質(zhì)量流量計的應用
在我國，生產(chǎn)過程中的物料平衡、生產(chǎn)管理中的經(jīng)濟核算以及貿(mào)易交接過程中的計量，大都是以“質(zhì)量”單位為基準的。采用差壓式、容積式、速度式流量汁以及檢測容量的
方法如油罐的人工檢尺等測得的都是流體的體積量。隨著工況的變化，流體的一些特性參數(shù)如溫度、壓力、密度、粘度等都會發(fā)生變化，在工況變化大的場合，上述測量方法往往
達不到準確測量流體質(zhì)量流量的目的。因此，發(fā)展直接式質(zhì)量流量計，對于交接計量和過程控制有著十分重要的意義。 ，
質(zhì)量流量計的應用以科氏力式質(zhì)量流量計的應用最為廣泛，它主要是以測液體介質(zhì)為主，也可用于中、高壓氣體介質(zhì)的測量。量熱式質(zhì)量流量計多用于單一成分或固定組分的
混合氣體的測量。沖量式質(zhì)量流量計則用于一些散狀固體物料流的測量。
科氏力式質(zhì)量流量計，由于具有測量準確度高、量程比寬、適用介質(zhì)范圍廣、可靠性好等特點，已在各個工業(yè)領(lǐng)域中得到很好的應用。，例如：在化學工業(yè)中，它可測量酸、
堿、乙烯、丙烯、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、多元醇、催化劑漿液、乳液、各種聚合物、冷凍劑等多種介質(zhì)；在石油工業(yè)中可測量各種油（汽油、煤油、柴油、燃料油、渣油、原油等
）、液化石油氣、液化天然氣、潤滑油、液體瀝青；..在制藥行業(yè)中可測量酒精、發(fā)酵漿液、維生素、藥丸涂層等各種液體；在食品工業(yè)中可用來測量牛奶、蛋漿、巧克力、黃
油、啤酒、奶酪、果汁及面包生面漿等食品漿液；在造紙工業(yè)中可測量紙漿、涂料、過氧化氫、二氧化鈦等各種原料漿液。在這些應用中，解決了許多過去難以解決的復雜介質(zhì)質(zhì)
量流量的測量問題，使流量測量技術(shù)得到了很大提高。下面就質(zhì)量流量計在各應用領(lǐng)域里的具體使用情況作一些概略性的介紹。
在交接計量中的應用
質(zhì)量流量計在交接計量中的應用按其使用的場合可分為裝置間、廠際間及進出廠貿(mào)易交接。按其所測的介質(zhì)可分為一般液體介質(zhì)、高粘度液體介質(zhì)、氣體、散狀固體物料及雙
相、雙組分等復雜介質(zhì)的測量。
一、一般液體介質(zhì)
所謂一般液體介質(zhì)是指那些粘度不是很高、溫度在常溫范圍內(nèi)、物理和化學性質(zhì)不很特殊的液體。如汽油、煤油、柴油、甲醇、乙二醇等。
目前，對一般液體介質(zhì)的測量多采用的是油罐的人工檢尺或容積式流量計，在實際操作中要將體積量折算成質(zhì)量，這不僅要考慮到儀表本身的準確度，還需考慮溫度等參數(shù)的
影響以及操作過程中的偏差。使用科氏力式質(zhì)量流量計則避免了后者帶來的偏差。
作為一個應用實例，表6-1給出了科氏力式質(zhì)量流量計計量70#汽油、90#汽油、柴油，與油罐的人工檢尺的比對結(jié)果；表6-2則記錄了科氏力式質(zhì)量流量計汁量石腦油，與橢圓
齒輪流量計的比對數(shù)據(jù)。
表6-1 科氏力式質(zhì)量流量計和油罐人工檢尺
’ 測量汽油、柴油的數(shù)據(jù)對比
 表6-2科氏力式質(zhì)量流量計和橢圓齒輪流量計
測量石腦油的數(shù)據(jù)對比
 從表6-1和表6-2中可以看出，科氏力式質(zhì)量流量計與油罐的人工檢尺或容積式流量計的計量結(jié)果相比，有一定的差異。實際上，因科氏力式質(zhì)量流量計的客觀性強于人工檢尺和容
積式流量計，故采用科氏力式質(zhì)量流量計計量的可信度較高，準確度也較高。
二、高粘度液體介質(zhì)
高粘度液體介質(zhì)是指如原油、重油、渣油等具有較高粘度的液體。過去測量這類液體大多采用容積式流量計，也使用其他的一些流量計如靶式流量計等，但這些流量計直接測
出的是液體體積，不是質(zhì)量，而且測量結(jié)果受溫度、粘度等參數(shù)的影響很大。目前，在測量高粘度液體的流量時，有許多地方已采用科氏力式質(zhì)量流量計來取代上述流量計，并取
得了良好的應用效果。
應用實踐表明，科氏力式質(zhì)量流量計適合于在高粘度液體介質(zhì)條件下工作，且可靠性好，準確度高。但在其使用中，也存在一些要注意的問題，如介質(zhì)粘度較高，容易在測量
管管壁上粘結(jié)，形成“掛壁”現(xiàn)象，從而對測量管的振動頻率產(chǎn)生影響，降低測量準確度。當工藝條件為間歇送料時，這一問題更要予以注意。“掛壁”主要通過管線吹掃和良好
的伴熱保溫來消除。另外，從管線流程工藝的角度來考慮，介質(zhì)粘度較高，會在流量計處形成一個較大的壓力損失?？剖狭κ劫|(zhì)量流量計產(chǎn)生的壓降因設(shè)計和選型而異，但總體上
比其他流量計要略大，這是由于測量管徑一般比工藝管徑??；通過質(zhì)量流量計測量管的液體流速增加等原因。上述問題在液體粘度很高且質(zhì)量流量計安裝在一個低壓系統(tǒng)時需認真
