晶啊！它让我们对流体的测量和控制达到了一个新的高度，让我们能够更加高效地利用各种资源。
所以说，科氏力质量流量计，绝对是值得我们好好去了解和珍惜的宝贝！。
科氏质量流量计的工作原理
科氏质量流量计的工作原理1. 什么是科氏质量流量计？你知道吗？科氏质量流量计可真是个聪明的小家伙！它能帮我们精准测量流体的质量流量，听起来是不是很厉害？简单来说，就是让我们知道有多少流体在某一时间内通过了管道。
想象一下，就像你喝饮料一样，流量计能告诉你，啊哈，今天喝了多少可乐！不管是水、油还是化学液体，科氏流量计都能派上用场，真是个万金油。
2. 工作原理2.1 振动的秘密那么，科氏质量流量计到底是怎么工作的呢？这就得提到它里面的一个“摇滚乐队”了！它的核心部分是两个弯管，这两个管子像是吃了兴奋剂一样，能够快速振动。
当流体通过这些弯管时，它们的振动就会受到影响。
想象一下，俩人一起走路，突然一个人推了另一个人一下，那感觉可就不一样了。
流体流过时，它们的质量和速度就会影响管子的振动情况。
2.2 力的变化当流体在管道里流动的时候，流体的质量会对振动产生作用力。
这个力会导致管子发生扭曲，咦，听起来好像有点复杂对吧？其实就是简单的物理现象！根据流体的流动速度和密度，这种扭曲的程度就能告诉我们流体的质量流量。
就像一条鱼在水里游泳，游得快了，水的波动就大，游得慢了，波动就小。
通过测量这些变化，科氏质量流量计能够准确地告诉你，流体的质量流量是多少。
3. 应用场景3.1 各行各业的好帮手科氏质量流量计可是个“全能战士”，在很多行业都有它的身影！在化工行业，它用来监测各种化学液体的流量，确保生产过程稳定；在食品行业，大家也能看到它的身影，保证每一滴牛奶都是经过精确测量的，放心喝就是了；甚至在制药行业，它也能确保药物的准确配比，真是个好帮手！3.2 优点和不足当然，科氏质量流量计也有它的优缺点。
优点嘛，准确性高、响应快、适用范围广，基本上可以应付各种复杂的流体情况。
缺点呢，可能价格有点小贵，而且对某些特定流体（比如含气泡的液体）就不太好使了。
不过，俗话说得好，“没有金刚钻，不揽瓷器活”，这也是没办法的事。
4. 结尾总之，科氏质量流量计真是个了不起的设备，凭借它那独特的工作原理，成为了流体测量领域的明星。
科氏质量流量计文献综述
科氏质量流量计文献综述摘要本文介绍了科氏质量流量计的设计结构和性能特点及其最新发展，并讨论了科氏质量流量计的驱动电路以及信号处理方面的现状和发展。
关键字科氏质量流量计结构设计驱动电路信号处理近十几年来，人们对科氏质量流量计的兴趣在稳步增加。
科氏质量流量计在食品、饮料、化工、制药、石油、天然气等行业获得了广泛的应用。
随着人们的关注，科氏质量流量计的性能也在不断地发展。
其最大的优点是能够直接地测量质量流量，而其他的仪器只能测量体积流量。
科氏质量流量计的高精度、宽量程、重复性也是其在工业领域中获得广泛地应用和快速地发展的进一步原因。
下面结合图1简要地说明科氏质量流量计的工作原理。
图1（a）描述了传输流体的直管的运动。
直管在力F E的作用下以一定的激励频率发生振荡运动。
S1和S2是两个传感器，用于获得测量信号。
如图1（b）所示，当管内的液体开始流动时，在科氏力F C的作用下，直管也会产生一个振荡，且该振荡和流过的质量流量成正比。
通过传感器检测管子的合成振动就可以得到流体的质量流量。
图1图2为典型的科氏质量流量计的装置。
该装置有两只测量管、传感器、激励器组成。
图2中没有展示的是科氏质量流量计的另外两个组成部分外壳和用于信号处理、供电、输入输出控制的电子设施。
