張浩（中石化股份公司天津分公司計(jì)量中心流量實(shí)驗(yàn)室，天津 300271）

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)檢定中問(wèn)題分析與處理

張浩（中石化股份公司天津分公司計(jì)量中心流量實(shí)驗(yàn)室，天津 300271）

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)能夠直接測(cè)量流體的質(zhì)量流量，由于科里奧利質(zhì)量流量計(jì)集流體力學(xué)、機(jī)械、電磁技術(shù)、光電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體，具有一定的復(fù)雜性，因此出現(xiàn)故障時(shí)排查故障原因比較困難。通過(guò)日常檢定積累的一些經(jīng)驗(yàn)對(duì)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的小問(wèn)題進(jìn)行分析與處理。

科里奧利力 振動(dòng)管 信號(hào) 零點(diǎn) 密度

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)（Coriolis Mass Flowmeter，簡(jiǎn)稱CMF）是利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力，通過(guò)測(cè)量科氏力，從而測(cè)得質(zhì)量流量的儀表。由于科里奧利質(zhì)量流量計(jì)精度高，且可以直接測(cè)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(yīng)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(jì)的工作原理

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)分為傳感器與變送器兩部分，傳感器作為測(cè)量部分包括測(cè)量管、驅(qū)動(dòng)線圈和磁鐵、測(cè)量線圈與磁鐵、電阻溫度計(jì)、核心處理器等。驅(qū)動(dòng)線圈與磁鐵配合使用，使科里奧利質(zhì)量流量計(jì)傳感器的測(cè)量管發(fā)生振動(dòng)，經(jīng)線圈驅(qū)動(dòng)，使測(cè)量管以其諧振頻率進(jìn)行振動(dòng)。而測(cè)量管兩側(cè)安裝有檢測(cè)線圈與磁鐵構(gòu)成的電磁檢測(cè)器，當(dāng)測(cè)量管振動(dòng)時(shí)，兩個(gè)檢測(cè)線圈將持續(xù)產(chǎn)生正弦波信號(hào)。在沒(méi)有流量通過(guò)時(shí)，形成的正弦波的相位差為零。當(dāng)有介質(zhì)通過(guò)測(cè)量管的入口測(cè)管和出口測(cè)管時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生科里奧利力。這些力會(huì)使測(cè)量管彼此做相對(duì)扭曲振動(dòng)。由于測(cè)量管的扭曲，使入口側(cè)與出口側(cè)的運(yùn)動(dòng)不同，因此檢測(cè)組件上產(chǎn)生的正弦波出現(xiàn)不同步現(xiàn)象，即兩個(gè)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(jì)的工作原理

理論上當(dāng)無(wú)流量通過(guò)測(cè)量管時(shí)，所測(cè)得的正弦波無(wú)相位差。而由于測(cè)量管材質(zhì)、加工工藝、安裝應(yīng)力等無(wú)法避免的原因，當(dāng)無(wú)流量通過(guò)時(shí)，測(cè)量管測(cè)得的正弦波實(shí)際會(huì)有較小的相位差，零點(diǎn)由此而產(chǎn)生。為了保證測(cè)量基準(zhǔn)的準(zhǔn)確，在使用時(shí)應(yīng)通過(guò)流量計(jì)內(nèi)部零點(diǎn)調(diào)整功能，對(duì)存在的零點(diǎn)進(jìn)行修正。

2 實(shí)際問(wèn)題的解決

隨著科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的廣泛應(yīng)用，我們碰到故障現(xiàn)象也是各種各樣，下面結(jié)合實(shí)際兩個(gè)案例，進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析判斷，并加以處理。

2.1 密度測(cè)量錯(cuò)誤

檢定一臺(tái)艾默生DN80流量計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)誤差超差，并出現(xiàn)A102代碼報(bào)警，對(duì)儀表進(jìn)行檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)流量計(jì)測(cè)得密度為1.224g/cm3，而檢定介質(zhì)水的密度應(yīng)為0.9986g/cm3。首先我們使用375手操器對(duì)流量計(jì)參數(shù)進(jìn)行排查，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)設(shè)定錯(cuò)誤。測(cè)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(méi)有短接、虛接現(xiàn)象。經(jīng)分析可能是振動(dòng)管附著異物，詢問(wèn)送檢單位得知該表用于蠟油輸送計(jì)量，由于儀表拆下后未進(jìn)行清洗，溫度降低后蠟油附著在振動(dòng)管上，造成振動(dòng)頻率失真，從而測(cè)量誤差超差。根據(jù)蠟油熔點(diǎn)為（45～62）℃，將流量計(jì)拆下后使用壓力為0.5Mpa過(guò)熱蒸汽加熱吹掃15分鐘，然后使用壓力為0.5Mpa清水進(jìn)行清洗，反復(fù)清洗直至無(wú)雜質(zhì)流出。該表經(jīng)檢定符合0.2級(jí)要求。

2.2 安裝應(yīng)力造成零飄現(xiàn)象

檢定一臺(tái)CMF300M/1700R質(zhì)量流量計(jì)，按照檢定規(guī)程要求進(jìn)行預(yù)熱、調(diào)零后進(jìn)行正常檢定工作，當(dāng)返回大流量點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)檢定數(shù)據(jù)與第一點(diǎn)檢定數(shù)據(jù)存在較大差異，并隨著時(shí)間的延長(zhǎng)誤差逐漸加大，首先檢查流量計(jì)報(bào)警信息，顯示流量計(jì)運(yùn)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(jì)運(yùn)行參數(shù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，流量計(jì)零點(diǎn)在檢定過(guò)程中由第一次調(diào)零后的0.0051t/h變化為0.215t/h，同時(shí)流量計(jì)驅(qū)動(dòng)增益為41%，超出15%的正常范圍，由此判斷該臺(tái)流量計(jì)存在零飄現(xiàn)象。檢查流量計(jì)測(cè)量參數(shù)發(fā)現(xiàn)沒(méi)有掛壁等影響零點(diǎn)漂移的情況，將流量計(jì)拆卸后，在空管情況下進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整，經(jīng)20分鐘后未發(fā)現(xiàn)零飄現(xiàn)象，驅(qū)動(dòng)增益回復(fù)正常，確定流量計(jì)沒(méi)有存在硬件問(wèn)題。再次安裝發(fā)現(xiàn)流量計(jì)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(shí)將造成流量計(jì)振動(dòng)管的拉伸，產(chǎn)生一定的安裝應(yīng)力，從而造成流量計(jì)的零飄現(xiàn)象。采用加厚墊片進(jìn)行重新安裝，消除安裝應(yīng)力的影響，經(jīng)調(diào)零后該流量計(jì)檢定合格。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，科里奧利質(zhì)量流量計(jì)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(cè)量方面的優(yōu)良特性。科里奧利質(zhì)量流量計(jì)必將得到更多的使用。我們遇到的問(wèn)題將越來(lái)越多，這就要求我們加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)積極實(shí)踐，有針對(duì)性的進(jìn)行分析研究，根據(jù)儀表具體使用進(jìn)行正確調(diào)試和設(shè)置，這樣才能保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(dòng)化設(shè)計(jì)手冊(cè)［S］第三版.化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

［2］儀表工試題集.第二版.化學(xué)工業(yè)出版社，2004.