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質(zhì)量流量計(jì)的原理
質(zhì)量流量計(jì)可直接測(cè)量流體的質(zhì)量流量，測(cè)量結(jié)果受介質(zhì)密度,、溫度,、壓力、流速分布等特性的影響較小,，具有測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好,、使用方便,、維護(hù)量小、通訊功能強(qiáng),、可實(shí)現(xiàn)多參數(shù)測(cè)量等特點(diǎn),，目前已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程控制等領(lǐng)域中。本公司對(duì)裂解爐進(jìn)行*過(guò)程控制（APC）的技術(shù)改造時(shí),，將裂解爐進(jìn)料控制系統(tǒng)中的差壓變送器全部更換為高準(zhǔn)（Micro Motion）的科里奧利質(zhì)量流量計(jì),。
科里奧利質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量測(cè)量的原理是牛頓第二定律F=Ma。當(dāng)流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí),，將產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力 [1],。當(dāng)沒(méi)有流體流過(guò)時(shí)，振動(dòng)管不產(chǎn)生扭曲,，振動(dòng)管兩側(cè)電磁信號(hào)檢測(cè)器檢測(cè)到的信號(hào)是同相位的；當(dāng)有流體經(jīng)過(guò)時(shí),，振動(dòng)管在力矩作用下產(chǎn)生扭曲,，兩檢測(cè)器間將存在相位差。變送器測(cè)量左右檢測(cè)信號(hào)之間的滯后時(shí)間，這個(gè)時(shí)間差乘上流量標(biāo)定系數(shù)就可確定質(zhì)量流量,?？评飱W利質(zhì)量流量計(jì)的密度測(cè)量原理是振動(dòng)頻率與流體密度的平方根成反比，通過(guò)測(cè)量振動(dòng)頻率確定流體密度,。所以質(zhì)量流量計(jì)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)流體質(zhì)量流量的測(cè)量,，又可實(shí)現(xiàn)對(duì)流體密度的測(cè)量。
科里奧利質(zhì)量流量計(jì)由傳感器和變送器組成,，變送器用于信號(hào)處理,，兩者之間通過(guò)的 9 芯電纜連接。
傳感器的結(jié)構(gòu)有直管,、U 形管,、Ω 型等多種形式 [2]。裂解爐進(jìn)料控制選用的是 U 形管式傳感器,。U 形管的兩個(gè)開(kāi)口端與管道連接,，流體由一個(gè)端口流入，另一端口流出,。在 U 形管頂部裝有用于激發(fā) U 形管振動(dòng)的電磁裝置,，激發(fā)U 形管以中心為軸按固有的自振頻率振動(dòng)，自振方向垂直于 U 形管所在平面,；流體流入 U 形管后,，在沿管道流動(dòng)時(shí)又隨管道作垂直運(yùn)動(dòng)。此外,，流體在流經(jīng) U 形管時(shí),，將產(chǎn)生一個(gè)科里奧利加速度，并以科里奧利力的形式反作用于U 形管,。流體在 U 形管入口,、出口兩側(cè)的流動(dòng)方向相反，形成一個(gè)作用力矩,，致使 U 形管發(fā)生扭曲,，該扭角的大小與通過(guò) U 形管的流體質(zhì)量流量相關(guān)，通過(guò)電磁檢測(cè)器將測(cè)量管的扭曲變成電信號(hào),，送入變送器作進(jìn)一步處理,。
質(zhì)量流量計(jì)是基于振動(dòng)的原理工作的，而在其工作的過(guò)程中又運(yùn)用了電磁技術(shù)進(jìn)行振動(dòng)的激勵(lì),、扭角的檢測(cè)以及檢測(cè)信號(hào)的處理,，因此質(zhì)量流量計(jì)安裝的位置不能有大的振動(dòng)源，也不能安裝在變壓器,、電動(dòng)機(jī)等產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)的設(shè)備附近,，以防止外界干擾影響其正常工作,。
