科里奥利质量流量计

一、工作原理及结构

1、工作原理

如图1所示，当质量为m的质点以速度υ在对p轴作角速度ω旋转的管道内移动时，质点受到两个分量的加速度及其力。
a、法向加速度 即向心力加速度α_r，其量值等于ω²r，方向朝向P轴；
b、切向加速度α_t 即科里奥利加速度，其量值等于2ωυ，方向与α_r垂直。由于复合运动，在质点的α_t方向上作用着科里奥利F_c=2ωυ_m，管道对质点作用着一个反向力-F_c= -2ωυ_m。
当密度为ρ的流体在旋转管道中以恒定速度υ流动时，任何一段长度Δx的管道都将受到一个ΔF_c的切向科里奥利力。

式中 A——管道的流通内截面积。由于质量流量计流量即为δ_m，δ_m=ρυA，所以

因此，直接或间接测量在旋转管道中流动流体产生的科里奥利力就可以测的得质量流量，这就是科里奥利质量流量计的基本原理。
然而通过旋转运动产生科里奥利力是困难的，目前产品均代之以管道振动产生的，即由两断端固定的薄壁测量管，在中点处以测量管谐振或接近谐振的频率所激励，在管内流动的流体产生科里奥利力，使测量管中点前后两半段产生方向相反的挠曲，用电磁学方法检测挠曲量以求得质量流量。
又因流体密度会影响测量管的振动频率，而密度与频率有固定的关系，因此质量流量计也可测量流体密度。

2、结构

科里奥利质量流量计由流量传感器和转换器（或流量计算机）两部分组成。图2为流量传感器一例，主要有由测量管及其支撑固定、测量管振动激励系统中的驱动线圈A、检测测量管挠曲的电磁检测探头B、修正测量管材料扬杨氏模量温度影

响的测温组件等组成。转换器主要由振动激励系统的振动信号发生单元、信号检测和信号处理单元等组成；流量计算机则还有组态设定、工程单位换算、信号显示和与上位机通信等功能。

二、技术参数及内容

1、主要技术参数

三、仪表输出及连线

1、仪表输出形式

a、电流输出：4～20mA；电源：13-28VDC，四线制；

b、脉冲输出：0～5KHZ ;电源：13-28VDC；光耦输出>3mA；

c、RS485 接口；

d、HART；

2、电流输出特性

3、0~2kHz脉冲输出特性

4、仪表接线

a、流量计信号输出线电气连接口规格为：M20 ×1.5；也可按用户要求订做；

b、4～20mA 电流输出为四线制；

c、脉冲输出为四线制；

D、485输出为四线制；

5、供电方式

a、在线液晶显示，带输出，外供电源24VDC

流量计的安装调试要求

1、流量计的安装

⑴、质量流量计传感器安装位置的选择

a、安装位置应远离能引起管道机械振动的干扰源，如工艺管线上的泵等。如果传感器在同一管线上串联使用，应特别防止由于共振而产生的相互影响，传感器间的距离至少大于传感器外形尺寸宽度的三倍。

b、传感器的安装位置应注意工艺管线由于温度变化引起的伸缩和变形，特别不能安装在工艺管线的膨胀节附近。如果安装在膨胀节附近，由于管道伸缩会造成横向应力，使得传感器零点发生变化，影响测量准确度。

c、传感器的安装位置应远离工业电磁干扰源，如大功率电动机、变压器等，否则传感器中测量管的自谐振动会受到干扰，速度传感器检测出来的微弱信号有可能被淹没在电磁干扰的噪声中。传感器应远离变压器、电动机至少5 米以上的距离。

d、传感器的安装位置应使管道内流体始终保证充满传感器测量管，且有要求憋压，这就要求安装位置应在管道的低端。

⑵、质量流量计传感器安装方式的选择 传感器的安装方式主要根据流体的相别及其工艺情况确定，有三种安装方式。

a、若被测流体是液体，一般采用外壳朝下安装传感器，避免空气聚积在传感器振动管内，从而达到准确测量质量流量的目的

b、如果被测流体是气体，一般采用外壳朝上安装传感器，避免冷凝液聚积在传感器振动管内。

c、如果被测流体是液体、固体的混合浆液时，将传感器安装在垂直管道上，这可避免微粒聚积在传感器科氏力测量管内。此外，如果工艺管线需要用气体和蒸汽清扫，这种安装方式还可以便于清扫，但这种安装方式较前二种难于固定，且压损较大。

⑶、安装过程中其它注意事项

a、传感器在安装到工艺管线上之前，应首先确认传感器的速度传感器线圈、驱动线圈的直流电阻以及铂电阻温度计的电阻值是否正常。

b、传感器安装法兰要求与管道法兰同轴连接，这样才能减小安装应力，保证测量精度。安装时应保证管道支撑物只支撑工艺管道，禁止用传感器支撑工艺管道。应保证传感器外壳悬空，不与任何物体接触。

c、传感器安装在工艺管线上时应保证管道系统与传感器上游、下游侧各两个位置的稳固支撑物牢固连接，所有螺纹连接处要求紧固，夹紧工艺管道有助于减弱潜在的振动干扰。

d、在安装过程中，应避免利用传感器外壳搬动传感器。

e、在传感器安装位置附近工艺管道线上的阀门或泵都需要有其自己的支撑物，不能用支撑传感器的支撑物来支撑阀门和泵。

f、在传感器的上游、下游应装上断流阀。

g、消除安装应力：在安装传感器时，为了消除安装应力，有效的方法是先配管，将工艺管线及阀门与传感器整体预先安装好，然后吊装，再将其与工艺主管线相焊接。为了使消除应力的效果好，应使传感器、断流阀与工艺主管线处于同一铅垂面内。