一般商用的科氏质量流量计采用磁铁和线圈来提供驱动力以产生振动。
其振幅很小，往往只有几十毫米。
为了减小外部干扰，系统使用两根反向振动的管子来平衡，或者是在一根管子上加装特殊的平衡系统。
由于管子的振幅很小，所以测量装置对外部干扰非常敏感。
为了减少环境的影响和稳定零点的健壮测量，测量系统必须有准确的平衡。
平衡系统越好则测量系统与环境干扰的解耦也越佳。
如果没有足够的平衡系统，内部的振动可能会传递到环境中去，并导致测量的不稳定。
图2科氏质量流量计现在有各种各样的结构设计，如双管式的、单直管式的、单曲管式的、双直管式的等等。
一些设计主要考虑的是通过构造特殊外形的结构的管子来放大科氏效应。
科氏质量流量计原理与现场问题分析报告
结构原理与现场问题分析
杨冬 2014年10月
目录
一、科氏质量流量计的组成结构 二、科氏质量流量计的工作原理 三、科氏质量流量计的优缺点 四、科氏质量流量计的安装使用与维护 五、科氏质量流量计的故障排除
流量检测
➢ 什么是流量？ 流体在单位时间内流过管道或设备某横截面处的数量称为流量。
缺点： 1、零点不稳定形成零点漂移，影响其精确度。 2、不能测量低密度介质和低压气体；液体中含气量超过某一 限制（按型号而异）会显着著影响测量值。 3、对外界振动干扰较为敏感，因而对流量传感器安装固定要 求较高 4、不能用于较大管径，目前尚局限于200mm以下 5、测量管内壁磨损腐蚀或沉积结垢会影响测量精确度 6、压力损失、重量、体积较大，价格昂贵
四、科氏质量流量计的安装使用与维护
安装要求： ✓ 测量液体时，外壳朝下，以避免测量管中积聚气体； ✓ 测量气体时，外壳朝上，以避免管中积聚液体； ✓ 测量浆液时，可以采用旗式安装。 ✓ 传感器两端避免扭曲/应力 ✓ 避免与振动管道连接，无法消除时两端需加金属软管。
四、科氏质量流量计的安装使用与维护
使用注意事项： （1）使用时应保证被测介质充满管道 （2）被测介质中不能有气液二相的流体 （3）避免强电磁场的干扰 （4）对批量控制一般设置小流量切除，常为量程的 0.05% （5）对正常操作压力波动在1MPa以上的建议增加设置压 力补偿参数
日常维护： （1）零点的检查与调整 （2）设置流量和密度校准系数 （3）过程变量、工况参数、报警的检查 （4）密封性能的检查 （5）周期检定和比对
五、科氏质量流量计的故障排除
排除故障的思路： 1、工艺原因（含气、气化、温度、压力、结垢） 2、安装原因（安装错误、接触不良、地线干扰） 3、设置原因（零点标定、参数设置） 4、外部原因（密封泄露、环境温度变化、振动） 5、硬件原因（驱动、测量线圈故障、测量电路故障）
科氏流量计原理
科氏流量计原理
科氏流量计（Coriolis flowmeter）是一种利用科氏力原理测量流体质量流量的仪器。
其基本原理是通过对流体进行振动，在振动的过程中，流体会发生形变并产生科氏力。
科氏力的大小与流体的速度和密度有关。
如果在流体中放置一个管道，并对管道施加振动，则流体在管道中流动时受到振动的影响，产生科氏力。
通过测量产生的科氏力，可以推算出流体的流量。
具体地说，科氏流量计通常由两个平行的弯曲管道组成。
当流体从入口进入这两个管道后，在管道内部施加振动。
随着流体不断流动，由于科氏力的存在，两个管道内的流体运动状态会发生差异，最终导致两个管道之间出现扭转（即科氏效应）。
通过测量扭转的角度和频率，可以计算出流体的流量。
因此，科氏流量计是一种非常准确的流量计量仪器，适用于测量高粘度、易结晶、易沉淀、含悬浮物等各种不同类型的流体。
科式力质量流量计
1.1 科氏力的定义
