科里奧利質(zhì)量流量計檢定中問題分析與處理

張浩（中石化股份公司天津分公司計量中心流量實驗室，天津 300271）

科里奧利質(zhì)量流量計檢定中問題分析與處理

張浩（中石化股份公司天津分公司計量中心流量實驗室，天津 300271）

科里奧利質(zhì)量流量計能夠直接測量流體的質(zhì)量流量，由于科里奧利質(zhì)量流量計集流體力學、機械、電磁技術(shù)、光電技術(shù)、計算機技術(shù)為一體，具有一定的復雜性，因此出現(xiàn)故障時排查故障原因比較困難。通過日常檢定積累的一些經(jīng)驗對科里奧利質(zhì)量流量計的小問題進行分析與處理。

科里奧利力 振動管 信號 零點 密度

科里奧利質(zhì)量流量計（Coriolis Mass Flowmeter，簡稱CMF）是利用流體在振動管中流動時，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力，通過測量科氏力，從而測得質(zhì)量流量的儀表。由于科里奧利質(zhì)量流量計精度高，且可以直接測得包括質(zhì)量流量、密度和溫度等重要參數(shù)，所以被廣泛應用于貿(mào)易交接、工藝控制等領(lǐng)域。

1 科里奧利質(zhì)量流量計的工作原理

科里奧利質(zhì)量流量計分為傳感器與變送器兩部分，傳感器作為測量部分包括測量管、驅(qū)動線圈和磁鐵、測量線圈與磁鐵、電阻溫度計、核心處理器等。驅(qū)動線圈與磁鐵配合使用，使科里奧利質(zhì)量流量計傳感器的測量管發(fā)生振動，經(jīng)線圈驅(qū)動，使測量管以其諧振頻率進行振動。而測量管兩側(cè)安裝有檢測線圈與磁鐵構(gòu)成的電磁檢測器，當測量管振動時，兩個檢測線圈將持續(xù)產(chǎn)生正弦波信號。在沒有流量通過時，形成的正弦波的相位差為零。當有介質(zhì)通過測量管的入口測管和出口測管時，都會產(chǎn)生科里奧利力。這些力會使測量管彼此做相對扭曲振動。由于測量管的扭曲，使入口側(cè)與出口側(cè)的運動不同，因此檢測組件上產(chǎn)生的正弦波出現(xiàn)不同步現(xiàn)象，即兩個正弦波出現(xiàn)了相位差。而此相位差與質(zhì)量流量成正比?？评飱W利力越大，產(chǎn)生的相位差越大，質(zhì)量流量也就越大。如圖1所示：

圖1 科里奧利質(zhì)量流量計的工作原理

理論上當無流量通過測量管時，所測得的正弦波無相位差。而由于測量管材質(zhì)、加工工藝、安裝應力等無法避免的原因，當無流量通過時，測量管測得的正弦波實際會有較小的相位差，零點由此而產(chǎn)生。為了保證測量基準的準確，在使用時應通過流量計內(nèi)部零點調(diào)整功能，對存在的零點進行修正。

2 實際問題的解決

隨著科里奧利質(zhì)量流量計的廣泛應用，我們碰到故障現(xiàn)象也是各種各樣，下面結(jié)合實際兩個案例，進行簡單的分析判斷，并加以處理。

2.1 密度測量錯誤

檢定一臺艾默生DN80流量計時發(fā)現(xiàn)誤差超差，并出現(xiàn)A102代碼報警，對儀表進行檢查過程中發(fā)現(xiàn)流量計測得密度為1.224g/cm3，而檢定介質(zhì)水的密度應為0.9986g/cm3。首先我們使用375手操器對流量計參數(shù)進行排查，沒有發(fā)現(xiàn)設(shè)定錯誤。測量核心處理器接線柱2與3、2與4之間電阻在（20～25）kΩ，3 與4之間電阻為43kΩ，均在合理范圍內(nèi)。檢查傳感器與變送器連接線沒有短接、虛接現(xiàn)象。經(jīng)分析可能是振動管附著異物，詢問送檢單位得知該表用于蠟油輸送計量，由于儀表拆下后未進行清洗，溫度降低后蠟油附著在振動管上，造成振動頻率失真，從而測量誤差超差。根據(jù)蠟油熔點為（45～62）℃，將流量計拆下后使用壓力為0.5Mpa過熱蒸汽加熱吹掃15分鐘，然后使用壓力為0.5Mpa清水進行清洗，反復清洗直至無雜質(zhì)流出。該表經(jīng)檢定符合0.2級要求。

2.2 安裝應力造成零飄現(xiàn)象

檢定一臺CMF300M/1700R質(zhì)量流量計，按照檢定規(guī)程要求進行預熱、調(diào)零后進行正常檢定工作，當返回大流量點時發(fā)現(xiàn)檢定數(shù)據(jù)與第一點檢定數(shù)據(jù)存在較大差異，并隨著時間的延長誤差逐漸加大，首先檢查流量計報警信息，顯示流量計運行正常；檢查傳感器線圈阻值，均在合理范圍內(nèi)；檢查流量計運行參數(shù)時發(fā)現(xiàn)，流量計零點在檢定過程中由第一次調(diào)零后的0.0051t/h變化為0.215t/h，同時流量計驅(qū)動增益為41%，超出15%的正常范圍，由此判斷該臺流量計存在零飄現(xiàn)象。檢查流量計測量參數(shù)發(fā)現(xiàn)沒有掛壁等影響零點漂移的情況，將流量計拆卸后，在空管情況下進行零點調(diào)整，經(jīng)20分鐘后未發(fā)現(xiàn)零飄現(xiàn)象，驅(qū)動增益回復正常，確定流量計沒有存在硬件問題。再次安裝發(fā)現(xiàn)流量計法蘭與管線法蘭之間存在4cm左右的間隙，由此判斷，由于法蘭之間存在較大距離，在安裝時將造成流量計振動管的拉伸，產(chǎn)生一定的安裝應力，從而造成流量計的零飄現(xiàn)象。采用加厚墊片進行重新安裝，消除安裝應力的影響，經(jīng)調(diào)零后該流量計檢定合格。

3 結(jié)語

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，科里奧利質(zhì)量流量計的制造技術(shù)日漸成熟，成本逐漸降低，憑借其在流體質(zhì)量流量和密度測量方面的優(yōu)良特性?？评飱W利質(zhì)量流量計必將得到更多的使用。我們遇到的問題將越來越多，這就要求我們加強理論學習積極實踐，有針對性的進行分析研究，根據(jù)儀表具體使用進行正確調(diào)試和設(shè)置，這樣才能保證測量數(shù)據(jù)的準確可靠，有力保障工藝控制穩(wěn)定和貿(mào)易交接公平。

［1］石油化工自動化設(shè)計手冊［S］第三版.化學工業(yè)出版社，2001.

［2］儀表工試題集.第二版.化學工業(yè)出版社，2004.