質(zhì)量流量計(jì)的安裝無(wú)直管段要求，但傳感器和管道連接時(shí)應(yīng)避免應(yīng)力存在,。如果質(zhì)量流量計(jì)安裝過(guò)程中,，傳感器與管道中心線(xiàn)的同心度存在偏差，將導(dǎo)致振動(dòng)管產(chǎn)生應(yīng)力,，該應(yīng)力會(huì)形成壓力,、拉力、或剪切力影響管道的對(duì)準(zhǔn),，引起檢測(cè)探頭的不對(duì)稱(chēng)性,，導(dǎo)致零點(diǎn)變動(dòng)，影響測(cè)量精度 [3,4],。若管道與傳感器同心度偏差過(guò)大,，則有可能無(wú)法調(diào)整零點(diǎn)。因此應(yīng)采取加固措施穩(wěn)定儀表附近的管道,。在流量傳感器安裝時(shí)應(yīng)盡量采取軟連接的方式,，法蘭連接螺絲要均勻?qū)ΨQ(chēng)緊固。為減小殘存應(yīng)力的影響,，流量傳感器在安裝好后還要進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn),。為方便質(zhì)量流量計(jì)的安裝及調(diào)零，質(zhì)量流量計(jì)的前端和后端還要安裝截止閥,。
3) 傳感器和變送器的連接電纜應(yīng)使用廠家的電纜,；變送器接收的是低電平信號(hào)，所以電纜不應(yīng)太長(zhǎng),。變送器安裝時(shí)確保用于將本質(zhì)安全的傳感器電纜與電源和輸出電纜分開(kāi)的隔板安裝到位,；要確保傳感器接線(xiàn)盒和變送器外殼密封好，以免短路而導(dǎo)致測(cè)量誤差或者流量計(jì)故障,。
4) 根據(jù)流體不同性質(zhì)選擇不同的傳感器安裝朝向,，要始終保持傳感器流量管里流體處于充滿(mǎn)狀態(tài)。氣體進(jìn)料測(cè)量的質(zhì)量流量計(jì) U 形管朝上,，以免測(cè)量管內(nèi)積聚冷凝液,；液體進(jìn)料測(cè)量質(zhì)量流量計(jì) U 形管朝下，以免測(cè)量管內(nèi)積聚氣體
優(yōu)點(diǎn)
質(zhì)量流量計(jì)直接測(cè)得流體的質(zhì)量流量,，其變送器轉(zhuǎn)換的電流信號(hào)無(wú)需開(kāi)方,。
（1）使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)率低,。質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量主體為一根 U 形管,，U 形管兩開(kāi)口端固定，流體由此流入流出,，管道內(nèi)無(wú)障礙物,，無(wú)可動(dòng)部件,，故障因素少，安裝維護(hù)方便,。
（2） 多功能。質(zhì)量流量計(jì)可同時(shí)測(cè)得流量,、密度,、溫度等多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)變量 , 變送器有兩路可以單獨(dú)組態(tài)的輸出信號(hào)，可用于顯示流量,、密度,、溫度等測(cè)量值，一臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)可替代多臺(tái)測(cè)量?jī)x表,。
（3） 精度高,。對(duì)于液體大都能夠達(dá)到 ±0.1±( 零點(diǎn)的穩(wěn)定性 / 實(shí)際流量 )×100%，氣體能達(dá)到 ±0.5±( 零點(diǎn)的穩(wěn)定性 / 實(shí)際流量 )×100%,。裂解爐進(jìn)料控制中使用的質(zhì)量流量計(jì)的零點(diǎn)穩(wěn)定性分別是 CMF200M418NU 型為 2.18KG/H,，CMF200M419NU 型 為 2.18KG/H 和 CMF300M426NU 型 為6.80KG/H。
（4）質(zhì)量流量計(jì)的阻尼時(shí)間可調(diào),。
（5） 質(zhì)量流量計(jì)具有很強(qiáng)的回路自診斷功能,，方便故障查找。
故障分析及處理
質(zhì)量流量計(jì)本身有很強(qiáng)的故障自診斷功能,，用 HART手操器進(jìn)行故障自診斷,，再結(jié)合萬(wàn)用表測(cè)量電阻或電壓查找故障原因，是快速處理故障的有效方法,。由于 HART 設(shè)備連接到回路中會(huì)造成變送器 4 ～ 20mA 輸出的改變,，因而在將HART 接入控制回路之前，應(yīng)先將回路打到手動(dòng)模式,。值得注意的是接線(xiàn)問(wèn)題在自檢時(shí)會(huì)被診斷為傳感器故障,，所以在進(jìn)行故障處理時(shí)首先應(yīng)排除接線(xiàn)問(wèn)題 , 包括端子虛接和端子氧化等現(xiàn)象。