当质量粒子在以角速度ω旋转的体系中进行直线运动时，其原有直线运动方向将 发生偏离，它的运动轨迹变为一条曲线，如图1-1绿色轨迹所示。对此我们认为有 一个力驱使了质量粒子运动轨迹的改变，这个力就是科里奥利力，简称科氏力。
mv Fc
mv Fc
ω m v Fc
.*
.*
图1-3 弹簧和砝码系统
测量管共振频率fR与流体密度的对应关系如式1-3所示，其中ρfl为液体密度，c为 常数。
fR
= 1⋅ 2π
c mfl + mt
mfl = V ⋅ ρfl
fR = ƒ(ρfl)
mfl：流体质量 mt ：测量管质量 fR ：共振频率
式1-3 流体密度与共振频率的关系
V = 0m/s
V ˃ 0m/s
Fc = -2m * v * ω
式1-1
•
∆ϕ ~ Fc ~ m
式1-2
Fc：科里奧利力；m：质量粒子；v：粒子的运动速度；ω：旋转体的角速度；m˙：质量流量
图1-2 质量流量测量原理
6 科氏力质量流量计
1.3 密度测量原理
科氏力质量流量计除了能够测量流体的质量流量外，还可以测量流体的密度。密度 测量独立于质量流量测量，甚至可以在没有流量时测量。 密度测量原理类同于弹簧和砝码系统，如图1-3所示。我们把测量管比作弹簧，把 流体比作弹簧上悬挂的砝码，当砝码体积不变时，弹簧的共振频率取决于砝码的 密度。(密度越大，质量就越大) 由于右面的砝码比较重，所以弹簧的移动就比较慢。也就是说，当密度增加时共 振频率降低。
编者：陈军
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科里奥利质量流量计介绍
科里奥利质量流量计科里奥利质量流量计(CｏｒioｌiｓMass Flowmeter)简称科氏力流量计，是利用流体在振动管中流动时，将产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理测量的．由于它实现了真正意义上的高精度的直接流量测量,具有抗磨损、抗腐蚀、可测量多种介质及多个参数等诸多优点，现已在石油化工、制药、食品及其他工业过程中广泛应用。
科氏力质量流量计计量准确、稳定、可靠，在需要对流体进行精确计量或控制的场合选用较多，但其售价较高,在不需要精确计量及控制的场合一般选用其他质量流量计代替。
科氏力质量流量计对于液体和气体都可选用,但是在现场应用中，氢气流量的精确测量一般都选用热式质量流量计。
在我国，艾默生高准公司的科里奥利质量流量计已在兰州石化、安庆石化、新疆塔河油田、中国海洋石油等中低压天然气中的流量计量得到良好的应用.2007年末,高准公司的科里奥利质量流量计,顺利通过了中国最权威的原油大流量计量站成都天然气流量分站（CＶＢ）的天然气实流测试,测量精度达到０。
5％,并具有良好的重复性.1 科里奥利质量流量计的工作原理科氏力流量计由传感器和变送器两大部分组成。
其中传感器用于流量信号的检测,主要由分流器、测量管、驱动、检测线圈和驱动、检测磁钢构成,如图1所示。
变送器用于传感器的驱动和流量检测信号的转换、运算及流量显示、信号输出,变送器主要有电源、驱动、检测、显示等部分电路组成.所有流量计都必须人为地建立一个旋转体系,以双“U”型测量管传感器为例，用电磁驱动的方法使“Ｕ”型测量管的回弯部分作周期性的微小振动。
这相当于使“U”型管绕一个固定轴(ＯＯ轴)作周期性时上时下的旋转,其旋转方向周期性的变化，像钟摆一样运动.“Ｕ"型管的出入口段被固定,这样就建立一个以“Ｕ”形管出入口段为固定轴的旋转体系。
传感器力学分析如图2所示。
