质量流量计基本原理与维护
日期：2009-4-9 22:23:06 来源：中国工控网
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前言
本文主要介绍质量流量计的基本原理以及在日常使用过程中的故障处理，随着现代计量水平的日益提高，流量计也使用得越来越广泛，希望本文对广大用户提供一些帮助。
一、 质量流量计结构原理
在工业生产过程中，有时需要测量流体的质量流量，如化学反应的物料平衡、热量平衡、配料等，都需要测量流体的质量流量。质量流量是指在单位时间内，流经封闭管道截面处流体的质量。用来测量质量流量的仪表统称为质量流量计。
质量流量计由传感器，变送器及数字指示累积器等三部分组成。传感器根据科里奥利效应制成的，由传感管、电磁驱动器、和电磁检测器三部分组成。电磁驱动器使传感器以其固有频率振动，而流量的导入使u形传感器在科氏力的作用下产生一种扭曲，在它的左右两侧产生一个相位差，根据科里奥利效应，该相位差与质量流量成正比。电磁监测器把该相位差转变为相应的电平信号送入变送器，经滤波、积分、放大等电量处理后。转变成与质量成正比的4－20mA模拟信号和一定范围的频率信号两种形式输出。
质量流量计的测量原理以牛顿第二运动定律为基础
F=ma
式中 F－流体作用力； m－被测介质质量； a－加速度。
当流体通过两个平行的测量管时，会产生一个与流速方向横向的加速度及相应的科里奥利力，该力使测量管振荡而发生扭曲，这一扭曲现象被称之为科里奥利现象。
根据牛顿第二运动定律，测量管扭曲量的大小是完全与流经测量管的质量流量的大小成正比的。当流体流过测量管时，流体就会受到科里奥利力的作用，测量管里流体所受科里奥利力的反作用，产生进口和出口的相位差。当流体为零时，测量管在固有频率下振动，测量管不产生扭曲，流体进口和出口的相位差为零。当有流体流经测量管时进口处管子振动减速，出口处管子振动加速，进口与出口产生相位差。当质量流量增加时该相位差也增加。通过安装于进口和出口测量管上电磁信号检测器可测得相位差。
质量流量计的特点：
? 对示值不用加以理论的或人工经验的修正；
? 输出信号仅与质量流量成正比例，而与流量的物性（如温度、压力、粘度、密度雷诺数等）无关；
? 与环境条件（如温度、湿度、大气压等）无关；
? 只需检测、处理一个信号（即仪表的输出信号），就可进行远传和控制；
? 只需一个变量对时间进行积分，所以流量的积算简单等等。
二、 工作环境
工作环境温度限制在－37 oC——60oC
三、 技术参数
Power supply：85－265VAC
50/60 HZ
18-100VDC
四、 面板显示说明
SCROLL 滚动按扭
SELECT 选择按钮
Unit of measure 公称单位
一般对于仪表维护人员，建议用软件或手操器对质量计进行维护，屏蔽掉一些面板操作，这是因为现场操作人员在使用过程容易去操作而使流量计出现故障，关于用软件操作，笔者就在《ProLinkⅡ调节质量流量计操作方法》一文中详细介绍过了，下面简单介绍一下使用面板对质量流量计累积量清零操作：
累积量就停止累积，如果按了STOP就后要使累积量再开始计数就必须在按START键，否则累积量就停止累积，然后按SCROLL键屏幕就会显示EXIT键，按SELECT就退回到正常画面。
五、 接线方式
我厂使用的是罗斯蒙特公司生产的质量流量计，此流量计无需直管段或整流设备，是一体型传感器和变送器为特色。易于安装。带MVD技术的新型1000系列变送器，可用4芯电缆将变送器远传300米处，可将传感器安装在管线的任何位置。我们采用的是毫安输出信号。比较方便将信号引入中控室DCS系统。现场表有标准显示，可显示瞬时流量、密度、累积流量等。还可在显示面板重新设置内置累积器。流量计可使用HART通讯协议可作为Bell202多点网络的一部分进行安装。
采用的四线制，两根电源线，两根信号线，接在质量流量计的下面端子上，1，2接信号线，9，10接电源线，7，8接服务端口端（使用ProLink Ⅱ软件），5，6接RS-485端，1，2可以接HART/Bell202端。在使用1，2、5，6时可以并联一250-600欧电阻。
六、 故障处理
一般情况下质量流量计是不会出现故障的，出现故障也不要紧，仔细分析原因就能使问题得到解决，比如工况有没有发生变化，有没有过气，是不是刚校验回来使用的等等，下面简单介绍几种故障及处理：
1、硬件故障
若出现误差偏大，积算器显示不亮或不增值，显示器空白位等现象，其原因：
a． 安装不规范，可直接导致流量计零漂，如质量流量计安装在泵出口处较近，传感器支撑强度不够，连接法兰焊接不当产生应力信号，电缆受电磁干扰。
b． 接线问题
若出现显示器不亮现象，应检查积算器电源连线，若出现保险丝被烧，应确认输入电压与标准电压标称值，交直流形式是否一致。又若出现积算器不随流量增加时，应检查积算器接线，若积算器装有正/反向程序，应检查流量计接线，因流量计接线不正确，会使积算器在反向流时不递增。
c． 工艺介质变化
若测量介质出现夹气，气化或两相流等现象，变送器会出现报警显示，严重时，传感器停止工作。
d． 变送器失效。
e． 传感器失效。
f． 管道吹扫问题。
2、 软件问题
对于刚校验完的流量计安装使用前一定要注意在当前工况下的零点校验，必须保证流量计中充满介质后关闭两端截止阀才能零点标定，具体的方法有很多种，面板操作、手操器以及使用ProLink Ⅱ软件。
a． 零点校准有误。
b． 参数设置有误。
c． 电源的脉冲波动。
d． I/O组态有误（一定要注意量程）。
e． 操作有误。
以上仅是个人在维护质量流量计的一些浅见，如有不足之处还望大家多多包涵。
参考文献
1 乐嘉谦主编.仪表工手册.第二版.北京：化学工业出版社，2004
2 质量流量计英文说明书
