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【摘 要】质量流量计在化工企业是应用很广泛的一种仪表，尤其在石化行业。由于质量流量计造价很高，在有机酸生产企业中考虑到成本等因素安装的没有石化行业广泛，但质量流量计能精确控制尤其是液体的质量，因而目前也在逐渐被接纳并应用。
【关键词】质量流量计；有机酸灌装系统；应用
1 质量流量计工作原理
在有机酸生产过程和贸易结算中，仅测量体积流量是不够的，由于产品质量控制、物料配比测定、成本核算以及生产过程自动调节等许多应用场合的需要，还必须了解流体的质量流量。流体的体积是流体温度、压力和密度的函数。本文主要介绍科里奥利质量流量计的工作原理。
科里奥利质量流量计（简称科氏力流量计）是一种利用流体在振动管中流动而产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理来直接测量质量流量的仪表。 科氏力流量计结构有多种形式，一般由振动管与转换器组成。振动管（测量管道）是敏感器件，有U形、Ω形、环形、直管形及螺旋形等几种形状，也有用双管等方式，但基本原理相同。
下面以U形管式的质量流量计为例介绍。U形管的两个开口端固定，流体由此流入和流出。U形管顶端装有电磁激振装置，用于驱动U形管，使其铅垂直于U形管所在平面的方向以O-O为轴按固有频率振动。U形管的振动迫使管中流体在沿管道流动的同时又随管道作垂直运动，此时流体将受到科氏力的作用，同时流体以反作用力作用于U形管。由于流体在U形管两侧的流动方向相反，所以作用于U形管两侧的科氏力大小相等方向相反，从而使U形管受到一个力矩的作用，管端绕R—R轴扭转而产生扭转变形，该变形量的大小与通过流量计的质量流量具有确定的关系。因此，测得这个变形量，即可测得管内流体的质量流量。
设U形管内流体流速为u，U形管的振动可视为绕O-O为轴的瞬时转动，转动角速度为w，若流体质量为m，则其上所作用的科氏力为
F=2muw*u
式中，F、w、u均为矢量，是按正弦规律变化的。
科氏力流量计能直接测得气体、液体和浆液的质量流量，也可以用于多相流测量，且不受被测介质物理参数的影响。测量精度较高，量程比可达l00：1。但同时量程比与流量和精度也有一定的变化关系。
2 质量流量计的选型及安装
2.1 选型
有机酸生产中要根据实际需要对质量流量计进行选型，比如液体的腐蚀性、对精度的要求、实际流量等等。在质量流量计的选型中还会有对弯管、微弯管和直管传感器的选择，一般也是要根据现场工艺条件来进行。直管和微弯管传感器的特点是：可清净、自排空、易于检查、无堵塞、卫生型；而弯管传感器的特点是：抗干扰能力强、量程比宽、气体应用、贸易结算更可靠。在我公司的有机酸灌装系统中，统一选用弯管传感器，316L 材质，测量精度要求在±0.1%。
2.2 安装
管线中的法兰、阀门、缩径、弯头等都会对管道中的流体产生一定的影响，以流速为基础测量的流量计对直管断都有一定的要求，但是质量流量计与介质的流速没有关系，因此可以忽略直管道的要求。
但是在安装过程中一定要避开有震动的管道处，震动的发生可能要考虑一次谐波、二次谐波的影响、并联或串联时可能的共振、流量计受影响的频率范围等因素。
电磁干扰也是质量流量计安装时要注意的事项，建议安装时距离大的电磁干扰源（比如泵、发电机等）3米以上，以降低电磁干扰所造成的影响。
在最后的管道安装中，要仔细查看流量计与管道的对中，不能发生偏心现象，否则影响测量的准确性。
3 我公司有机酸灌装系统中质量流量计的应用
我公司有机酸灌装系统是由质量流量计、PLC控制系统、积算系统、控制阀门等组成。由于我公司的有机酸产品有大包装和小包装等几种不同类型的称重计量，所以在灌装系统设计中分开来控制。对于大包装的产品灌装（1吨以上），通常在灌装系统中设定所需灌装的重量，然后PLC进行灌装程序的运行，打开控制阀门开始大流量灌装，达到设定值的70～90%后开始小流量灌装，到达设定值后阀门关闭，灌装头回位。在大包装产品的灌装中，称重值是直接从质量流量计中读取，进行批量控制。
由于种种原因，我公司在小包装（30KG以下）产品灌装中，采用了和大包装灌装不同的数据采集方法。小包装灌装不直接从质量流量计中读取累积值，而是通过PLC对流量脉冲信号进行采集，然后通过累积系统对总量累积，当累积值达到后，由PLC控制阀门关闭，从而完成整个灌装程序。
4 系统误差的计算
系统误差的分析，重量信号由质量流量计的输出信号，接入自动控制系统，通过各类包装重量的设置、控制、显示，达到实际重量的交接，误差由现场使用的质量流量计的准确度等级和显示器的合成误差确定。假如质量流量计的误差为±e，显示器的误差为±δ，合成误差为△总，则单次极限合成误差：
质量流量计应用于有机酸液体称重计量的精度与稳定性优于其它各类称重仪表，其与系统的相容性能大幅提高自动化灌装的速度与精度。由于质量质量流量计的价格比较高，但对于价值较高和关键点的物料交接与计量是值得推荐使用的。
参考文献：
[1]厉玉鸣.化工仪表及自动化[M].化学工业出版社，1999.
