周州 葉榮明 尹翠玉

1.天津工業(yè)大學(xué)改性與功能纖維天津市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 天津 300387

2.阜寧澳洋科技有限公司 江蘇鹽城 224400

隨著自動化技術(shù)不斷發(fā)展，儀器儀表的精度要求也越來越高。其中對于流量的計(jì)量方面，根據(jù)其測量原理不同，有很多不同的類型，針對不同的介質(zhì)和工藝，企業(yè)需要應(yīng)用不同的自動化儀表，而流量儀表的靈敏度、精確度等參數(shù)直接反映計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，所以選擇合適的流量計(jì)量器具對于保障企業(yè)安全生產(chǎn)具有不可替代的重要作用。

傳統(tǒng)上廣泛采用的計(jì)量工具主要有齒輪流量計(jì)、旋翼式流量計(jì)等。在粘膠纖維行業(yè)，目前二硫化碳的計(jì)量以體積式流量計(jì)為主，而隨著質(zhì)量流量計(jì)的價(jià)格逐漸降低，已經(jīng)不再遙不可及。相反，越來越多的企業(yè)意識到其經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，開始逐步投入使用。

本文針對體積式流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了研究，并在實(shí)際生產(chǎn)中分析了質(zhì)量流量計(jì)在原液車間黃化崗位的應(yīng)用，為粘膠企業(yè)自動化改造提供了參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備

體積式流量計(jì)：橢圓齒輪流量計(jì)，口徑：DN40

質(zhì)量流量計(jì)：科氏力流量計(jì)，口徑：DN40

1.2 測量原理

1.2.1 體積式流量計(jì)測量原理

橢圓齒輪流量計(jì)屬于容積式流量計(jì)一種，其又稱排量流量計(jì)，在流量儀表中是精度較高的一類。它利用機(jī)械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分，根據(jù)計(jì)量室逐次、重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流量體積總量。

1.2.2 質(zhì)量流量計(jì)測量原理

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)（簡稱科氏力流量計(jì)）是一種利用流體在振動管中流動而產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力的原理來直接測量質(zhì)量流量的儀表。

2 結(jié)果與討論

2.1 兩種流量計(jì)的性能分析

2.1.1 體積式流量計(jì)的性能

2.1.1.1 體積式橢圓齒輪流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)

（1）測量旋轉(zhuǎn)流和管道阻流件流速場畸變時(shí)對計(jì)量精確度沒有影響，對前后直管段沒有要求。（2）橢圓齒輪流量計(jì)可用于高粘度流體的測量，流量范圍度寬。（3）具有現(xiàn)場流量直接讀取，顯示清晰，操作方便。

2.1.1.2 體積式橢圓齒輪流量計(jì)缺點(diǎn)

橢圓齒輪流量計(jì)是利用測量元件的組合，以體積的間接法流量的測量，與其他采用速度式推導(dǎo)流量的流量計(jì)相比，橢圓齒輪流量計(jì)具有以下缺點(diǎn)：

（1）測量結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，體積大，笨重。（2）不適用于高低溫場合。（3）橢圓齒輪流量計(jì)只適用潔凈單相流體。（4）測量過程中安全性能差。（5）在測量過程中在測量過程中，流體的流動帶來脈動甚至是管道振動。

2.1.2 質(zhì)量流量計(jì)的性能

2.1.2.1 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)

（1）對示值不用加以理論的或人工經(jīng)驗(yàn)的修正。（2）輸出信號僅與質(zhì)量流量成比例，與液體的物性無關(guān)[1]。（3）安裝簡便。（4）故障率低，同時(shí)便于清洗、維護(hù)與保養(yǎng)。（5）可以測量廣泛的介質(zhì)，如氣體、液體及化工介質(zhì)、造紙黑液、漿體等。（6）精確地測量。（7）調(diào)整和使用很方便，對進(jìn)出口的直管段沒有要求。

2.1.2.2 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)缺點(diǎn)

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)零點(diǎn)不穩(wěn)定形成零點(diǎn)漂移，影響其精確度的進(jìn)一步提高?？评飱W利質(zhì)量流量計(jì)不能用于測量低密度介質(zhì)和低壓氣體；液體中含氣量超過某一限制（按型號而異）會顯著著影響測量值?？评飱W利質(zhì)量流量計(jì)對外界振動干擾較為敏感，為防止管道振動影響，大部分型號科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的流量傳感器安裝固定要求較高[2]。

2.2 兩種流量計(jì)的使用成本分析

以DN40口徑為例，目前兩種流量計(jì)的成本相差不大。在后期維護(hù)上，橢圓齒輪流量計(jì)由于墊片、傳動齒輪等的磨損，需要定期進(jìn)行更換以及校驗(yàn)。頻繁的拆裝，也會導(dǎo)致橢圓齒輪流量計(jì)的誤差變大，而且安裝的方式方法對誤差也有較大的影響。質(zhì)量流量計(jì)由于沒有機(jī)械傳動部件，因此后期維護(hù)成本較低。

2.3 兩種流量計(jì)的使用安全分析

橢圓齒輪流量計(jì)對于介質(zhì)要求較高，當(dāng)齒輪卡住后，在拆卸過程中容易造成二硫化碳的泄漏，由于二硫化碳易燃易爆的特性，對于安全生產(chǎn)形成威脅。而質(zhì)量流量計(jì)內(nèi)部由于沒有可拆卸部件，無須進(jìn)行拆除作業(yè)。因此安全系數(shù)較高。另外，質(zhì)量流量計(jì)可以顯示介質(zhì)的密度，二硫化碳的密度在1．2632g/cm3(20℃)，通過在上位機(jī)上進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)密度低于設(shè)置值的時(shí)候進(jìn)行報(bào)警，防止有水進(jìn)入，確保安全生產(chǎn)[3]。

2.4 兩種流量計(jì)的計(jì)量結(jié)果分析

在年產(chǎn)量為5噸的粘膠纖維生產(chǎn)線上使用質(zhì)量流量計(jì)后。通過對對使用前后共6個(gè)月的數(shù)據(jù)的測量和比較，在化工庫測量方式不變的情況下，車間與化工庫的測量誤差由之前的1．84噸/天減少為0．68噸/天，改造后誤差明顯減少。在年產(chǎn)量為10萬噸 的粘膠纖維生產(chǎn)線上使用后，使用前后共計(jì)6個(gè)月的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，車間與化工庫的測量誤差由之前的2．91噸/天，減少為2．4噸/天。

3 結(jié)語

通過對體積式流量計(jì)和科里奧利質(zhì)量流量計(jì)兩種流量計(jì)的性能、使用成本、使用安全分析和計(jì)量結(jié)果以及經(jīng)濟(jì)效益分析，可以看出科里奧利質(zhì)量流量計(jì)價(jià)格低于橢圓齒輪流量計(jì)，而且使用性能優(yōu)異、流量誤差小、控制安全可靠，總體經(jīng)濟(jì)效益提高，適合在粘膠纖維企業(yè)的應(yīng)用。