天津石化公司計量（liàng）處  範立勇  張健（jiàn）新

　　科氏力質量流量計由於有著能直接測量質量流量的優點，在我國從90年代初進入工業測量領域以來，應用越來越廣泛。早期的質量（liàng）流量計生產廠家（jiā）都宣稱（chēng）其產（chǎn）品不（bú）受被測介質的密度、溫度、粘度等變化的影響。隨著近幾年的大量應用，發現測量介質的物理參量的變化（huà）對其測量準確度是有影響的。本文主要討論被測（cè）介質壓力的變化對流量計測量準（zhǔn）確度的影響。    

　　一、科氏（shì）力質量流（liú）量計的工作原理（lǐ）

　　科氏力質量流量（liàng）計是（shì）運用流體質量流量對（duì）振動（dòng）管（guǎn）振（zhèn）蕩的調製作（zuò）用即科裏奧利現象（xiàng）為原理，以質量流量（liàng）測量為目的的質量流量計。一般由（yóu）傳感器和變送器組成。
    

    圖1

    圖2

　　如圖1所示。當質量（liàng）為δm的流體質點，以速度V沿管道AB運動，同時，管道AB又以A點為圓心（xīn）以角速度Ω轉動，當該質點做上述複合運（yùn）動時，在任意一點M處，質點具有兩個（gè）加（jiā）速度（dù）分量:向心加速度а_r，方向指向A點；科氏加速度а_k，方向向上（shàng），量值為（wéi）2·Ω·а。為使流體質點具有科氏加速度，需要在а_k方向施加（jiā）一（yī）個大小等（děng）於2·Ω·V·δm的力，這（zhè）個力來自管道，而流體質點反作用於管道上的力就是（shì）科氏力F_C，方向（xiàng）如圖（tú）1所（suǒ）示。
    F_C=2·Ω·V·δm                    (1)
    如圖2所示，若流體（tǐ）密度（dù）為ρ，以（yǐ）速度V沿管道AB流動，設管道橫截麵積為S，則任一段長度為ΔX管道上的科氏力ΔF_C為:
    ΔF_C=-Δm·а_k            (2)
    式中（zhōng）Δm為長度ΔX管道中的流體質量。
    Δm=ρ·S·ΔX
    ΔF_C=-2·ρ·S·ΔX·Ω·V           (3)
    由於上述管道中的（de）流體（tǐ），其（qí）Ω與V的（de）夾角為90°，質量流量q_m=ρSV，
　　有:q_m=ΔF_C/(2·Ω·ΔX)(4)
　　從（cóng）式(4)中可以看出，測量在旋轉管道中流體的科氏力就可以直接測得質量流量。在實際應用中使測量管道做簡諧振動，用振動的方式代替旋轉的方（fāng）式，利用電（diàn）磁或光電的檢測器檢（jiǎn）測科氏力對振（zhèn）動的影響從而測得管道中的質量（liàng）流量。
　　按照傳感（gǎn）器測量管的形狀，質量流量計分（fèn）為直管型和彎管型兩大類。直管型一般尺寸較小，不易積氣，易於清洗，但由於其振動係統剛度大，諧振頻率（lǜ）高（gāo），相位差小，電（diàn）信（xìn）號處理較困難。為了降低諧振頻（pín）率，管壁必須較薄，而較薄的管壁會使耐磨性和抗腐蝕性變差。彎管型的振動係統剛度較低，電信號容易（yì）處理，可選用較厚的測量管壁，其耐磨性和抗（kàng）腐蝕性較好（hǎo），但由於形狀複雜，容（róng）易積存殘渣和氣體，引起誤差（chà），結構尺寸也較（jiào）大。
　　從式(4)中還可以看出，質量流量並不受壓力的影（yǐng）響，隻同（tóng）測量管的幾何形狀和測量係統的振蕩特性（xìng）有關。但實際上，工作壓力的變化會引起測（cè）量管（guǎn）幾何尺寸的改變並對測量係統的振（zhèn）蕩特性產生影響，從（cóng）而引（yǐn）起測量（liàng）誤差。為了實際（jì）證明這一點，我們采用實驗的方法分析（xī）工作壓力的變化對（duì）流（liú）量計（jì）測量準確度的影響（xiǎng）。    

