科里奧利質(zhì)量流量計傳感器零點模型研究及應(yīng)用

陳剛

摘要：corioli質(zhì)量測量儀是工業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易領(lǐng)域常用的測量儀器，由兩部分組成：傳感器和發(fā)射機。作為實際生產(chǎn)和貿(mào)易的一部分，一旦流體在振動管中循環(huán)，就會產(chǎn)生與質(zhì)量流量成比例的修正力，從而能夠快速測量諸如質(zhì)量流量、密度和流體溫度等元素。科里奧利質(zhì)量流量計的測量比其他測量驗證手段更精確，測量過程穩(wěn)定安全，但受多種因素影響，測試儀在實際應(yīng)用中也可能出現(xiàn)驗證錯誤，大大降低了質(zhì)量流量計的驗證質(zhì)量新時期corioli質(zhì)量計檢定誤差控制已成為電力化工企業(yè)標準化生產(chǎn)的關(guān)鍵要素。本文在此基礎(chǔ)上研究科里奧利質(zhì)量流量計傳感器零模型的研究與應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：科里奧利;質(zhì)量流量計;傳感器;零點模型研究及應(yīng)用

引言

目前，我國煉油企業(yè)和石油企業(yè)廣泛使用優(yōu)質(zhì)流量計測量煉油貿(mào)易轉(zhuǎn)移和礦山測量。質(zhì)量流量計的性能指標很多，最重要的是儀表的精度、重復(fù)性和零穩(wěn)定性。其中，零穩(wěn)定性反映了流量計測量零流量的能力，可視為消除管道系統(tǒng)中的干涉或最小流量變化的能力。質(zhì)量流量計定期檢查，基本上可以保證測量的準確性。然而，在長期使用期間，零不穩(wěn)定性仍可能對措施產(chǎn)生重大影響。為此，分析了科里奧利質(zhì)量流量計零不穩(wěn)定性對測量誤差的影響，并提出了相應(yīng)的解決辦法。

1基本原理

科里奧氏體流量計基于旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中使用線性運動第一點的mcf力效應(yīng)，由于慣性與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的線性運動偏移，傳感器結(jié)構(gòu)體內(nèi)有兩條平行的u形管， 頂部安裝驅(qū)動線圈，兩端安裝檢測線圈，振蕩管兩端同時安裝的檢測線圈將產(chǎn)生兩組具有不同相位的信號，這兩組信號的相位差異與通過傳感器和計算機的流體質(zhì)量流量成正比 當不同介質(zhì)通過傳感器時，振蕩管的主振蕩頻率不同，并相應(yīng)計算介質(zhì)密度。此外，傳感器振動管上安裝的鉑電阻間接測量介質(zhì)溫度。

2科里奧利質(zhì)量流量計使用現(xiàn)狀

科里奧利質(zhì)譜儀是一種利用科里奧利原理制造的直接質(zhì)量流量儀，其中流體在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中同時沿直線運動，產(chǎn)生與質(zhì)量流量直接成比例的科伊力。CMF在中國的應(yīng)用隨后開始。從1980年代中期開始，隨著少數(shù)設(shè)備的引進和進口，直到一些個別進口需要進行技術(shù)改造，科里奧利質(zhì)量流量計已廣泛用于石油化工、食品和金屬工業(yè)。從1980年代中期開始，隨著少數(shù)設(shè)備的引進和進口，直到一些個別進口需要進行技術(shù)改造，科里奧利質(zhì)量流量計已廣泛用于石油化工、食品和金屬工業(yè)。它是目前世界上最先進的流量測量工具之一。

3傳感器零點建模

如圖1所示，科里奧利質(zhì)量流量計是運用傳感器在固有頻率下的共振替代回轉(zhuǎn)運動，從而獲得科氏力相位差，其核心是振動管的簡諧振動。從振動理論可知，振動模態(tài)存在正交性，且存在無限個模態(tài)，以典型的U型振動管為例，其前5階振動模態(tài)如圖2所示。