⑷、减振

a、在安装传感器时，要选择好合适的安装地点，除了要远离振动源外，为了消除振动对测量的影响，在安装中还要采用支撑杆牢固支撑管道及阀门的方式。支撑杆的下端要求固定在稳固的基础上，上端与管道卡子相配合来支撑工艺管道线。切忌用传感器外壳来支撑传感器及管道线和阀门、泵等。

b、传感器安装后，其外壳应处于自由悬空状态。

2、流量传感器零点漂移及设置零点

a、零点漂移：零点漂移来自流量传感器部分，主要原因有；1）机械振动的非对称性和衰减；2）流体的密度粘度变化，影响前者的因素有；a) 管端固定应力的影响； b)振动管刚度的变化；c)双管谐振频率不一致性；d)管壁材料的内衰减。后者影响零位的原因是结构不平衡，因此即使在空管时将双管的谐振频率调整一致，到充满液体时可能产生零漂，同样因粘度引起的振动衰减与频率有关，在流动时亦可能产生零漂。

b、设置零点：调零必须在安装现场管道无振动情况下进行，充满待测流体后运行一段时间后，并让流量传感器排尽气体，然后先关闭流量计出口阀门，再关闭流量计进口阀门，并保证阀门无泄漏，过10秒钟后置零（间隔10秒钟后再次置零，重复操作置零看零点数据是否稳定），只有零点数据是稳定的，才能保证高精度的测量。

五、流量计正常工作环境条件

a、大气气压：86～l06Kpa

b、周围环境温度：-25℃～+55℃

c、周围环境相对湿度：≤95% RH(+25℃)

d、隔爆型流量计可适用于含有ⅡA、ⅡB、ⅡC级T1～T4组爆炸性气体混合物的1区、2区的危险场所；

本安型流量计可适用于含有ⅡA、ⅡB、ⅡC级T1～T4组爆炸性气体混合物的0区、1区、2区的危险场所；

六、仪表误差修正方法

1、流量系数修正

a、在极大流量检定时，标准器给出的标准值为Q_标；b、同时被检流量计的读数为Q_表；c、按SET键读出仪表当前的流量参数C1_(旧)；d、按公式C1_(新)=C1_(旧)×Q_标/Q_表,计算出新的流量系数C1_新；e、然后将新的流量系数替代原有的流量系数C1_(旧)。

七.参数设置及保存方法

1、传感器零点设置：

a、流量传感器操作：关紧阀门等10秒钟后，同时按“←”“→”键一秒，显示零点校准，按“←”键确认； 2、流量计累积流量清零

在流量主界面显示状态下，按→键小于一秒进入菜单目录，按“↓或↑”进入系统组态，按→键进入，按↓或↑选择累计管理，按→键进入，按↓或↑根据界面提示操作，按“←”选定清累计；

3、流量计参数设置及修改保存 a、在流量主界面显示状态下，按→键小于一秒进入菜单目录，按“↓或↑”进入所属菜单，按↓或↑根据界面提示操作（如量程，单位，小信号切除等），按→键进入，按“←”选定确认；

b、根据所进入的菜单层面，连续按“←”小于一秒，退出所属界面并保存；

4、流量计参数操作

按键操作：“→”键进入/确认，“↓或↑”键选择/修改，“←”键返回/设定；

主菜单→基本组态+系统组态+仪表校准+仪表检验+详细组态（流量界面下隐藏）

基本组态→流量单位+流量分辨率+总量单位+总量分辨率+阻尼时间+密度单位+密度分辨率+密度阻尼+显示选择+版本号

系统组态→语言+信号处理+频率输出 + RS485+HART地址+清累计+恢复出厂设置+显示刷新

仪表校准→零点校准+4~20mA校准+温度校准+密度校准

仪表校验→4~20mA校验+频率输出校验

详细组态→口径+刻度流量+刻度流量单位+脉冲当量+脉冲当量单位+传感器系数+线性处理+流量温度补偿+实测零点+驱动阈值+驱动增益+相位差上限+参考密度允许L+M+H+保存出厂设置+密码保护+密码查询

九、流量计常见故障及处理方法

1、当被测介质流速为零时，流量计瞬时流量值不为零，主要原因有：

a、流量传感器置零点未按要求操作（比如阀门没关紧）；

b、流量计长期运行，其传感器内部应力释放产生微变；

处理方法：参照流量计置零的方法处理。

c、管道振动；

处理方法：参照流量计安装调试要求处理。

2、计量误差大，主要的原因有：

a、流量量传感器零点未置好；

处理方法：参照流量计置零的方法处理。

b、管道振动；

处理方法：参照流量计安装调试要求处理。

c、旁通管道泄漏 ；

处理方法：检查及更换旁通管路。

3、流量计无示值或无发信号，其原因主要有：

a、电源接触不良或脱落 ；

处理方法：应检查连接导线之间连接是否完好，导线是否导通，外供电源是否正常。

b、流量计电路损坏；

处理方法：返厂修理。

c、显示屏损坏 ；

处理方法：返厂更换。

d、用户信号接收系统故障；

处理方法：检查、排除故障。

4、流量计运行过程中示值一直为零，主要原因有：

a、驱动线圈或拾振线圈损坏或擦边；

处理方法：更换或重新调整线圈位置。

b、驱动或拾振电路不工作 ；

处理方法：更换电路板。

c、被测介质流量太小，低于流量计的最小刻度流量；

处理方法：返厂重新更换小规格流量传感器。

十、特别提示

1、环境要求

流量计使用环境温度为-40度至70度,尽管自身有相当的防护等级，对安装在室外的流量仪表加以相应遮雨及防碰撞措施。