科里奥利质量流量计在粘胶纤维企业的应用分析

时间：2024-04-25

周州叶荣明尹翠玉

1.天津工业大学改性与功能纤维天津市重点实验室天津 300387

2.阜宁澳洋科技有限公司江苏盐城 224400

随着自动化技术不断发展，仪器仪表的精度要求也越来越高。其中对于流量的计量方面，根据其测量原理不同，有很多不同的类型，针对不同的介质和工艺，企业需要应用不同的自动化仪表，而流量仪表的灵敏度、精确度等参数直接反映计量数据的准确性，所以选择合适的流量计量器具对于保障企业安全生产具有不可替代的重要作用。

传统上广泛采用的计量工具主要有齿轮流量计、旋翼式流量计等。在粘胶纤维行业，目前二硫化碳的计量以体积式流量计为主，而随着质量流量计的价格逐渐降低，已经不再遥不可及。相反，越来越多的企业意识到其经济实用性，开始逐步投入使用。

本文针对体积式流量计和质量流量计的优缺点进行了研究，并在实际生产中分析了质量流量计在原液车间黄化岗位的应用，为粘胶企业自动化改造提供了参考。

1 实验

1.1 实验仪器与设备

体积式流量计：椭圆齿轮流量计，口径：DN40

质量流量计：科氏力流量计，口径：DN40

1.2 测量原理

1.2.1 体积式流量计测量原理

椭圆齿轮流量计属于容积式流量计一种，其又称排量流量计，在流量仪表中是精度较高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据计量室逐次、重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流量体积总量。

1.2.2 质量流量计测量原理

科里奥利质量流量计（简称科氏力流量计）是一种利用流体在振动管中流动而产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理来直接测量质量流量的仪表。

2 结果与讨论

2.1 两种流量计的性能分析

2.1.1 体积式流量计的性能

2.1.1.1 体积式椭圆齿轮流量计优点

（1）测量旋转流和管道阻流件流速场畸变时对计量精确度没有影响，对前后直管段没有要求。（2）椭圆齿轮流量计可用于高粘度流体的测量，流量范围度宽。（3）具有现场流量直接读取，显示清晰，操作方便。

2.1.1.2 体积式椭圆齿轮流量计缺点

椭圆齿轮流量计是利用测量元件的组合，以体积的间接法流量的测量，与其他采用速度式推导流量的流量计相比，椭圆齿轮流量计具有以下缺点：

（1）测量结构设计复杂，体积大，笨重。（2）不适用于高低温场合。（3）椭圆齿轮流量计只适用洁净单相流体。（4）测量过程中安全性能差。（5）在测量过程中在测量过程中，流体的流动带来脉动甚至是管道振动。

2.1.2 质量流量计的性能

2.1.2.1 科里奥利质量流量计优点

（1）对示值不用加以理论的或人工经验的修正。（2）输出信号仅与质量流量成比例，与液体的物性无关[1]。（3）安装简便。（4）故障率低，同时便于清洗、维护与保养。（5）可以测量广泛的介质，如气体、液体及化工介质、造纸黑液、浆体等。（6）精确地测量。（7）调整和使用很方便，对进出口的直管段没有要求。

2.1.2.2 科里奥利质量流量计缺点

科里奥利质量流量计零点不稳定形成零点漂移，影响其精确度的进一步提高。科里奥利质量流量计不能用于测量低密度介质和低压气体；液体中含气量超过某一限制（按型号而异）会显着著影响测量值。科里奥利质量流量计对外界振动干扰较为敏感，为防止管道振动影响，大部分型号科里奥利质量流量计的流量传感器安装固定要求较高[2]。

2.2 两种流量计的使用成本分析

以DN40口径为例，目前两种流量计的成本相差不大。在后期维护上，椭圆齿轮流量计由于垫片、传动齿轮等的磨损，需要定期进行更换以及校验。频繁的拆装，也会导致椭圆齿轮流量计的误差变大，而且安装的方式方法对误差也有较大的影响。质量流量计由于没有机械传动部件，因此后期维护成本较低。

2.3 两种流量计的使用安全分析

椭圆齿轮流量计对于介质要求较高，当齿轮卡住后，在拆卸过程中容易造成二硫化碳的泄漏，由于二硫化碳易燃易爆的特性，对于安全生产形成威胁。而质量流量计内部由于没有可拆卸部件，无须进行拆除作业。因此安全系数较高。另外，质量流量计可以显示介质的密度，二硫化碳的密度在1．2632g/cm3(20℃)，通过在上位机上进行设定，当密度低于设置值的时候进行报警，防止有水进入，确保安全生产[3]。

2.4 两种流量计的计量结果分析

在年产量为5吨的粘胶纤维生产线上使用质量流量计后。通过对对使用前后共6个月的数据的测量和比较，在化工库测量方式不变的情况下，车间与化工库的测量误差由之前的1．84吨/天减少为0．68吨/天，改造后误差明显减少。在年产量为10万吨的粘胶纤维生产线上使用后，使用前后共计6个月的数据统计结果可以看出，车间与化工库的测量误差由之前的2．91吨/天，减少为2．4吨/天。