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　　二、工作壓力對流量計測量準確度的影響

　　利用可調節（jiē）工（gōng）作壓力的靜態稱量法水流量標準裝置（zhì）在不同壓力下對同一台流量計進行測試，從（cóng）而得到壓力對流（liú）量計準（zhǔn）確度的影響值。實驗（yàn）選用國（guó）內應（yīng）用較廣的（de）一型彎管型和一型直管型流量計作為被測對象，所用的標準裝置是通過標定的係統，實驗步驟依照JJG897-1995《質量流量計檢（jiǎn）定規程》進行，並參考了ISO10790的（de）有（yǒu）關要求。

　　1.實驗方法
　　按照正常的檢定操（cāo）作安裝好流量計，設（shè）定（dìng）好檢定壓力，在進行完係統預熱，調整流量計的零點（diǎn）後（hòu），進行檢定操作，完成一次（cì）檢定過程後，重新（xīn）設定檢定壓力，在新的檢定壓力下再次進行檢（jiǎn）定操作，直到完成全部實驗壓力點的測試。在全部實驗過程中（zhōng），不對流量計的設置做改動。
　　2.彎管型實驗數據
　　表1為對（duì）一台DN80口徑（jìng）的典型彎管型流量計在不同檢（jiǎn）定壓力下的測試數據，依照流量值對表1數據（jù）進行分析，分別計算在各流量點（diǎn）下流量計的誤差變化得（dé）到表2～表5。
    

　　3.直管（guǎn）型實驗數據
　　表（biǎo）6為對一台DN80口徑的（de）典型直管（guǎn）型流量計在不（bú）同檢（jiǎn）定壓力（lì）下（xià）的測（cè）試數據，同樣依照流量值對表6的數據進行分析，分別計（jì）算在各流量點下的流量計的誤差變化得到表7～表9。
　　從（cóng）表2～表5中可以發現流量計的（de）實際工作壓力每升高0.1MPa流量計會產會-0.12%～-0.17%的附加誤差。也就是說，當工作壓力高於檢定壓力時，每高出0.1MPa流量計（jì）會產生（shēng）約為-0.15%的附（fù）加誤差。而當工作壓力低於檢定壓力時，每降低0.1MPa流量計會產生約為+0.15%的附加誤差。此數值同該儀表的（de）製造商。公布的數據(-0.13%/0.1MPa)基本一致。
    

　　從表7～表9可以發現，流量計實際工作壓力的變化會（huì）產（chǎn）生較（jiào）大的（de）誤差，其變化值遠遠高（gāo）於流量計的標稱準確度，並且這種變化（huà）沒有規律。工作壓力（lì）每變化0.1MPa流量計會產生（shēng）-2.55%～+1.18%的附（fù）加誤差。這在實際應用中是不能接受的（de）。    

　　三、解決壓力（lì）影響的方法

　　應該指出的是，我（wǒ）們此次實（shí）驗選用的流量計，是受壓力影響較大的型號（hào），對其它型（xíng）號（hào）的，特別是（shì）DN50口徑以下的流量計受壓力影響較小。為了避免實（shí）際應用中壓力變化對流量計（jì）測量準確度的（de）影響，可以采取以下方法（fǎ）:
　　1.在（zài）選擇時盡（jìn）量選用受壓力變化影響小的質量流量（liàng）計；
　　2.對（duì）流量計進行在線檢定；在不具備在線檢定條件時，也應使流量計在工作壓力下進行離線檢定；
　　3.對一些受（shòu）壓力影響所產生附加誤差的（de）變化較穩定的流量計，可采用安裝（zhuāng）壓力變送器的方法進行實時的壓力補償計算。