淺談石油化工生產裝置中科氏力質量流量計的應用分析

孫行

（大慶石化公司化工二廠，黑龍江 大慶 163000）

科氏力質量流量計具有優良的性能，測量參數多，測量精度準，測量結果不受流體介質的物性影響，是一種智能化程度非常高的自動化儀表，是世界上最先進的流體介質流量測量儀表之一。

1 科氏力質量流量計的工作原理

U 型管科氏力質量流量計在石油化工生產裝置中應用最廣泛。科氏力質量流量計是以科里奧利效應為工作原理，是一種利用流體在振動管中流動，從而產生與質量流量成正比的科氏力的原理，制作而成的一種直接測量管道內介質流量的測量儀表，科氏力質量流量計主要是由變送器與傳感器兩個部分組成。主體上的傳感器通過法蘭與管道連接，用于對介質流量信號的檢測；而表頭部分的變送器帶有微處理器功能，主要用于傳感器驅動，以及對傳感器傳來的信號進行轉換輸出，最終實現遠傳到控制系統。在科氏力質量流量計的流量管中設置了溫度電極，用于測量流體介質的溫度。U 型管科氏力質量流量計的基本結構比較復雜，如圖1 所示：

圖1 U 型管科氏力質量流量計的基本結構圖

流量計的測量管是由兩根平行的U 型管組成，流體介質從U 型管的一端流入，從U 型管的另一端流出。電磁激振裝置安裝在U 形管頂端，而驅動器由永久磁鐵與激振線圈組成，

用于驅動U 形管，使U 形管按固有頻率垂直于管道振動。在U 型管的兩個直管管端處分別設有一個檢測器，檢測器能夠檢測U 形管管端的位移情況，并監控驅動器的振動情況，檢測器測量出兩個U 形振動管之間存在的振動時間差，然后，測量信號傳輸到轉換器，通過轉換器測出流經傳感器的流體介質的質量流量，達到流量計量的目的。

2 科氏力質量流量計的特點

（1）在石油化工生產裝置中，科氏力質量流量計主要用于直接測量工藝管道內流體介質的質量流量，以及流體介質的密度，并通過帶有微處理器功能的變送器進行遠程信號傳輸。

（2）科氏力質量流量計的計量精度極高，其計量精度在0.2%～0.1%，并具有較好的耐低溫性能。

（3）科氏力質量流量計在石油化工生產裝置中的應用范圍比較廣泛，主要用于測量工藝管道中流經的各種單獨介質的流體、各種漿液、非牛頓流體、有足夠密度的中高壓氣體、高黏度流體、含有微量氣體的液體、懸浮液等，能夠充分滿足石油化工生產裝置對質量流量的計量要求。但是，不能用于測量管道中流經的密度太低的低壓氣體等流體介質，當工藝管道中流體介質中含有氣體時，在含氣量超過某一值時，會明顯地影響科氏力質量流量計的測量值，導致測量結果不準確，因此，科氏力質量流量計不能用于氣液二相流的測量。

（4）在石油化工生產裝置中，應用的科氏力質量流量計對于安裝要求低，因為科氏力質量流量計對應對迎流流速分布不敏感，所以，該儀表對上下游直管段的要求不高。

（5）科氏力質量流量計測量管的振動幅度比較小，由于其通過法蘭螺栓與工藝管道直接連接，可為非活動部件，在流量計管道內部測量管路內沒有可動部件與阻礙件，在生產裝置中，科氏力質量流量計具有運行可靠、操作方便、維修率低、便于維護的特點。

3 科氏力質量流量計的安裝要求

3.1 水平安裝要求

科氏力質量流量計正確的安裝方式要根據石油化工生產裝置工藝管道內流體介質的特性進行選擇，避免工藝管道流經介質中的固體顆粒或氣泡在彎曲的測量管中聚集，因此，要根據流體介質情況采用變送器的外殼豎直向上安裝或豎直向下安裝。當測量液體時，變送器外殼主體朝下，如圖2 水平管道上變送器外殼主體朝下安裝圖所示；當測量含有固體的漿液時，變送器外殼主體朝上，如圖3 水平管道上變送器外殼主體朝上安裝圖所示。但是，科氏力質量流量計的傳感器不能直接懸空安裝在工藝管道上，在質量流量計兩端要使用支架進行固定，以避免該儀表設備在連接處產生過大的應力，造成科氏力質量流量計設備本體開裂損壞。

圖2 水平管道上變送器外殼主體朝下安裝圖

圖3 水平管道上變送器外殼主體朝上安裝圖

3.2 垂直安裝要求

在石油化工生產裝置中，在某些位置，由于工藝管道的分布要求，安裝方式要采用豎直旗式安裝，如圖4 垂直管道上變送器主體旗式安裝圖所示。采用豎直旗式安裝方式要保證工藝管道中的流體介質要自下而上流過科氏力質量流量計，這樣可以使流體介質中夾帶的固體顆粒下沉，其中含有的氣體經測量管上升，避免發生堵塞故障，這種豎直旗式安裝方式可以使測量管內流體介質全部排空，使科氏力質量流量計在測量過程中不受固體結垢的影響。

4 科氏力質量流量計的選型注意事項

選擇科氏力質量流量計的首選要素是性能和可靠性。根據石油化工生產技術參數和生產裝置實際情況，在節約成本和滿足生產需求兩方面進行綜合考慮，優選合適的型號、口徑、材質、操作溫度、壓力等級和安裝方式的科氏力質量流量計，主要需要從以下幾點進行考慮。

（1）對流體介質測量精度的要求，涉及測量精度的方面主要包括流體介質的狀態、需要滿足的最小流量和最大流量、量程利用率等。

（2）對于安全的要求，要根據生產裝置實際情況，可以選擇非防爆型和防爆型。

（3）對材質的要求，主要考慮生產裝置中的工作環境、流體介質的腐蝕性和屬性（包括濃度、溫度、雜質多少），根據腐蝕特性選擇相對應的抗腐蝕材質，保障選擇的質量流量計本體具有抗腐蝕性能，以延長科氏力質量流量計的使用壽命。

（4）對口徑的要求，每個型號的流量計特定口徑都有相對應的流量量程，生產裝置中使用的流量計在滿足對流體介質流量測量的同時，還要考慮流體介質的粘度對測量精度的影響，因為黏度會影響壓損。

（5）對工作壓力和操作溫度的要求，這兩個技術參數影響科氏力質量流量計能否正常使用，以及設備是否能保障生產安全。

（6）對于流量范圍的要求，需要從生產要求、縮徑、壓損、成本等因素進行綜合考慮，選擇最合適安裝于生產裝置的口徑。

（7）對于壓損的要求，在對科氏力質量流量計進行選型時，要壓損是否被整個生產工藝流程所允許，這就需要在壓損和精度二者之間取得平衡，選擇出最合適本生產裝置的口徑。

圖4 垂直管道上變送器主體旗式安裝圖

5 結語

在石油化工生產裝置中，為了更好地使用科氏力質量流量計，需要我們技術人員對流體介質的物理特性、化學特性、工況條件、技術參數、儀表本身等要有全方面地了解，才能使科氏力質量流量計在生產裝置中更好地發揮流量計量的作用。