科氏力質(zhì)量流量計(jì)的測量原理及應(yīng)用

摘 要：科氏力質(zhì)量流量計(jì)能直接測量介質(zhì)的質(zhì)量，在工業(yè)生產(chǎn)、計(jì)量交接、經(jīng)濟(jì)核算中得到了廣泛應(yīng)用。它具有測量范圍寬、應(yīng)用范圍廣、測量精度高、可測量多參數(shù)、可直接測量質(zhì)量流量等優(yōu)點(diǎn)。本文簡述了科氏力質(zhì)量流量計(jì)的測量原理結(jié)構(gòu)、安裝注意事項(xiàng)、常見故障及處理方法，為質(zhì)量流量計(jì)的日常維護(hù)提供有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：科氏力質(zhì)量流量計(jì);測量原理;安裝注意事項(xiàng);故障處理方法

1 引言

科氏力質(zhì)量流量計(jì)能直接測量介質(zhì)的質(zhì)量，它具有測量范圍寬、應(yīng)用范圍廣、測量精度高、可測量多參數(shù)、可直接測量質(zhì)量流量等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)、計(jì)量交接、經(jīng)濟(jì)核算中得到了廣泛應(yīng)用。

2 科氏力質(zhì)量流量計(jì)的測量原理和結(jié)構(gòu)

科氏力質(zhì)量流量計(jì)由傳感器和變送顯示器組成。傳感器敏感元件是測量管。測量管的形狀有Ω管形、S形管、直形管等。各種傳感器的工作原理是一樣的：通過激勵(lì)線圈使測量管振動(dòng)，流體在振動(dòng)管內(nèi)產(chǎn)生科氏力，由于測量管進(jìn)出側(cè)所受的科氏力方向相反，所以測量管會(huì)產(chǎn)生扭曲，進(jìn)而產(chǎn)生相位差，通過進(jìn)出側(cè)檢測線圈測出流體流過進(jìn)出側(cè)檢測線圈時(shí)產(chǎn)生的兩個(gè)正弦波間的時(shí)間差，質(zhì)量流量與這個(gè)時(shí)間差成正比，這個(gè)時(shí)間差經(jīng)信號(hào)運(yùn)算處理后可得質(zhì)量流量。變送器把來自傳感器的電信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出與流量和密度成比例的4-20mA電流信號(hào)，變送器也可通過一定的通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)與DCS系統(tǒng)的通訊。

在質(zhì)量流量計(jì)中，測量管在激勵(lì)線圈的激勵(lì)下，以系統(tǒng)的固有頻率作擺振。振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)頻率和管內(nèi)的流體密度的平方根成反比，通過測量振動(dòng)頻率就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)流體密度的測量。在質(zhì)量流量計(jì)的傳感器中裝測溫?zé)犭娮瑁裳a(bǔ)償測量管因溫度變化而引起的剛性變化。

3 科氏力質(zhì)量流量計(jì)的安裝注意事項(xiàng)

①流量計(jì)在搬運(yùn)與運(yùn)輸期間，避免跌落碰撞等過度沖擊。傳感器的兩側(cè)安裝截止閥便于調(diào)零，安裝旁路管線便于儀表拆裝維護(hù)，流量調(diào)節(jié)閥安裝在傳感器的下游，工藝管線在完成吹掃后再安裝傳感器，避免陽光直射傳感器。

②對(duì)于不一樣的測量介質(zhì)，安裝傳感器方式有相應(yīng)要求：測量液體時(shí)，要能夠始終充滿傳感器;測量氣體時(shí)，在傳感器內(nèi)不產(chǎn)生積液;對(duì)于含氣液體，宜采用傳感器垂直安裝方式。

③安裝地點(diǎn)附近不能有變壓器、大功率電動(dòng)機(jī)等磁場較強(qiáng)的設(shè)備，并保持距離，以免受到電磁干擾。

④安裝地點(diǎn)不能有大的振動(dòng)源頭，并應(yīng)加固穩(wěn)定儀表附近管道，工藝管道大的振動(dòng)會(huì)干擾測量，導(dǎo)致測量偏差。

⑤傳感器與管道對(duì)中連接時(shí)不應(yīng)有應(yīng)力存在。

⑥傳感器盡可能安裝到流體靜壓較高的位置，以防止發(fā)生空穴和氣蝕現(xiàn)象。

4 科氏力質(zhì)量流量計(jì)常見故障及處理方法

科氏力質(zhì)量流量計(jì)總體來說運(yùn)行比較穩(wěn)定、維護(hù)量小，但偶爾也會(huì)出現(xiàn)—些故障。下面是筆者維護(hù)科氏力質(zhì)量流量計(jì)總結(jié)出的常見故障及處理方法。

4.1沒有流量顯示或無輸出信號(hào)

變送器或轉(zhuǎn)換器已供電，工藝管道中有流量，但儀表沒有流量顯示或輸出信號(hào)，通常應(yīng)從以下幾方面著手進(jìn)行檢查。

①先觀察儀表有沒有報(bào)警，先按報(bào)警信息提示進(jìn)行檢查和處理。

②科氏力式質(zhì)量流量計(jì)都有驅(qū)動(dòng)線圈，通電后驅(qū)動(dòng)器就會(huì)發(fā)生振動(dòng)，因此傳感器供電及驅(qū)動(dòng)線圈正常應(yīng)該有振動(dòng)感和響聲。