当测量管向上振动但无流体流过时,运用右手螺旋法则,四指指向旋转方向,则大拇指指向的方向为外加驱动的圆频率ω.当流体流入“U"形管时,由于惯性,流体将反抗“Ｕ”形测量管强加给它的垂直动量的改变:在“U”形管的入口段，在管子向上振动期间，流体将压管子向下，而在“U"形管的出口段,流体将推管子向上,于是测量管被扭曲如图3所示。
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科氏力质量流量计的工作原理和典型结构特性中国计量研究院流量室李旭一、工作原理如图一所示，截取一根支管，流体在其内以速度V从A流向B，将此管置于以角速度ω旋转的系统中。
设旋转轴为X，与管的交点为O，由于管内流体质点在轴向以速度V、在径向以角速度ω运动，此时流体质点受到一个切向科氏力Fc。
这个力作用在测量管上，在O点两边方向相反，大小相同，为：δFc ＝ 2ωVδm因此，直接或间接测量在旋转管道中流动的流体所产生的科氏力就可以测得质量流量。
这就是科里奥利质量流量计的基本原理。
图1 科里奥利力的形成图2 早期科氏力质量流量计二、结构早期设计的科氏力质量流量计的结构如图2所示。
将在由流动流体的管道送入一旋转系统中，由安装在转轴上的扭矩传感器，来完成质量流量的测量。
这种流量计只是在试验室中进行了试制。
在商品化产品设计中，通过测量系统旋转产生科氏力是不切合实际的，因而均采用使测量管振动的方式替代旋转运动。
以此同样实现科氏力对测量管的作用，并使得测量管在科氏力的作用下产生位移。
由于测量管的两端是固定的，而作用在测量管上各点的力是不同的，所引起的位移也各不相同，因此在测量管上形成一个附加的扭曲。
测量这个扭曲的过程在不同点上的相位差，就可得到流过测量管的流体的质量流量。
我们常见的测量管的形式有以下几种：S形测量管、U形测量管、双J形测量管、B形测量管、单直管形测量管、双直管形测量管、Ω形测量管、双环形测量管等，下面我们分别对其结构作一简单介绍。
1． S形测量管质量流量计如图3所示，这种流量计的测量系统由两根平行的S形测量管、驱动器和传感器组成。
管的两端固定，管的中心部位装有驱动器，使管子振动。
在测量管对称位置上装有传感器，在这两点上测量振动管之间的相对位移。
质量流量与这两点测得的振荡频率的相位差成正比。
图3 S形质量流量计结构这种质量流量计的工作原理及工作过程，如图4所示。
图4 无流动时位移传感器的输出当测量管中流体不流动时，两根测量管在驱动力作用下（作用在每根管子上的力大小相等、方向相反）作对称的等振幅运动。
由于管子两端是固定的，在管子中间振幅最大，到两端逐渐减为零。
这时在两个传感器上测得的相位如图4B 所示，由图中可以看出，两传感器测得的相位差为零。
当测量管内流体以速度V 流动时，流体中任意值点的流速，可认为是两个分流速的合成：水平方向Vx及垂直方向Vy（与振动方向相同）。
在恒定流条件下，流体沿水平方向的流速Vx 保持恒定。
从图5中可以看出，管子的进、出口处振幅为零，流体质点垂直移动速度Vx为零；图5 振动管受力分析当流体质点有进口流入图示振动方向的测量管时，流体质点的垂直流动速度为+Vy，同样在流体质点流向出口时，其垂直流动速度为-Vy。
由此可以推出，流体质点在通过振动的测量管时，垂直方向的速度是一个从零逐渐加大，直到中间最大，再逐渐减小到零的过程。
由力学原理可知，速度的变化是由加速度引起的，而加速度是力作用于其上的结果。
根据这个原理，称这个垂直速度变化为科氏加速度Ac，因此作用于流体质量M上的科氏力为Fc＝Mac。
在测量管上与中心距离相等的两点上，作用的科氏力大小相等，方向相反。
