鄭云橋

（佳木斯市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)檢測(cè)中心，黑龍江 佳木斯 154000）

0 引言

目前，關(guān)于科里奧利質(zhì)量流量計(jì)檢定誤差分析的相關(guān)研究工作仍處于初級(jí)階段，相關(guān)計(jì)量?jī)x器校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)并未形成完整地檢定誤差分析體系，仍有大量的不確定因素，不利于儀器校準(zhǔn)效率的提高，更難以減少具體檢定工作中的失誤。

1 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)

1.1 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)使用現(xiàn)狀

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是利用科里奧利力原理，流體在直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)處于—旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科氏力的原理制造的直接式質(zhì)量流量?jī)x表。CMF 在我國(guó)的應(yīng)用起步較晚。從20 世紀(jì)80 年代中期開(kāi)始，隨著成套設(shè)備引進(jìn)和進(jìn)口儀器的少量開(kāi)始，到一定數(shù)量的單臺(tái)進(jìn)口需要進(jìn)行技術(shù)改造，科里奧利質(zhì)量流量計(jì)廣泛應(yīng)用于石油化工、糧食、冶金等行業(yè)。從20 世紀(jì)80 年代中期開(kāi)始，隨著成套設(shè)備引進(jìn)和進(jìn)口儀器的少量開(kāi)始，到一定數(shù)量的單臺(tái)進(jìn)口需要進(jìn)行技術(shù)改造，科里奧利質(zhì)量流量計(jì)廣泛應(yīng)用于石油化工、糧食、冶金等行業(yè)[2]。其是目前世界上最先進(jìn)的流量測(cè)量?jī)x器之一。

1.2 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)原理和結(jié)構(gòu)

質(zhì)量流量測(cè)量系統(tǒng)包括用于信號(hào)處理的傳感器和發(fā)射機(jī)?？评飱W利質(zhì)量流量計(jì)基于牛頓第二定律：力=質(zhì)量×加速度（F=ma），當(dāng)質(zhì)量m質(zhì)點(diǎn)速度V P軸的旋轉(zhuǎn)角速度ω，粒子移動(dòng)。受兩個(gè)分量加速度及其力的影響。加速度、向心加速度r的大小等于2ωr，對(duì)P軸；切斷向角速度，科里奧利加速度等于2ωv，方向與r垂直。復(fù)合運(yùn)動(dòng)，科里奧利力Fc=2ωvm作用于粒子的方向，及管道粒子的反向力Fc=-2ωvm。

目前，產(chǎn)品取代了管道振動(dòng)，即測(cè)量薄壁管固定兩端，在測(cè)量管共振的中點(diǎn)或接近共振頻率，或興奮的更高的諧波頻率，管中的流體流動(dòng)產(chǎn)生科里奧利力，導(dǎo)致相反的方向偏轉(zhuǎn)的前后半分的測(cè)量管和光學(xué)或電磁方法均被探測(cè)為偏轉(zhuǎn)。要得到質(zhì)量流量，就要記錄流體的密度影響測(cè)量管的振動(dòng)頻率，并且與密度有一定的關(guān)系，所以CMF 也可以測(cè)量流體的密度。

2 檢定過(guò)程

2.1 檢定前準(zhǔn)備

質(zhì)量流量計(jì)放置在合適的位置后，要保證其處于無(wú)泄漏的狀態(tài)下，打開(kāi)入口閥和出口閥，然后打開(kāi)泵，使液體流過(guò)排氣過(guò)濾器，然后通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)入側(cè)流，最終返回水池。它是處于循環(huán)狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)裝置，遙控器的流量控制變頻器的壓力大小，直到流量達(dá)到控制裝置的標(biāo)準(zhǔn)。一般來(lái)說(shuō)，流量控制上限運(yùn)行10 min，此時(shí)，系統(tǒng)中的氣體被排出，流量、溫度和壓力也可以隨之穩(wěn)定下來(lái)。

2.2 開(kāi)始檢定

在循環(huán)運(yùn)行的情況下，應(yīng)首先使用變頻器調(diào)節(jié)流量，使流量在測(cè)試點(diǎn)穩(wěn)定循環(huán)，然后設(shè)置平衡點(diǎn)，刪除計(jì)數(shù)器的原有數(shù)據(jù)，計(jì)時(shí)器從側(cè)面啟動(dòng)，同時(shí)注意要同步開(kāi)關(guān)，以便隨時(shí)記錄顯示在顯示屏上的流量計(jì)的流量（脈沖），然后用定時(shí)器控制開(kāi)關(guān)進(jìn)行換向，迅速使液體的切向分支。注意同步開(kāi)關(guān)控制天平顯示，關(guān)閉計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)[3]。通過(guò)將顯示的數(shù)據(jù)與儀表的脈沖值進(jìn)行比較，可以計(jì)算出流量計(jì)的精度。最后，用定時(shí)器控制電氣開(kāi)關(guān)，打開(kāi)下球閥將液體吸入，排空后關(guān)閉下球閥，便于下一次檢查。

