质量流量计的安装及故障原因分析

韩学俊

摘要：质量流量计的使用主要是利用了科里奥利效应的原理，在对各种流体的质量、流量、密度等的测量过程中有着较好的应用效果。测量流体的不同性质，所选用的质量流量计安装方式也不同，并且在实际安装使用过程中，质量流量计故障问题也是较为常见。基于此，文章主要对质量流量计的安装与故障原因进行了分析、探讨，以供参考。

关键词：质量流量计；测量；安装；故障分析

前言

质量流量，指的是单位时间内通过封闭管道截面的流体质量，用于对这些流体质量进行测量的仪表即为质量流量计。流量测量方式在化工装置许多生产控制中有着极为重要的应用，能够很好地保障生产配比计量的较高准确性，是提高产品生产质量的重要保障。

一、质量流量计工作原理分析

一般来说，质量流量计主要包括了传感器、变送器、数字指示累计器等结构。其中，传感器的制作主要是以科里奥利效应作为依据，将流量管、检测线圈、驱动线圈等按照一定的顺序方法进行组装形成。其中，在传感器内部设置有两根互相平行的流量管，驱动线圈则安装在中间，并在传感器两端装有检测线圈。当变送器对电压进行激励之后加到驱动线圈上，流量管则会发生往复性的周期振动。当被测流通经过传感器的流量管时，则会在流量管中形成科氏力效应，导致两根管发生扭转振动，此时检测线圈则会产生两组相位不同的信号，并且两组信号的相位差越大，流经传感其流体的质量流量也就越大。在电磁检测器的作用下，相位差会转变成为相应的电平信号，并传输到变送器中，进行电量处理，如滤波、积分、放大等，将其转变成为和质量成正比的4 ~ 20mA模拟信号，并按照一定范围的频率信号形式进行输出。流经传感器的不同介质其导致流量管产生的主频率也有着较大差异，这也是对介质密度进行计算的重要依据。

二、质量流量计的特点与分类

（一）质量流量计的特点

简单来说，质量流量计就是一直对流量进行测量的仪表，但是这种仪表具备稳定性、重复性、准确性特征，并且在流体通道的内部往往不会设置阻流元件，也没有设置可动部件，使得质量流量计的可靠性得到大幅提升，使用寿命也较长，能够实现对粘度较高的流体、固液混合的浆液、高密度气体质量流量的有效测量，在对介质的温度、密度等的变量测量方面也有着较好应用，有助于降低仪表的购置成本。质量流量的使用能够计直接测得流体的质量流量，其变送器转换的电流信号无需开方。并且质量流量计的测量主体为一根U形管，U形管两开口端固定，流体由此流入流出，管道内无障碍物，无可动部件，故障因素少，安装维护方便。但是相对来说质量流量计的价格较高，维护费用也较高。原则上讲，对于计量产品应当定期标定；产品的故障率尽管不同品牌不尽相同，但出现故障的可能都存在，因而一般是需要一些标定维修费用的。由于各生产厂家收费政策不同，用户使用情况不同，产品故障率也不一样，因而用户的维护费支出可能有差别。

（二）质量流量计分类

在实际应用过程中，需结合不同的工艺应用和管道情况对质量流量计的类型进行合理选择，按照传感器形状的不同可以分为弯管型质量流量计和直管型质量流量计；按照流量管数量的不同可分为单管型质量流量计与双管型质量流量计；按照适用范围划分又可分为F系列、高准ELITE型、H系列等类型。在对不同工艺环境下的各种流体质量流量、密度、温度等进行测量时，需针对实际情况对质量流量计的类型进行合理选择，才能确保较为准确的测量结果。

三、质量流量计的安装

（一）安装场所的选择

在选择质量流量计安装位置时需注意一下几个方面：一是质量流量计的安装需选择较为坚固的安装基础，尤其是注意要远离能够引起管道发生机械振动的干扰源。安装位置的环境温度变化也不宜过大，避免工艺管道受到温度变化而出现较大的伸缩变形，极易导致流量计零点发生变化，进而降低测量精度。二是尽可能选择远离大功率电机、变压器等电磁干扰源的位置。这些干扰源发出的电磁波会对流量管中的自谐振动造成干扰，许多微弱信号会因此淹没在电磁干扰当中而无法被传感器捕抓检测。三是流量计的安装位置应选择在管道的低端，以确保管道中的流体能够时刻充满传感器的流量管，同时具备一定的憋压。但是对于高准流量计的安装则没有此方面的限制。四是对于易燃易爆环境下的流量计安装，则首先需要准确评估现场的防爆等级，判断是否允许安装，并做好安装与使用过程的安全防爆措施。在高腐蚀环境下的流量计安装则需采用抗腐蚀性能较好的电缆、部件。五是对于需要在露天安装的质量流量计，需要重视做好防水措施，避免雨水渗入接线孔而导致短路问题。对此，接线孔需采用软管、橡胶封堵，并尽可能地将引线开口向下设置。

（二）安装方式的选择

被测流体的不同以及测量工艺应用不同，质量流量计的安装也需选择合适的安装方式。水平工艺管道上的质量流量计安装过程中，对于液体介质需采用外壳朝下的方式进行流量计的安装，以免在流量管内出现空气聚积的现象。若是被测液体为固液混合物，则需将流量计安装在垂直工艺管道上，以此避免流量管内出现微粒聚积现象。同时也有利于采用气体与蒸汽进行工艺管道的清扫。但是这种安装方式的固定难度较大，也会出现较大的压损。除此之外，在质量流量计进行安装过程中，需要确保流体流动的方向和流量计上标志的流向箭头方向保持一致。

（三）接线方式的选择

在实际的质量流量计安装过程中，传感器和变送器之间的电缆连接线需结合变送器型号的选择，采用4线制远程安装或者是9线制远程安装方式进行安装。若是一体化的变送器，则省略了传感器与变送器之间的连线操作。变送器的信号输出，包括流量信号、密度信号等，采用两路电流输出，更好地将信号传递到中控系统，进而将瞬时流量、密度、积累流量等在现场表上进行标准显示。

四、质量流量计安装出现故障的原因分析

一般来说，质量流量计的维护量较下，测量误差偏大、积算显示故障、显示器空白等是较为常见的故障问题。究其原因主要包括以下几个方面：一是安装不够规范，导致流量计出现零点漂移现象，离出口位置较近的流量计支撑强度不足，连接法兰焊接不当等会产生应力信号，同时电缆的信号传输也会受到电磁的干扰；二是接线存在问题。如传感器和变送器之间的接线不够牢固，或者是塑料管中的屏蔽线和变送器外壳、接线端子发生直接接触，或者是流量计接线盒中的湿度过大等，都会对质量流量计的测量准确性造成不良影响；三是传感器内流量管发生异常振动，导致振动产生的原因主要是出现流量管堵塞、流量管内流体不够充盈，流体的流速过低等；四是工艺介质产生变化。介质中存在夹气、气化、两相流等问题，导致变送器产生报警显示，甚至导致流量计停止运行；五是软件出现问题，如零点校准出现错误、参数设置不准确、电源脉冲出现波动，I/O组态有误，以及错误操作等。

参考文献：

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[2]杨照,陈艳,王海等.科里奥利质量流量计安装引起的误差及其解决方案[J].天然气与石油,2022,40(01):59-63.

[3]黄仕鹏.质量流量计故障案例剖析及解决方案[J].石油化工自动化,2021,57(S1):204-206.