此科氏力作用在测量管上，就产生了如图5所示的结果，即在中间点上产生一对力，引起测量管轻微的扭曲或变形。
而实际上在振荡运动时是两根S管同时所受的振荡，其运动方向相反，受力相等，如图6所示。
图6 作用在测量管上的科氏力随着振荡运动的进行，测量管被周期性地分开、靠拢，科氏力也周期性地作用在两根测量管上，通过安装在测量管上的位移创按其A、B，测出由科氏力引起的测量管相对位置的变化，通常转化为测两点的相位差，如图7所示。
这个相位差的大小与质量流量成正比。
图7 位移传感器的输出2． U形测量管质量流量计如图8所示，U形管为单、双测量管两种结构，单测量管型工作原理图8a 单U形管结构图8b 双U形管结构如图9所示，电磁驱动系统以固定频率驱动U形测量管振动，当流体被强制接受管子的垂直运动时，在前半个振动周期内，管子向上运动，测量管中流体在驱动点前产生一个向下压的力，阻碍管子的向上运动，二在驱动点后产生向上的力，加速管子向上运动。
这两个力的合成，使得测量管发生扭曲；在振动的另外半周期内，扭曲方向则相反。
图9 U形管工作原理测量管扭曲的程度，与流体流过测量管的值来质量流量成正比，在驱动点两侧的测量管上安装电磁感应器，以测量其运动的相位差，这一相位差直接正比于流过的质量流量。
在双U形测量管结构中，两根测量管的振动方向相反，使得测量管扭曲相位相差180度，如图10所示。
相对单测量管型来说，双管型的检测信号有所放大，流通能力也有所提高。
图10 测量管变形示意图3．双J形管质量流量计如图11所示，两根J形管以管道为中心，对称分布；安装在J形部分的驱动器使管子以某一固定的频率振动。
图11 J形管质量流量计结构其工作原理如图12所示，当测量管中的流体以一定速度流动时，由于振动的存在使得测量管中的流体产生一个科氏力效应。
此科氏力作用在测量管上，但在上下两支管上所产生的科氏力的方向不同，管的直管部分产生不同的附加运动，即产生一个相对位移的相位差。
图12 J形管工作原理在双J形管测量系统中，两根管在同一时刻的振动方向相反，加大了其上部与下部两直管间的相对位移的相位差。
如图13 所示，在流体不流动时，从A、B 两传感器测得的位移信号的相位差为零。
图13 无流动时测量管振动状态当测量管内的流体流动时，在驱动其振动的某一方向上，科氏力产生的反作用力在测量管上的影响结果如图14所示，管1分开和管2靠近时，管1上部运动加快，下部减慢，管2则在相反的方向上同样上部加快，下部减慢；结果在上部和下部安装的传感器测得的信号之间存在一个相位差，如图15所示。
这个信号的大小直接反映了质量流量。
图14 有流动时测量管振动状态图15 传感器输出信号4． B形管质量流量计如图16所示，流量测量系统由两个相互平行的B形管组成。
被测流体经过分流器被均匀送入两根B形测量管中，驱动装置安装在两管之间的中心位置，以某一稳定的谐波频率驱动测量管振动。
在测量管产生向外运动时，如图17a所示，直管部分被相互推离开，在驱动器的作用下回路L1'和L1''相互靠近，同样回路L2'和L2''也相互靠近。
由于每个回路都由一端固定在流量计主体上，旋转运动在端区被抑制因而集中在节点附近。
图16 B形管质量流量计结构而回路中的流体在科氏力作用下示的回路L1'和L1''相互靠近的速度减慢，而另一端L2'和L2''两回路相互靠近速度增加。
图17 B形管工作时的受力状态在测量管产生向内运动时，如图17b所示，则相反的情况发生。
直管段部分在驱动力的作用下相互靠近，而两断面上的两回路朝相互离开的方向运动。
管道内流体产生的科氏力叠加在这个基本运动上会使L1'和L1''两回路的分离速度加快，而使L2'和L2''两回路的分离速度减小。
