科式质量流量计简介(简化)

1、a1Coriolis Mass Flow MeterCMF上海一诺集团供稿a2科式质量流量计介绍科式质量流量计原理产业分布及行业水平一诺公司产品简介及品质保证产品选型及应用安装使用中的注意事项a3科里奥利质量流量计是利用科里奥利力效应进行质量流量测量的仪表a4法国科学家，科里奥利（1792-1843）在1835年提出科里奥利力概念物体在匀速转动的参考系中作相对运动，会有一种不同于通常离心力的惯性力作用于物体，这种虚拟的惯性力被称为科里奥利力，其大小和方向可用 2mv表示其中m为物体质量，v为相对速度，为参考系的角速度。a5质量为m的质点以速度在对p轴作角速度旋转的管道内移动，质点受到两个分量的

2、加速度及其力法向加速度 即向心力加速度r，其量值等于2r，方向朝向P轴切向加速度t 即科里奥利加速度，其量值等于2，方向与r垂直由于在质点的t方向上作用着科里奥利Fc=2m，管道对质点作用着一个反向力-Fc= -2ma6当密度为的流体在旋转管道中以恒定速度流动时，任何一段长度x的管道都将受到一个Fc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m，m=A，所以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CMF的基本原理a7零点不稳定形成零点漂移，影响其精确度的进一步提高不能用于测量低密度介质和低压气体液体中含气量超过某一限制（按型号而异）会

3、显着著影响测量值对外界振动干扰较为敏感，为防止管道振动影响，大部分型号CMF的流量传感器安装固定要求较高不能用于较大管径，目前尚局限于150（200）mm以下测量管内壁磨损腐蚀或沉积结垢会影响测量精确度，尤其对薄壁管测量管的CMF更为显着压力损失较大大部分型号CMF重量和体积较大价格昂贵a8直接测量质量流量，有很高的测量精确度可测量流体范围广泛，包括高粘度液的各种液体、含有固形物的浆液、含有微量气体的液体、有足够密度的中高压气体测量管的振动幅小，可视作非活动件，测量管路内无阻碍件和活动件对应对迎流流速分布不敏感，因而无上下游直管段要求测量值对流体粘度不敏感，流体密度变化对测量值得值的影响微小可

4、做多参数测量，如同期测量密度，并由此派生出测量溶液中溶质所含的浓度可同时推算出体积流量，并计算双组分流体成分比a9主要区别在于流量传感器测量管结构上设计创新按测量管形状可分为弯曲形和直形测量管段数可分为单管型、双管型和多管型双管型测量管段的连接方式可分为并联和串联型测量管流体流动方向和工艺管道流动方向间布置方式可分为并行方式和垂直方式a10弯曲形：U字形，字形、B字形、S字形、圆环形、长圆环形等弯曲形测量管的仪表系列比值比直形测量管的仪表多设计成弯曲形状是为了降低钢刚性，因而与直形相比可以采用较厚的管壁，仪表性能受磨蚀腐蚀影响较小但易积存气体和残渣引起附加误差此外，弯形测量管的CMF的流量传感

5、器整机重量和尺寸要比值比直形的大a11直形测量管的CMF不易积存气体及便于清洗。垂直安装测量浆液时，固体颗粒不易在暂停运行时沉积于测量管内。流量传感器尺寸小，重量轻。但钢刚性大，管壁相对较薄，测量值受磨蚀腐蚀影响大。有些型号直形测量管仪表的激励频率较高，在600 1200Hz之间（弯形测量管的激励频率仅40 150Hz之间），不易受外界工业振动频率的干扰。近年国外原主张并生产弯曲形测量管的CMF制造厂，亦竟相开发直形测量管CMF，它有日益增加的趋势。a12测量管段数是流体通过各自振动并检测科里奥利力划分的独立测量管的数目单管型：初期开发的产品是单管式，因易受外界振动干扰影响，后期开发的CMF则

6、多趋向于双管型，单但近年开发又有采用单管型的双管型：双管型可降低外界振动干扰的敏感性，容易实现相位差的测量，目前为绝大多数型号仪表所采用多管型：少见a13并联型：流体流入传感器后经上游管道分流器分成二路进入并联的二根测量管段，然后经与分流器形状相同的集流器进入下游管道。并联型为较多型号仪表所采用。分流器要求尽可能等量分配，但使用过程中分流器由于沉积粘附异物或磨蚀悔改会改变原有流动状态，引起零点漂移和产生附加误差串联型：流体流过第一测量管段再经导流块引入第二测量管段。本方式流体流过两测量管段的量相同，不会产生因分流值变化所引起的缺点，适用于双切变敏感的流体a14平行方式：测量管的布置使流体流动方