作者简介：冯曙光，男，1980年生，仪表工程师（渤海石油采油技术服务公司，天津 塘沽 300452），2004年毕业于西南石油大学仪器仪表与控制专业，主要从事化工仪器仪表的维修与保养，DCS与PLC控制系统的维护工作。
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前言
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本文主要介绍质量流量计的基本原理以及在日常使用过程中的故障处理，随着现代计量水平的日益提高，流量计也使用得越来越广泛，希望本文对广大用户提供一些帮助。
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一、 质量流量计结构原理
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在工业生产过程中，有时需要测量流体的质量流量，如化学反应的物料平衡、热量平衡、配料等，都需要测量流体的质量流量。质量流量是指在单位时间内，流经封闭管道截面处流体的质量。用来测量质量流量的仪表统称为质量流量计。
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质量流量计由传感器，变送器及数字指示累积器等三部分组成。传感器根据科里奥利效应制成的，由传感管、电磁驱动器、和电磁检测器三部分组成。电磁驱动器使传感器以其固有频率振动，而流量的导入使u形传感器在科氏力的作用下产生一种扭曲，在它的左右两侧产生一个相位差，根据科里奥利效应，该相位差与质量流量成正比。电磁监测器把该相位差转变为相应的电平信号送入变送器，经滤波、积分、放大等电量处理后。转变成与质量成正比的4－20mA模拟信号和一定范围的频率信号两种形式输出。
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质量流量计的测量原理以牛顿第二运动定律为基础
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F=ma
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式中 F－流体作用力； m－被测介质质量； a－加速度。
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当流体通过两个平行的测量管时，会产生一个与流速方向横向的加速度及相应的科里奥利力，该力使测量管振荡而发生扭曲，这一扭曲现象被称之为科里奥利现象。
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根据牛顿第二运动定律，测量管扭曲量的大小是完全与流经测量管的质量流量的大小成正比的。当流体流过测量管时，流体就会受到科里奥利力的作用，测量管里流体所受科里奥利力的反作用，产生进口和出口的相位差。当流体为零时，测量管在固有频率下振动，测量管不产生扭曲，流体进口和出口的相位差为零。当有流体流经测量管时进口处管子振动减速，出口处管子振动加速，进口与出口产生相位差。当质量流量增加时该相位差也增加。通过安装于进口和出口测量管上电磁信号检测器可测得相位差。
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质量流量计的特点：
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? 对示值不用加以理论的或人工经验的修正；
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? 输出信号仅与质量流量成正比例，而与流量的物性（如温度、压力、粘度、密度雷诺数等）无关；
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? 与环境条件（如温度、湿度、大气压等）无关；
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? 只需检测、处理一个信号（即仪表的输出信号），就可进行远传和控制；
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? 只需一个变量对时间进行积分，所以流量的积算简单等等。
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二、 工作环境
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工作环境温度限制在－37 oC——60oC
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三、 技术参数
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Power supply：85－265VAC
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50/60 HZ
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四、 面板显示说明
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SCROLL 滚动按扭
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SELECT 选择按钮
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Unit of measure 公称单位
