質(zhì)量流量計的應(yīng)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(zhǔn)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(zhǔn)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(yīng)用以科氏力式質(zhì)量流量計的應(yīng)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(zhǔn)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(yīng)用。，例如：在化學(xué)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(yīng)用中，解決了許多過去難以解決的復(fù)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(yīng)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(yīng)用
質(zhì)量流量計在交接計量中的應(yīng)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(fù)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(xué)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(zhǔn)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(yīng)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(zhǔn)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(yīng)用效果。
應(yīng)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(zhǔn)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(zhǔn)確度。當(dāng)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?。煌ㄟ^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(rèn)真
對待。當(dāng)液體粘度相當(dāng)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(yù)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(xué)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(dāng)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(yīng)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(yīng)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(dǎo)電介質(zhì)。
量熱式質(zhì)量流量計的測量準(zhǔn)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(zhǔn)確度一般為±1.5%，準(zhǔn)確度高的可達±1%，實際應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(dāng)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(biāo)稱的準(zhǔn)確度。目前科氏力式質(zhì)量流量計的標(biāo)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(rèn)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。科氏力式質(zhì)量流量計在測量氣體時能否保持以水或油標(biāo)定的儀表準(zhǔn)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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