對待。當液體粘度相當高而接近非牛頓流體時，液體在管線中流動時可能會具有難以預測的高粘度，（因為所測定的采樣液體的靜止粘度與流動狀態(tài)下實際粘度不同）從而對工藝
造成不利的影響。這時，須將管線進、出口壓力以及整個管線的各壓降因素綜合起來考慮。
三、氣體
一般情況下，直接測量氣體的質(zhì)量流量，可以采用量熱式質(zhì)量流量計。如本書第一章中曾指出的，各種量熱式質(zhì)量流量計對氣體質(zhì)量流量的測量都是以被測氣體的定壓比熱容
cp為恒定值作為設(shè)定條件的。
對于單一成分的氣體，由于氣體分子的組成不同而各有不同的定壓比熱容。從熱力學理論可知，理想氣體的定壓（摩爾）比熱容為：
式中R-(摩爾)氣體常數(shù)；R=8.31J/mol．K;
f——氣體分子的自由度。對于單原子氣體，/=3，對于
雙原子氣體，/=5，對于多原子氣體，/=6。
從式(6 -1)可以看出，理想氣體的定壓比熱容是一個只與分子的自由度有關(guān)的量，而與氣體的溫度、’壓力無關(guān)。
實際上，對單原子及雙原子的氣體來說，Cp的實驗值與理論值相接近，三原子以上的氣體，cp的實驗值與理論值差異很大。實驗證明，各種氣體的定壓比熱容還與氣體的溫度
有一定的關(guān)系。當被測氣體是混合氣體時，定壓比熱容的值將會隨組成比發(fā)生顯著的變化。一般而言，在實際測量過程中，被測氣體組成的變化是比較小的，這就為量熱式質(zhì)量流
量計的應用提供了基本條件。
圖6 -1是托馬斯(Thomas)教授在實驗室中所作的托馬斯流量計與文丘利管、皮托管等的測量結(jié)果的比較，圖中的文丘利管、皮托管對質(zhì)量流量的測量數(shù)據(jù)是通過間接計算所得
。從圖中可以看出，它們的測量結(jié)果是比較接近的。在實際應用中要注意，由于托馬斯流量計的加熱絲和感溫元件是直接與被測介質(zhì)相接觸，因而不能用于易燃易爆和導電介質(zhì)。
量熱式質(zhì)量流量計的測量準確度，一般是以滿量程百分比表示。以旁路管熱式流量計為例，其滿量程百分比準確度一般為±1.5%，準確度高的可達±1%，實際應用時要注意，
在量程的偏下限，質(zhì)量流量測量的相對誤差是比較大的c
.....圖6一l 托馬斯流量計、文丘利管和皮托管測《量流量結(jié)果比較
關(guān)于科氏力式質(zhì)量流量計在測量氣體質(zhì)量流量方面的應用，IS0 10790中稱它可以用于在一定限制條件下的氣體的測量，而在()IML國際建議中則僅討論了它對液體的測量。實
際上，在目前的使用中，科氏力式質(zhì)量流量計除主要用于液體質(zhì)量流量的測量外，在中、高壓氣體質(zhì)量流量的測量方面也得到一些應用。
對科氏力式質(zhì)量流量汁而言，流體在流經(jīng)測量管時，流體流動產(chǎn)生的科氏力作用在測量管管壁上，但對介質(zhì)為低壓狀態(tài)的氣體來說，一方面，因氣體密度很小，氣體流動產(chǎn)生
的科氏力很小，而且這個力還會引起氣體的壓縮，以致只有很小的信號傳遞到管壁上。這就要求用足夠高的速度來產(chǎn)生一個足夠強的信號，以利于測量．，但對于高速流體來說，
因信噪比的降低，會產(chǎn)生附加誤差。對處于中、高壓狀態(tài)的氣體，由于氣體密度較大，所產(chǎn)生的科氏力也相應較大，在這種介質(zhì)條件下，可以考慮選擇科氏力式質(zhì)量流量計來進行
測量．但要注意流量計的耐壓性。
下面介紹的是科氏力式質(zhì)量流量計在乙烯汁量方面的一個應用實例。
某廠原采用差壓式流量汁來汁量乙烯，上、下游交接計量的差異，一般在4%～5%之間。為減小交接計量偏差，在乙烯管線上、下游供、收雙方，分別改為安裝科氏力式質(zhì)量流
量計進行計量。當投運科氏力式質(zhì)量流量計之后，上、下游交接計量的差異大為減小。表6-3和表6-4分別記錄了高壓乙烯和低壓乙烯供、收雙方的測量數(shù)據(jù)比對。由表中可以看出
，投運科氏力式質(zhì)量流量計對解決計量糾紛起到了很好的作用。但上、下游兩臺質(zhì)量流量計的差異小尚不能說明流量計達到了其標稱的準確度。目前科氏力式質(zhì)量流量計的標定都
是以水或油為介質(zhì)來進行的，而氣體和液體的物理性質(zhì)不同，尤其是密度、粘度相差很大，盡管由科氏力式質(zhì)量流量計的測量原理可近似地認為，質(zhì)量流量計不受流體密度和粘度
的影響，然而若流體密度和粘度變化范圍很寬，流量計的實際性能將受到影響?？剖狭κ劫|(zhì)量流量計在測量氣體時能否保持以水或油標定的儀表準確度尚待進一步探討。由于流體
密度和粘度可能對儀表性能有附加影響，在IS0 10790中，建議檢定時試驗流體的特性盡可能模擬實際使用的介質(zhì)的特性。表6-3科氏力式質(zhì)量流量計測量高壓乙烯供、收雙方數(shù)據(jù)
對比
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