3 影響流量計(jì)檢定誤差的因素

3.1 安裝問(wèn)題

在流體流經(jīng)管線時(shí)，質(zhì)量流量計(jì)可根據(jù)產(chǎn)生振動(dòng)的科里奧利原理來(lái)進(jìn)行測(cè)量和檢定。在這里要注意質(zhì)量流量計(jì)的安裝狀態(tài)這一關(guān)鍵點(diǎn)，它的安裝必須是在無(wú)應(yīng)力的條件下進(jìn)行，而且流量?jī)x安裝需要與管線在同一輸線上。另外，要在質(zhì)量流量計(jì)傳感器的附近做一個(gè)支撐或卡子，這樣一來(lái)便可消除震動(dòng)噪聲，盡量減少誤差。在實(shí)際生產(chǎn)中也有個(gè)別質(zhì)量流量計(jì)是在安裝好后專(zhuān)門(mén)設(shè)置一個(gè)測(cè)量安裝因子的系統(tǒng)，用來(lái)顯示安裝是否符合要求。例如德國(guó)科隆公司生產(chǎn)的質(zhì)量流量計(jì)，如果安裝不正確，安裝因子超出設(shè)置范圍，應(yīng)立即盡快作出調(diào)整，保證在規(guī)定范圍安裝因子，否則就會(huì)產(chǎn)生誤差[1]。使數(shù)據(jù)讀不準(zhǔn)確，因此挑選的安裝地點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離大變壓器或電機(jī)。在安裝時(shí)，要根據(jù)流體不同性質(zhì)正確判斷選擇安裝的朝向，原則是要始終保持傳感器管子里流體處于充滿狀態(tài)。

3.2 壓力的影響

當(dāng)工作壓力小于校正壓力時(shí)，傳感器的振動(dòng)管會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正向的誤差，反之相同。在這種情況下，當(dāng)傳感器口徑越大時(shí)作用越清晰。因此不能忽略壓力對(duì)檢定誤差的影響，對(duì)此我們可以嘗試使用增加外部壓力變送器的方法，對(duì)流量作出相應(yīng)的調(diào)整。

3.3 溫度的影響

在測(cè)量液體的質(zhì)量流量時(shí)，實(shí)際濕度的變化對(duì)質(zhì)量影響是微乎其微的，但液體溫度的變化會(huì)受到較大影響，因此流動(dòng)性濕度的變化也會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。可以根據(jù)實(shí)際工作濕度進(jìn)行修正，減少誤差。

3.4 量程比的影響

量程比也是一個(gè)不可忽視的重要因素，因?yàn)閮x表精度不是在所有的實(shí)際流量狀況下都是一成不變的，在實(shí)際操作中，流量和額定流量的差值越大，產(chǎn)生的誤差也越大。

3.5 零點(diǎn)漂移

零點(diǎn)漂移的情況大多出現(xiàn)在質(zhì)量流量計(jì)的使用過(guò)程中。感器選型不合適、安裝時(shí)存在應(yīng)力、被測(cè)流體的物理特性參數(shù)變化等都可能造成零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。在實(shí)際應(yīng)用中，質(zhì)量流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)零可以最大限度地減小工藝溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響[1]。零點(diǎn)設(shè)置允許流量計(jì)對(duì)零流量作出反應(yīng)，并為流量測(cè)量n建立基線。有2 種方法：零點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置和手動(dòng)裝置設(shè)置。一般來(lái)說(shuō)，用手動(dòng)裝置調(diào)零更方便快捷。調(diào)零前，傳感器應(yīng)處于滿管距離，在流量計(jì)調(diào)零過(guò)程中，液體不會(huì)流過(guò)傳感器。否則，會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的零點(diǎn)設(shè)置并影響測(cè)量精度。在調(diào)零過(guò)程中，變送器用于確定LED 是否已打開(kāi)，然后流量計(jì)開(kāi)始連續(xù)識(shí)別。調(diào)零時(shí)間約為20 s 至90 s，調(diào)零后LED 閃爍一次，顯示流量計(jì)正常工作。如果變送器的調(diào)零過(guò)程發(fā)生，流體流量或傳感器管故障，安裝不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致調(diào)零問(wèn)題。如果調(diào)零失敗，LED 會(huì)在1 s 內(nèi)閃爍4 次，這一次必須再次調(diào)零。

4 結(jié)語(yǔ)

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的制造技術(shù)日漸成熟，需要我們?nèi)ヌ剿鞯倪€有很多方面。尤其檢定工作仍然存在著諸多誤差因素，相關(guān)技術(shù)人員仍然任重道遠(yuǎn)，不斷加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，有針對(duì)性地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究，準(zhǔn)確判斷和分析誤差來(lái)源并且能夠給出合適的方案以消除或減小誤差的干擾，提高傳感器的性能，選擇合適的檢定材料，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣才能保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，推動(dòng)檢定誤差工作順利展開(kāi)。