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一般对于仪表维护人员，建议用软件或手操器对质量计进行维护，屏蔽掉一些面板操作，这是因为现场操作人员在使用过程容易去操作而使流量计出现故障，关于用软件操作，笔者就在《ProLinkⅡ调节质量流量计操作方法》一文中详细介绍过了，下面简单介绍一下使用面板对质量流量计累积量清零操作：
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累积量就停止累积，如果按了STOP就后要使累积量再开始计数就必须在按START键，否则累积量就停止累积，然后按SCROLL键屏幕就会显示EXIT键，按SELECT就退回到正常画面。
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五、 接线方式
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采用的四线制，两根电源线，两根信号线，接在质量流量计的下面端子上，1，2接信号线，9，10接电源线，7，8接服务端口端（使用ProLink Ⅱ软件），5，6接RS-485端，1，2可以接HART/Bell202端。在使用1，2、5，6时可以并联一250-600欧电阻。
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六、 故障处理
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一般情况下质量流量计是不会出现故障的，出现故障也不要紧，仔细分析原因就能使问题得到解决，比如工况有没有发生变化，有没有过气，是不是刚校验回来使用的等等，下面简单介绍几种故障及处理：
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1、硬件故障
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若出现误差偏大，积算器显示不亮或不增值，显示器空白位等现象，其原因：
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a． 安装不规范，可直接导致流量计零漂，如质量流量计安装在泵出口处较近，传感器支撑强度不够，连接法兰焊接不当产生应力信号，电缆受电磁干扰。
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b． 接线问题
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若出现显示器不亮现象，应检查积算器电源连线，若出现保险丝被烧，应确认输入电压与标准电压标称值，交直流形式是否一致。又若出现积算器不随流量增加时，应检查积算器接线，若积算器装有正/反向程序，应检查流量计接线，因流量计接线不正确，会使积算器在反向流时不递增。
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c． 工艺介质变化
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若测量介质出现夹气，气化或两相流等现象，变送器会出现报警显示，严重时，传感器停止工作。
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d． 变送器失效。
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e． 传感器失效。
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f． 管道吹扫问题。
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2、 软件问题
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a． 零点校准有误。
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b． 参数设置有误。
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c． 电源的脉冲波动。
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d． I/O组态有误（一定要注意量程）。
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e． 操作有误。
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以上仅是个人在维护质量流量计的一些浅见，如有不足之处还望大家多多包涵。
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参考文献
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1 乐嘉谦主编.仪表工手册.第二版.北京：化学工业出版社，2004
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2 质量流量计英文说明书
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作者简介：冯曙光，男，1980年生，仪表工程师（渤海石油采油技术服务公司，天津 塘沽 300452），2004年毕业于西南石油大学仪器仪表与控制专业，主要从事化工仪器仪表的维修与保养，DCS与PLC控制系统的维护工作。
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