7、向和工艺管道流动方向平行垂直方式：测量管的布置与工艺管垂直，流量传感器整体不在工艺管道振动干扰作用的平面内，抗管道振动干扰的能力强a15a16公制通径英制通径额定流量a17有些国内厂家使用（基本精度零点稳定性）更常用的方式， （基本精度）（） （基本精度零点稳定性）a18质量流量密度温度可在此基础上推算体积流量，计算双组分流体组成比a19粘度：利用CMF的压力降与粘度的函数关系辅以差压变送器、做到在线测量压力：利用CMF不同的振动模式与压力的函数关系不同、做到在线测量a20额定流量是25、0.1MPa工况下，使用水做标定，流量计产生0.1MPa压力损失时的流量针对不同密度、粘度的介质，该额定流

8、量需要相应作出调整CMF的压力降随着流体粘度增加而增加高粘度液体在仪表中呈层流流动，压力降和流量呈线线性关系；低粘度时为紊流流动，基本上为平方关系；中等粘度关系线为折线，小流量段呈层流，中高流量段为从层流转向紊流的过渡区流动，n在1与2之间a21温度影响压力影响密度影响粘度影响a22介质温度或环境温度变化会改变测量振动管的杨氏模量（Youngs modulus）影响零漂的结构等各种因素杨氏模量的温度系数可通过补偿减少其影响；零漂影响由于是受振动管几何形状和结构件的非对称性所形成，因此难以减小消除a23液体静压增大会使测量振动管绷紧，产生一个负向偏差压力影响量取决于测量管管径、壁厚和形状小口径仪

9、表由于壁厚管径比大，影响量小；大口径仪表则壁厚管径比小，影响量大校准时压力0.2MPa为基准，CMF100型仪表（口径25mm）压力影响量为-0.03% R/MPa，CMF200型（口径40/50mm）为-0.12%R/MPa；D系列较大，D300型（口径80/100mm）为-1.35%MPa， D600（口径150/200mm）为-0.75%MPaa24以前认为CMF的流量测量性能不受介质密度影响，但近年各方实验说明还是有一定影响，认为误差小于0.5%R，其中有密度影响部分a25 粘度较高的液体会较多吸收科里奥利激励系统的能量，在流动开始时尤甚。这一现象对有些结构设计的CMF可能导致测量暂时

10、停止振动大流量时仪表常数变化a26气体流量的能否测量取决于是否达到规定的质量流量值，由于气体的密度低，必须要在很高的压力和很高的流速下才能达到同一仪表用于测量气体时性能低与于测量液体，这是因为流量处于额定流量百分之几的低流量，是零点不稳定度所起主要作用a27通常，可用来测量气泡小而分布均匀的液体，例如冰淇淋和相似乳化液密度变化大带来谐振频率的改变气泡不平衡使得两根测量管质量不相等a28可测量含有少量固体的液体流量单管型比双管型更合适，因为可以避免分流体上粘附杂物导致改变二路分流量而且，对分流管的磨蚀不均匀也会改变原来的分流比a29使用钛管内层特氟龙涂覆a30科式质量流量计的主要功能科式质量流量

11、计的组成科式质量流量计测量质量流量科式质量流量计测量体积流量科式质量流量计测量密度a31多介质：液体、气体、浆液多变量：质量流量、体积流量、密度、温度a32传感器：检测流量变送器：解算、显示、远传测量数据外围设备：提供附加功能，例如批量控制、增强的密度分析a33流量管驱动部件检测部件温度传感器过程连接分流体接线盒外壳a34弯曲成一定形状的金属管316L不锈钢镍基合金钛合金a35提供振动能量使流量管振动于谐振频率磁铁线圈a36位于流量管的两侧电磁感应提供流量管的速度和位置质量流量正比于两路检测部件输出信号的相位差信号a37PT100铂电阻安装于入口处提供流量管的温度信号a38法兰连接卫生接头a3

12、9分流体将流入的待测介质平均的分配到两根流量管a40连接专用九芯屏蔽电缆a41提供保护a42流量管参考管固定架驱动部件检测部件温度传感器过程连接接线盒外壳a43单直管9级钛合金管a44提供检测和启动部件的安装点与流量管的振动方向相反柔性设计使得能够在有无流量情况下均可保持测量系统的振动平衡a45将测量管和参考管固定到外壳上a46提供振动能量使流量管振动于谐振频率a47线圈在参考管上磁铁位于流量管上质量流量正比于两路检测部件输出信号的相位差a48直管型科式质流量计有两个独立的温度测量电路和四个温度传感器第一个温度测量电路包含一个安装在流量管上的RTD，测量流过流量管的过程介质温度第二个温度测量电