[2]鲁轲.影响科里奥利质量流量计测量准确度的因素[J].河南化工，2002（5）.
[3]费业泰.误差理论与数据处理[M].机械工业出版社，2005.
【关键词】质量流量计；有机酸灌装系统；应用
1 质量流量计工作原理
在有机酸生产过程和贸易结算中，仅测量体积流量是不够的，由于产品质量控制、物料配比测定、成本核算以及生产过程自动调节等许多应用场合的需要，还必须了解流体的质量流量。流体的体积是流体温度、压力和密度的函数。本文主要介绍科里奥利质量流量计的工作原理。
科里奥利质量流量计（简称科氏力流量计）是一种利用流体在振动管中流动而产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理来直接测量质量流量的仪表。 科氏力流量计结构有多种形式，一般由振动管与转换器组成。振动管（测量管道）是敏感器件，有U形、Ω形、环形、直管形及螺旋形等几种形状，也有用双管等方式，但基本原理相同。
下面以U形管式的质量流量计为例介绍。U形管的两个开口端固定，流体由此流入和流出。U形管顶端装有电磁激振装置，用于驱动U形管，使其铅垂直于U形管所在平面的方向以O-O为轴按固有频率振动。U形管的振动迫使管中流体在沿管道流动的同时又随管道作垂直运动，此时流体将受到科氏力的作用，同时流体以反作用力作用于U形管。由于流体在U形管两侧的流动方向相反，所以作用于U形管两侧的科氏力大小相等方向相反，从而使U形管受到一个力矩的作用，管端绕R—R轴扭转而产生扭转变形，该变形量的大小与通过流量计的质量流量具有确定的关系。因此，测得这个变形量，即可测得管内流体的质量流量。
设U形管内流体流速为u，U形管的振动可视为绕O-O为轴的瞬时转动，转动角速度为w，若流体质量为m，则其上所作用的科氏力为
F=2muw*u
式中，F、w、u均为矢量，是按正弦规律变化的。
科氏力流量计能直接测得气体、液体和浆液的质量流量，也可以用于多相流测量，且不受被测介质物理参数的影响。测量精度较高，量程比可达l00：1。但同时量程比与流量和精度也有一定的变化关系。
2 质量流量计的选型及安装
2.1 选型
有机酸生产中要根据实际需要对质量流量计进行选型，比如液体的腐蚀性、对精度的要求、实际流量等等。在质量流量计的选型中还会有对弯管、微弯管和直管传感器的选择，一般也是要根据现场工艺条件来进行。直管和微弯管传感器的特点是：可清净、自排空、易于检查、无堵塞、卫生型；而弯管传感器的特点是：抗干扰能力强、量程比宽、气体应用、贸易结算更可靠。在我公司的有机酸灌装系统中，统一选用弯管传感器，316L 材质，测量精度要求在±0.1%。
2.2 安装
管线中的法兰、阀门、缩径、弯头等都会对管道中的流体产生一定的影响，以流速为基础测量的流量计对直管断都有一定的要求，但是质量流量计与介质的流速没有关系，因此可以忽略直管道的要求。
但是在安装过程中一定要避开有震动的管道处，震动的发生可能要考虑一次谐波、二次谐波的影响、并联或串联时可能的共振、流量计受影响的频率范围等因素。
电磁干扰也是质量流量计安装时要注意的事项，建议安装时距离大的电磁干扰源（比如泵、发电机等）3米以上，以降低电磁干扰所造成的影响。
在最后的管道安装中，要仔细查看流量计与管道的对中，不能发生偏心现象，否则影响测量的准确性。
3 我公司有机酸灌装系统中质量流量计的应用
我公司有机酸灌装系统是由质量流量计、PLC控制系统、积算系统、控制阀门等组成。由于我公司的有机酸产品有大包装和小包装等几种不同类型的称重计量，所以在灌装系统设计中分开来控制。对于大包装的产品灌装（1吨以上），通常在灌装系统中设定所需灌装的重量，然后PLC进行灌装程序的运行，打开控制阀门开始大流量灌装，达到设定值的70～90%后开始小流量灌装，到达设定值后阀门关闭，灌装头回位。在大包装产品的灌装中，称重值是直接从质量流量计中读取，进行批量控制。
由于种种原因，我公司在小包装（30KG以下）产品灌装中，采用了和大包装灌装不同的数据采集方法。小包装灌装不直接从质量流量计中读取累积值，而是通过PLC对流量脉冲信号进行采集，然后通过累积系统对总量累积，当累积值达到后，由PLC控制阀门关闭，从而完成整个灌装程序。
4 系统误差的计算
系统误差的分析，重量信号由质量流量计的输出信号，接入自动控制系统，通过各类包装重量的设置、控制、显示，达到实际重量的交接，误差由现场使用的质量流量计的准确度等级和显示器的合成误差确定。假如质量流量计的误差为±e，显示器的误差为±δ，合成误差为△总，则单次极限合成误差：
质量流量计应用于有机酸液体称重计量的精度与稳定性优于其它各类称重仪表，其与系统的相容性能大幅提高自动化灌装的速度与精度。由于质量质量流量计的价格比较高，但对于价值较高和关键点的物料交接与计量是值得推荐使用的。
参考文献：
[1]厉玉鸣.化工仪表及自动化[M].化学工业出版社，1999.
[2]鲁轲.影响科里奥利质量流量计测量准确度的因素[J].河南化工，2002（5）.
[3]费业泰.误差理论与数据处理[M].机械工业出版社，2005.