浅析质量流量计

郭洪荣

摘 要：随着自动化技术的日益成熟和快速发展，现在企业中用于测量流量的仪表种类也越来越多，根据实际测量介质合理的选择计量流量计是至关重要。在当前严峻经济形势下，计量的准确直接影响着企业的经济效益，决定着企业的存亡。这就要求公司计量管理人员一定要深入了解每种流量计量仪表的性能。下面我详细的阐述一下质量流计量的类别、测量方法、工作原理、适用范围及优缺点。

关键词：质量流量计  测量方法  工作原理  适用范围  优缺点

中图分类号：TE763 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（a）-0227-01

目前，计量流量的仪表种类多种多样，按照测量原理分为测量流体的体积和测量流体的质量两种形式。流体的体积通常指的是流体温度和压力构成的一个函数，它是一个因变量。测量流体体积的流量计常用的是标准式孔板流量计、楔形流量计、电磁流量计、涡轮流量计、转子流量计、超声波流量计一体化V锥流量计、涡街流量计和椭圆齿轮流量计等。而当今大多数企业中对生产过程控制数据、成本核算和对外贸易结算等均采用质量来进行计量核算。例如我们公司，生产过程中的重要数据、产品的产量甲醇、精苯、焦油的数据计量均采用质量来进行核算的，因为只有统计数据的准确可靠，才能为企业生产、经营决策提供可靠、有效信息，才能真正实现“一切用数据说话”。质量流量计的诞生，是流量测量技术飞跃的重要标志。质量流量计利用流体的质量是一个不随任何时间、空间温度、压力的变化而变化的量这种原理直接测量质量流量。质量流量计的诞生，是流量测量技术飞跃的重要标志。

质量流量计的测量原理是并通过测量分体分子带走的分子质量多少而得出流体的流量，采用感热式的测量方法。因为感热式测量不会因气体的温度、压力变化而影响测量结果，比起其他的流量计测量数据更加具有准确性、快速性、可靠性、高效稳定性及灵活性。质量流量计在石油加工、化工企业中已经得到了广泛应用和推广，它的准确测量得到了用户的高度认可。

质量流量计的测量方法大体分为间接和直接两种。间接式测量方法指的是通过测量体积流量和流体密度，再通过计算最终得到质量流量，直接式测量方法则是通过检测元件直接检测出流体的质量流量。我公司对外计量均采用直接式测量方法。

间接式质量流量计是通过体积流量计和密度计或两个不同类型的体积流量计进行组合实现质量流量的测量。它有体积流量计与体积流量计、体积流量计与密度计和节流式流量计与密度计的三种组合形式。

直接式质量流量计是通过输出信号直接反映出所测物质的质量流量，温度、压力、密度的变化对测量结果没有任何影响，主要有差压式质量流量计、热式质量流量计和科里奥利质量流量计三种形式。

差压式质量流量计：利用马格努斯效应为基础，实际应用中再次采用孔板和定量泵组合形式完成质量流量的测量。一般常见的的两种结构是双孔板与定量泵的组合及四孔板与定量泵的组合方式。

由于当时双孔板质量流量计存在局限性，如必须采用两个定量泵，且要求定量泵的流量必须大于主管道的流量，所以，又进一步提出了改进方案-一个定量泵和四个孔板的组合。但是这种测量方法仅仅适用于测量液体的质量流量。

热式质量流量计基本原理：充分利用外部热源对管道内的被测流体进行加热，且热能跟随流体一起流动，通过测量因流体流动而造成的热量（温度）变化来反映出流体的质量流量。这种流量计大多数用于较大气体流量的测量。

科里奥利质量流量计（简称科氏力流量计）是一种能够直接精密地测量出流体质量流量的新颖仪器仪表，它通过利用流体在振动管中流动而产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理来直接测量出气体、液体和浆液的质量流量，而且不会被测介质物理参数限制。

科氏力流量计结构一般由振动管与转换器组成。振动管（测量管道）有U形、Ω形、环形、直管形及螺旋形等几种形状，也有用双管等方式，是一种敏感器件，但基本原理是相同的。以采用两根并排的U形管结构主体为例，通过让两根管的回弯部分相向微微振动起来带动两侧的直管跟着振动，出现它们会同时靠拢或同时张开的现象，也就是实现两根管同步对称的振动。流体通过U形管固定的两个开口端流入和流出。在U形管的顶端安装了电磁激振装置，目的是用于驱动U形管，使其以O-O为轴且铅垂直于U形管所在平面的方向按固有的频进行振动，迫使管中流体一直在沿着管道流动，同时又跟着管道作垂直运动，这时流体将会受到科氏力的作用，同时U形管将受到流体的反作用力。因为流体在U形管两侧的流动方向相反，所以作用于U形管两侧的科氏力大小相等方向相反，从而使U形管受到一个力矩的作用，管端绕R—R轴扭转而产生扭转变形，该变形量的大小与通过流量计的质量流量具有确定的关系。因此，测得这个变形量即是测得管内流体的质量流量。实践证明遵循质量手恒定律的原理，用质量（如千克）作单位的流量计比用容积（如立升或立方米）作单位的容积式流量计要准确和恒定。

我公司与唐山考伯斯开滦碳素化工有限公司（简称：考伯斯）、唐山中浩化工有限公司（简称：中浩）两家公司涉及对外贸易结算的计量，为了确保计量数据准确、有效，确保公司利益、避免引起计量纠纷，所以在流量计的选型上下了很大的功夫，对不同的测量介质选择了不同型号的流量计，例如纯苯、甲醇、污水、焦油选用质量流量计，而蒸汽、煤气、氮气、解析气、氢气（驰放气）等选用标准化孔板和一体化V型锥流量计。

所有的仪器仪表自身都存在优点和缺点，质量流量计也不例外，它具有不受压力、温度、密度及流速分布等的局限，对其不敏感，不影响测量的准确性;安装方式简单便捷，可以随意调动各种尺寸的传感器管子进、出口的安装方向，更加方便于用户使用;可以实现直接测量流体的质量，达到更加高精度的流量测量，减少企业不必要的损失;管路内不存在电极污染及无可动部件等问题，从而降低了仪器仪表的故障率，同时便于日常的清洗、维修维护与保养;测量的范围广泛，可以精确测量出气体、液体、化工介质（甲醇、精苯、焦油等）、造纸黑液及浆体等很多的介质的质量流量，同时还可以精确地测量低流速气体;具有良好的抗腐蚀、防污、防爆等性能。但仍存在着一定的缺点：零点不太稳定，存在着零点漂移，对精确度有一定的影响，有待进一步改进提高;不适合用于测量低密度介质和低压气体的质量流量测量;对外界振动干扰较为敏感，所以大部分型号流量传感器对安装固定得要求较高，其目的是为了防止管道振动的影响。

随着社会科技的不断发展进步，自动化仪表也在不断的进行改进，未来将会有更多精确计量流量的仪表出现，所以根据测量介质选择合适型号的流量计是非常重要的，只有选对型号才能保证测量数据的精确、有效，从而保障企业的经济效益。

参考文献

[1] 朱志宏.浅谈仪器仪表的科学化选型[J].经济技术协作信息，2006（7）.

[2] 于斌，秦贞臻，刘红.热式质量流量计两种工作原理比较[J].工程技术信息，2011（1）.

[3] 姚建萍.科氏力质量流量计的工作原理及应用[J].工程技术机械、仪表信息，2004（3）.

[4] 郝瑞云.科里奥利质量流量计的工作原理[J].工程技术机械、仪表信息，2003（7）.endprint