13、路包含三个RTD，其中两个暗转在参考管上，一个安装在壳体上。它们用来补偿因为流量管、参考管、个体温度差异而产生的误差a49法兰卫生接头等a50a51a52现场安装型仪表盘安装型导轨安装型a53a54a55a56双平行管结构两流量管振动平衡、和外界振动隔离过程流体被平均分配到两根流量管驱动部件为流量管提供振动能量a57每个检测部件的输出是一个正弦波这个正弦波反映了两根流量管之间的位置关系a58蓝色波形为入口处检测部件的输出黄色波形为出口处检测部件的输出a59无流量时没有科式力作用两检测部件输出信号同相位a60当有流体流过流量管时，科式力迫使流量管振动状态发生改变，使流量管发生扭曲入口处，科式力阻

14、碍振动，使得入口处的振动相位发生滞后出口处，科式力加剧振动，使得出口处的振动相位发生超前a61由于流量管的扭曲，检测部件输出的正弦波不再同步，而是产生了一定的时间差这个正比于质量流量的时间差在微秒级（数字电路）a62流量刻度系数包含两部分内容一是质量流量和时间差的比率，单位为（g/s/us）一是流量管的温度补偿系数a63流量刻度系数由十个字符组成，其中包含两个小数点，例如：4.27454.75其中前五个数字为流量系数4.2745，每台传感器有自己唯一的系数，本系数预测的的时间差相乘，就可以得到质量流量后三个数字4.75为温度补偿系数a64参考管随流量管振动固定架将参考管、流量管固定到壳体上驱动

15、部件位于参考管中心，提供振动能量a65a66a67当有流体流过流量管时，科式力迫使流量管振动状态发生改变，使流量管发生扭曲与双管型类似，入口处振动相位发生滞后，出口处超前a68a69流量管中流体的体积固定，所以只需测量流量管中流体的质量就可以得到密度a70a71a72a73这里的质量是流量管的质量加上流体的质量刚度是由流量管的材质和管子特性决定的因此，流体密度仅是谐振频率的函数a74a75通过测量周期的方法来得到谐振频率a76a77通常，使用水和空气来做密度校准流量管充满空气，得到K1和D1流量管充满水，得到K2和D2流体密度和振动周期的平方成线性关系a78通过公式可计算得，10817us对应

16、密度0.6842g/cm3a79国际代表厂家水平（结构形式、口径规格、精度稳定性、生产及研发能力）国内代表厂家水平（结构形式、精度稳定性、生产及研发能力）结构形式（传感器）：U型、微弯型、直管型口径规格：10mm至300mm精度稳定性（变送器）：模拟电路和数字电路生产及研发能力（研发团队、装备保证、产能布局、市场支持）a80a81国际代表厂家水平（结构形式、口径规格、精度稳定性、生产及研发能力）美国：代表厂家爱默生（微弯型、U型、10250mm、数字电路和模拟电路0.1、0.2级）德国：代表厂家E+H(微弯型、直管型、 10300mm、数字电路和模拟电路0.05、0.1、0.2级）a82国内代

17、表厂家水平（结构形式、精度稳定性、生产及研发能力）山西：（U型、模拟电路、0.15、0.2级）陕西：（微弯型、U型、模拟电路、0.15、0.2级）a83结构形式（传感器） ：U型、微弯型口径规格：10mm至300mm精度稳定性（变送器）：模拟电路和数字电路、软件开发和DSP数字信号处理、0.1、0.15、0.2级a84U型(DN10DN300mm)微弯型(DN10DN50mm)其他型式（三角型、直管型）a85a86a87a88a89a90a91a92数字电路与模拟电路之区隔（收音机）微弯型和U型（高频率和国产对照）新一代数字滤波软件（DSP技术、抗干扰）硬件保证（高科技设备）0.1级0.2级（

18、0.15级）0.5级a93a94a95a96a97a98老中青综合团队（中青年的软件开发能力、中老年的硬件工艺配置和生产经验）国内外专家组合（美国、俄罗斯合资公司，特殊材料、关键部件的供应，先进经验的消化吸收）众高校联合创新（科大、交大、工大，专业理论支持、人才输送）a99a100a101a102a103a104a105a1061、上海市的先进制造能力和产业链上海市松江厂区上海市黄渡厂区2、北方工业基地的经验支持和成本优势辽宁盘锦厂区3、国外先进制造能力、行业经验和装备材料俄罗斯车里雅宾斯克合资公司美国纽约独资子公司a107液体应用场合气体应用场合a108石化反应釜精确配比（流速和流量）石化炼制过程控制（流速和流量）炼化企业内部计量考核（各工艺段及班组内部交接）在线密度检测（待测介质和水）在线压力检测（结合差压变送器）石化储运计量（原料、半成品及成品库、装车、船、桶）双组分测量（比例关系）a109燃料气化学多组分气纯净气（氢气、氮气和氧气等）双组分气比例测量（流速：小于声速的三分之一压力损失：不要超过