通过在端面两回路之间合理的安装传感器，这些由科氏力引入的运动就可用来精确测定流体的质量流量。
5．单直管形质量流量计这种流量计的结构如图18所示，测量系统由一两端固定（法兰）的直管及其上的振动驱动器组成。
图18 单直管质量流量计结构在管中流体不流动时，驱动器使管子振动，管中流体不产生科氏力，A、B 两点受力相等，变化速度相同，如图19b所示。
图19 单直管质量流量计工作原理当测量管中流体以速度V在管中流动时，由于受到C点振动力的影响（此时的振动力是向上的），流体质点从A点运动到C点时被加速，质点产生反作用力F1，使管子向上运动速度减慢；而在C点到B点之间，流体质点被减速，使管子向上的运动速度加快。
结果在C点两边的这两个方向相反的力使管子产生一个变形，这个变形的相位差与测管中流体流过的质量流量成正比。
6．双直管形质量流量计图20 双直管质量流量计结构图20 双直管质量流量计结构相对单直管来说双直管形可减少压力损失，增大传感器感受信号，其实际中的结构如图20所示，驱动器安放与中心位置，两个光电传感器只与中心两侧对称位置上，其中图20a所示结构测量管受轴向力的影响很小。
双直管形质量流量计的工作原理如图21所示，当流体不流动时，光电传感器受到的管子所产生的位移的相位是相同的；当流体介质流过两根振动的测量管时，便产生了科里奥利力，这个力使测量管的振点两边发生相反的位移，振点之前的测管中流体介质使管子振荡衰减，即管子位移速度减慢；振点之后的测管中流体介质使振荡加强，即管子位移速度加快。
通过光电传感器，测得两端的相位差，这个相位差在振荡频率一定时正比与测管中的质量流量。
图21 双直管测量原理7．Ω形测量管质量流量计这种流量计的结构如图22所示，驱动器放在直管部分的中间位置，当管中流体以一定速度流动时，由于驱动器的振动作用，使管子分开或靠近。
图22 Ω形测量管质量流量计结构如图23a，当管子分开时，在振点前的流体中产生的科里奥利力与振动力方向相反，减慢管子的运动速度；而在振点之后管中流体产生的科氏力与振动方向相同，加快管子的运动速度。
当驱动器使管子靠近时，如图23b，则产生相反的结果。
在A、B两点的传感器可测的两处管字运动的相位差，由此可得到流过测管中流体的质量流量。
图23Ω形管质量流量计测量原理8．双环形测量管质量流量计这种流量计有一对平行的带有短直管的螺旋管组成，如图24所示。
在管子的中间位置D装有驱动器，使两根测量管受到周期性的相反的振动，在椭圆螺旋管的两端，与中间点D等距离位置上，设置两个传感器，测量这两点的管子间相对运动速度，这两个相对运动速度的相位差与流过测量管中的流体质量流量成正比。
图24 双环形质量流量计其工作原理简述如下：当测管中流体不流动时，振动力使管子产生的变形，在中间点两边是一样的，传感器处的两测点上，测得的振动位移的相位差为零，当测管中流体流动时，在振幅最大点之前，流体质点由于受到科氏力的作用产生一个与振动方向相反的作用力，而在这点之后产生一个与振动方向相同的作用力，由于在同一时刻两根测量管所受到的作用力大小相等，方向相反，因此反映在两传感器处测点上管子的运动速度得到增大或减小，测量这两点的相位差就可得到通过测量管流体的质量流量。
三、质量流量计结构特性在一个测量系统中，流体质点作用在测量管上的科氏力是很小的，这给精确的测量带来很大的困难。
为使测量管产生足够强的信号，就应加大科氏力对测量管的作用或在同样的科氏力的作用下增大测量管的变形。
ω从原理上讲Fc＝2ωVM，在被测流体一定时，只有加大ω或V，才能提高Fc。