③如果沒有響聲和振動(dòng)感，先檢查供電是否正常，電源是否真的供上。檢查電源輸出板的熔絲是否熔斷。檢查電源輸出板有沒燒現(xiàn)象、傳感器檢測線圈或驅(qū)動(dòng)線圈有沒故障。

④檢查接線是否正確緊固，新安裝儀表的接線是檢查重點(diǎn)，檢查傳感器與變送器之間電纜有沒短路、斷路、接地等故障。

⑤檢查組態(tài)數(shù)據(jù)是否正確，可重新設(shè)置組態(tài)參數(shù)。

⑥硬件故障可分部進(jìn)行檢查。若被測介質(zhì)含氣量太大，請工藝人員配合解決。

4.2零點(diǎn)漂移

質(zhì)量流量計(jì)新裝或回裝投用前應(yīng)進(jìn)行零位調(diào)整，在日常運(yùn)行維護(hù)中，如果發(fā)現(xiàn)零點(diǎn)漂移，應(yīng)進(jìn)行零位調(diào)整。傳感器的應(yīng)力過大或變化、管道振動(dòng)、測量管內(nèi)壁黏附沉積物、測量液體密度與原調(diào)零時(shí)有變化、等都會(huì)引起零漂，傳感器本身也可能零漂。零點(diǎn)調(diào)校步驟如下：

①先通電預(yù)熱，一般需30分鐘。

②打開流量計(jì)前后閥門，讓測量介質(zhì)正常穩(wěn)定流通，關(guān)閉流量計(jì)下游閥，保證流量靜止，保證流量計(jì)滿管。

③用變送器上的調(diào)零按鈕或475手操器進(jìn)行調(diào)零，調(diào)零可反復(fù)做幾次，直至實(shí)際零點(diǎn)在零附近小范圍波動(dòng)。調(diào)零時(shí)把小流量切除值改為零。

④零點(diǎn)標(biāo)定后，根據(jù)需要設(shè)置小信號(hào)切除值，打開下游閥，讓介質(zhì)正常流通。

4.3顯示和輸出波動(dòng)大

顯示和輸出波動(dòng)大時(shí)，檢查驅(qū)動(dòng)電壓的波動(dòng)情況及振動(dòng)頻率是否穩(wěn)定，懷疑驅(qū)動(dòng)放大器不穩(wěn)定時(shí)，可用相同型號(hào)的放大器代換以確定故障。如果阻尼時(shí)間設(shè)定小了，可以適當(dāng)加大。如果流量計(jì)周圍有較強(qiáng)的電磁場干擾，應(yīng)讓流量計(jì)遠(yuǎn)離電磁場干擾或采取屏蔽及接地措施。管道振動(dòng)應(yīng)加固支撐件，支撐件最好固定在水泥墩上。傳感器管道堵塞或有污物積垢，檢查并清洗傳感器。調(diào)整介質(zhì)壓力和流量計(jì)背壓，避免被測液體中夾氣。

4.4測量值不準(zhǔn)

流量顯示不準(zhǔn)確是指顯示流量與實(shí)際流量有較大的偏差，可按以下步驟檢查及處理。

①零點(diǎn)檢查及調(diào)零。

②管道介質(zhì)的實(shí)際工作壓力與設(shè)計(jì)值是否出入太大，是否需要進(jìn)行補(bǔ)償。

③檢查設(shè)置的流量系數(shù)及其他參數(shù)是否正確，否則進(jìn)行更正。檢查變送器有沒有故障及報(bào)警。

④被測介質(zhì)是否處于滿管，或被測介質(zhì)有兩相流狀態(tài)。

⑤檢查工藝管道或者支撐件是否變形，使傳感器受到應(yīng)力的影響。工藝管道有較大振動(dòng)時(shí)，應(yīng)采取固定或支撐措施。

⑥測量管內(nèi)壁結(jié)垢偏差大時(shí)，應(yīng)拆下傳感器吹掃或清洗處理。

4.5與批控器或DCS無信號(hào)連接

①用電流信號(hào)發(fā)生器模擬4-20mA信號(hào)，排除DCS通道故障。

②質(zhì)量流量計(jì)或批控器DCS的通訊電路板故障，需更換新的通訊電路板。

5 結(jié)語

雖然科氏力質(zhì)量流量計(jì)價(jià)格相對(duì)較高，但其技術(shù)先進(jìn)、精度高、性能穩(wěn)定、維護(hù)方便、故障率低，將給企業(yè)帶來長遠(yuǎn)利益，在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。但是，質(zhì)量流量計(jì)有較多因素會(huì)影響數(shù)值偏差和較多故障原因，所以對(duì)于質(zhì)量流量計(jì)的認(rèn)識(shí)需要有全面的認(rèn)知，才能使質(zhì)量流量計(jì)的作用最大化。

參考文獻(xiàn)：

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[2]黃文鑫.教你成為一流儀表維修工.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2018.3。

[3]《石油化工儀表自動(dòng)化培訓(xùn)教材》編寫組.測量儀表.北京：中國石化出版社，2009。

作者簡介：

黃興?。?984.06—），男，廣東湛江人，本科，助理工程師，儀表檢維修主管，專業(yè)方向：儀表自動(dòng)化。

（洛陽三隆安裝檢修有限公司，河南 洛陽 471012）