科里奥利质量流量计检定中问题分析与处理

张浩（中石化股份公司天津分公司计量中心流量实验室，天津 300271）

科里奥利质量流量计检定中问题分析与处理

张浩（中石化股份公司天津分公司计量中心流量实验室，天津 300271）

科里奥利质量流量计能够直接测量流体的质量流量，由于科里奥利质量流量计集流体力学、机械、电磁技术、光电技术、计算机技术为一体，具有一定的复杂性，因此出现故障时排查故障原因比较困难。通过日常检定积累的一些经验对科里奥利质量流量计的小问题进行分析与处理。

科里奥利力 振动管 信号 零点 密度

科里奥利质量流量计（Coriolis Mass Flowmeter，简称CMF）是利用流体在振动管中流动时，产生与质量流量成正比的科里奥利力，通过测量科氏力，从而测得质量流量的仪表。由于科里奥利质量流量计精度高，且可以直接测得包括质量流量、密度和温度等重要参数，所以被广泛应用于贸易交接、工艺控制等领域。

1 科里奥利质量流量计的工作原理

科里奥利质量流量计分为传感器与变送器两部分，传感器作为测量部分包括测量管、驱动线圈和磁铁、测量线圈与磁铁、电阻温度计、核心处理器等。驱动线圈与磁铁配合使用，使科里奥利质量流量计传感器的测量管发生振动，经线圈驱动，使测量管以其谐振频率进行振动。而测量管两侧安装有检测线圈与磁铁构成的电磁检测器，当测量管振动时，两个检测线圈将持续产生正弦波信号。在没有流量通过时，形成的正弦波的相位差为零。当有介质通过测量管的入口测管和出口测管时，都会产生科里奥利力。这些力会使测量管彼此做相对扭曲振动。由于测量管的扭曲，使入口侧与出口侧的运动不同，因此检测组件上产生的正弦波出现不同步现象，即两个正弦波出现了相位差。而此相位差与质量流量成正比。科里奥利力越大，产生的相位差越大，质量流量也就越大。如图1所示：

图1 科里奥利质量流量计的工作原理

理论上当无流量通过测量管时，所测得的正弦波无相位差。而由于测量管材质、加工工艺、安装应力等无法避免的原因，当无流量通过时，测量管测得的正弦波实际会有较小的相位差，零点由此而产生。为了保证测量基准的准确，在使用时应通过流量计内部零点调整功能，对存在的零点进行修正。

2 实际问题的解决

随着科里奥利质量流量计的广泛应用，我们碰到故障现象也是各种各样，下面结合实际两个案例，进行简单的分析判断，并加以处理。

2.1 密度测量错误

检定一台艾默生DN80流量计时发现误差超差，并出现A102代码报警，对仪表进行检查过程中发现流量计测得密度为1.224g/cm3，而检定介质水的密度应为0.9986g/cm3。首先我们使用375手操器对流量计参数进行排查，没有发现设定错误。测量核心处理器接线柱2与3、2与4之间电阻在（20～25）kΩ，3 与4之间电阻为43kΩ，均在合理范围内。检查传感器与变送器连接线没有短接、虚接现象。经分析可能是振动管附着异物，询问送检单位得知该表用于蜡油输送计量，由于仪表拆下后未进行清洗，温度降低后蜡油附着在振动管上，造成振动频率失真，从而测量误差超差。根据蜡油熔点为（45～62）℃，将流量计拆下后使用压力为0.5Mpa过热蒸汽加热吹扫15分钟，然后使用压力为0.5Mpa清水进行清洗，反复清洗直至无杂质流出。该表经检定符合0.2级要求。

2.2 安装应力造成零飘现象

检定一台CMF300M/1700R质量流量计，按照检定规程要求进行预热、调零后进行正常检定工作，当返回大流量点时发现检定数据与第一点检定数据存在较大差异，并随着时间的延长误差逐渐加大，首先检查流量计报警信息，显示流量计运行正常；检查传感器线圈阻值，均在合理范围内；检查流量计运行参数时发现，流量计零点在检定过程中由第一次调零后的0.0051t/h变化为0.215t/h，同时流量计驱动增益为41%，超出15%的正常范围，由此判断该台流量计存在零飘现象。检查流量计测量参数发现没有挂壁等影响零点漂移的情况，将流量计拆卸后，在空管情况下进行零点调整，经20分钟后未发现零飘现象，驱动增益回复正常，确定流量计没有存在硬件问题。再次安装发现流量计法兰与管线法兰之间存在4cm左右的间隙，由此判断，由于法兰之间存在较大距离，在安装时将造成流量计振动管的拉伸，产生一定的安装应力，从而造成流量计的零飘现象。采用加厚垫片进行重新安装，消除安装应力的影响，经调零后该流量计检定合格。

3 结语

随着科学技术的不断发展，科里奥利质量流量计的制造技术日渐成熟，成本逐渐降低，凭借其在流体质量流量和密度测量方面的优良特性。科里奥利质量流量计必将得到更多的使用。我们遇到的问题将越来越多，这就要求我们加强理论学习积极实践，有针对性的进行分析研究，根据仪表具体使用进行正确调试和设置，这样才能保证测量数据的准确可靠，有力保障工艺控制稳定和贸易交接公平。

［1］石油化工自动化设计手册［S］第三版.化学工业出版社，2001.

［2］仪表工试题集.第二版.化学工业出版社，2004.