圖2（a）為U型振動管基頻的振動模態(tài)。如圖6所示，由振動幅頻特性可知，任一振動模態(tài)對激勵的響應(yīng)滿足下面公式。

其中，A表示激勵幅值;Wi（x，y）表示第i階模態(tài)的形狀系數(shù)，代表振動管上各點在第i階模態(tài)時偏離振動管結(jié)構(gòu)平面的程度;設(shè)處于第i階模態(tài)的振動管上偏離結(jié)構(gòu)平面為1mm的位置點，其Wi=1。Hi（ω）表示第i階模態(tài)對激勵ω的機械放大倍數(shù)。φi表示第i階模態(tài)滯后于激勵的相位差;ξi表示第i階模態(tài)的等效阻尼系數(shù)。當傳感器穩(wěn)態(tài)工作時，振動管將以基頻ω1的模態(tài)和頻率為主振動形式進行諧振，而其余各階模態(tài)則進入受迫振動，所有的模態(tài)都會對基頻的激勵產(chǎn)生響應(yīng)，因此，振動管在基頻激勵下產(chǎn)生的幅值響應(yīng)Z是所有模態(tài)響的疊加。科里奧利質(zhì)量流量計通過振動管兩側(cè)的信號檢測器檢出信號，其位置通常設(shè)置在振動管左右兩側(cè)對稱、且盡可能靠近科氏力最大變形量的位置。由此，我們可以得到科里奧利質(zhì)量流量計傳感器零點的特性：傳感器的零點Δts與主振動頻率f1呈倒數(shù)關(guān)系。由于ω1>0，因此，Δts與K同符號;又因K系數(shù)的符號由振動管的結(jié)構(gòu)決定，所以，傳感器零點的漂移不會發(fā)生符號變化。

4檢定流程

靜質(zhì)量法、靜體積法或標準表法是液體介質(zhì)CMF驗證的三種基本方法。目前，使用靜態(tài)質(zhì)量標準化設(shè)備更為普遍。具體的檢定規(guī)程是：根據(jù)現(xiàn)行的國家檢定規(guī)程進行相關(guān)設(shè)備的安裝，然后將檢定裝置電路、串聯(lián)儀表和流量計連接好，進行通電預(yù)熱，預(yù)熱時間控制在30接下來，在手工操作人員或通信軟件設(shè)備的支持下，檢查流量計參數(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出方法的合理設(shè)計;檢查時采用脈沖輸出方式。隨后，設(shè)備流量將按照qmax、0.5qmax、0.2qmax、qmin和qmax流量點的順序進行控制，此時每個流量點的驗證至少要進行三次。最后，調(diào)整儀器范圍、頻率系數(shù)和流量系數(shù)后，進行檢測壓力優(yōu)化，測試設(shè)備和運行標準流量計，進行標準側(cè)和流量計測量，計算測量誤差，計算流量測量誤差.

5提高測量準確度的方法

零穩(wěn)定性始終存在，為了確保corioles質(zhì)量流量計的累積流量（或瞬時流量）的準確性，總有一個小流量去除功能，即根據(jù)法規(guī)或檢查標準設(shè)置流量點的閾值流量。當流量低于閾值（通常在0.1%到1.0%之間）（流量百分比）時，其功能是不顯示和累積流量，或者可以根據(jù)不同媒體或環(huán)境的需要進行定制。在實踐中，如果不設(shè)定臨界流量，即不去除微小流量，科里奧利質(zhì)量流量計就無法得到很好的應(yīng)用。此外，在進行核查之前，必須先將儀器歸零，歸零的目的是確定流量測量的基線。在設(shè)置為零之前，應(yīng)確保質(zhì)量流量計安裝不受限制，并在70%的最大流量下至少預(yù)熱20-30分鐘，直至流量計量管的溫度與所測介質(zhì)的溫度相符。然后關(guān)閉流量計前后的閥門，使液體充滿管道和計量管道，保持靜止。當測量管中的流體處于非穩(wěn)態(tài)時，在歸零時，會影響質(zhì)量流量計的精確測量。因此，此時必須將閾值流設(shè)置為零，然后在設(shè)置為零后返回到原始設(shè)置。

結(jié)束語

科里奧利質(zhì)量流量計的制造技術(shù)越來越成熟，還有很多其他方面需要探討。特別是，核查工作中仍然存在許多錯誤因素，有關(guān)技術(shù)人員要不斷改進專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，進行有針對性的實驗和研究，準確判斷和分析錯誤的根源，并提出適當?shù)慕鉀Q辦法，還有很長的路要走 選擇適當?shù)尿炞C材料并優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，以確保測量數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，并促進驗證錯誤工作的順利進行。

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