羅斯蒙特質量流量計中國總代理(網址:www.delaimei.com)，德萊美（北京）國際貿易有限公司中國總代理(網址:www.delaimei.com)羅斯蒙特質量流量計工作特性及原理，羅斯蒙特質量流量計中國總代理，羅斯蒙特質量流量計廣泛應用於石化等領域，是當今世界上最先進的流量測量儀表之壹，在我廠主要產品如乙烯、丙烯和主要原料輕烴等的測量中使用可靠，精度高達1.7‰，為我廠的能源、物料的流量測量提高了準確度，避免了不必要的損失，創造了可觀的經濟效益。
質量流量測量原理
壹臺質量流量計的計量系統包括壹臺傳感器和壹臺用於信號處理的變送器。Rosemount質量流量計依據牛頓第二定律：力=質量×加速度（F=ma）
如圖1所示，當質量為m的質點以速度V在對P軸作角速度ω旋轉的管道內移動時，質點受兩個分量的加速度及其力：
（1）法向加速度，即向心加速度αr，其量值等於2ωr，朝向P軸；
（2）切向角速度αt，即科裏奧利加速度，其值等於2ωV，方向與αr垂直。由於復合運動，在質點的αt方向上作用著科裏奧利力Fc=2ωVm，管道對質點作用著壹個反向力-Fc=-2ωVm。
當密度為ρ的流體在旋轉管道中以恒定速度V流動時，任何壹段長度Δx的管道將受到壹個切向科裏奧利力ΔFc： ΔFc=2ωVρAΔx （1）
式中，A—管道的流通截面積。
由於存在關系式：mq=ρVA
所以：ΔFc =2ωqmΔx （2）
因此，直接或間接測量在旋轉管中流 動流體的科裏奧利力就可以測得質量流量。
傳感器內是U型流量管（圖2），在沒有流體流經流量管時，流量管由安裝在流量管端部的電磁驅動線圈驅動，其振幅小於1mm，頻率約為80Hz，流體流入流量管時被強制接受流量管的上下垂直運動。在流量管向上振動的半個周期內，流體反抗管子向上運動而對流量管施加壹個向下的力；反之，流出流量管的流體對流量管施加壹個向上的力以反抗管子向下運動而使其垂直動量減少。這便導致流量管產生扭曲，在振動的另外半個周期，流量管向下振動，扭曲方向則相反，這壹扭曲現象被稱之為科裏奧利(Coriolis)現象，即科氏力。
根據牛頓第二定律，流量管扭曲量的大小完全與流經流量管的質量流量大小成正比，安裝於流量管兩側的電磁信號檢測器用於檢測流量管的振動。當沒有流體流過流量管時，流量管不產生扭曲，兩側電磁信號檢測器的檢測信號是同相位的（圖3）；當有流體流經流量管時，流量管產生扭曲，從而導致兩個檢測信號產生相位差，這壹相位差的大小直接正比於流經流量管的質量流量。
由於這種質量流量計主要依靠流量管的振動來進行流量測量，流量管的振動，以及流過管道的流體的沖力產生了科氏力，致使每個流管產生扭轉，扭轉量與振動周期內流過流管的質量流速成正比。由於壹個流管的扭曲滯後於另壹流管的扭曲，質量管上的傳感器輸出信號可通過電路比較，來確定扭曲量。
電路中由時間差檢測器測量左右檢測信號之間的滯後時間。這個“時間差”ΔT經過數字量測量、處理、濾波以減少噪聲，提高測量分辨率。時間差乘上流量標定系數來表示質量流量。由於溫度影響流管鋼性，科氏力產生的扭曲量也將受溫度影響。被測量的流量不斷由變送器調整，後者隨時檢測粘在流管外表上的鉑電阻溫度計輸出。變送器用壹個三相的電阻溫度計電橋放大電路來測量傳感器溫度，放大器的輸出電壓轉化成頻率，並由計數器數字化後讀入微處理器。
密度測量原理
流量管的壹端被固定，而另壹端是自由的。這壹結構可看做壹重物懸掛在彈簧上構成的重物/彈簧系統，壹旦被施以壹運動，這壹重物/彈簧系統將在它的諧振頻率上振動，這壹諧振頻率與重物的質量有關。質量流量計的流量管是通過驅動線圈和反饋電路在它的諧振頻率上振動，振動管的諧振頻率與振動管的結構、材料及質量有關。振動管的質量由兩部分組成：振動管本身的質量和振動管中介質的質量。每壹臺傳感器生產好後振動管本身的質量就確定了，振動管中介質的質量是介質密度與振動管體積的乘積，而振動管的體積對每種口徑的傳感器來說是固定的，因此振動頻率直接與密度有相應的關系，那麽，對於確定結構和材料的傳感器，介質的密度可以通過測量流量管的諧振頻率獲得。
利用流量測量的壹對信號檢測器可獲得代表諧振頻率的信號，壹個溫度傳感器的信號用於補償溫度變化而引起的流量管鋼性的變化，振動周期的測量是通過測量流量管的振動周期和溫度獲得，介質密度的測量利用了密度與流量管振動周期的線性關系及標準的校定常數。
科氏質量流量傳感器振動管測量密度時，管道鋼性、幾何結構和流過流體質量***同決定了管道裝置的固有頻率，因而由測量的管道頻率可推出流體密度。變送器用壹個高頻時鐘來測量振動周期的時間，測量值經數字濾波，對於由操作溫度導致管道鋼性變化，進而引起固有頻率的變化進行補償後，用傳感器密度標定系數來計算過程流體密度。
四、信號特性
羅斯蒙特公司的變送器為模塊化並帶有微處理器功能，配合ASICS數字技術，可選擇數字通信協議。它與傳感器連接使用可獲得高精確度的質量流量、密度、溫度和體積流量信號，並將獲得的信號轉換為模擬量、頻率等輸出信號，還可使用275型HART協議通信手操器或AMS、Prolink軟件對其組態、檢查及通信。
五、SP數字信號處理器特性
DSP數字信號處理器是壹個實時處理信號的微處理器，在科裏奧利流量計裏，我們使測量管在壹個已知的頻率下振動，因此任何在此振動頻率範圍之外的頻率都是“噪聲”，需要除掉它們以準確地確定質量流量。例如，壹個50Hz或60Hz的信號很可能來源於與附近動力線的耦合。如何在實際上“過濾”這些多余的信號則需要壹些更多的在那時刻所得到的背景信息，圖8表明了噪聲如何出現在原轉換器信號上，以及被過濾後的最終信號。
與使用時間常量去阻抑和穩定信號相比，使用數字信號處理（DSP）技術的主要好處之壹，是能夠以壹個被提高了的采樣率去過濾實時信號，減少了流量計對流量的階躍變化的響應時間。使用多參數數字（MVD）變送器的響應時間比使用模擬信號處理的傳統變送器快2~4倍，更快的響應時間會提高短批量控制的效率和精確度。
DSP技術另壹個頗有價值且更富有挑戰性的應用實例是氣體測量，因為高速氣體通過流量計會引起較嚴重的噪聲。通過高準Elite系列傳感器，與流量信號混雜的噪聲被減至最校現在DSP技術能更好地濾波，並進壹步減小了質量流量計對噪聲的敏感度。采用MVD變送器測量氣體的結果在重復性和精確度上都有了顯著提高。
DSP技術提供了壹個“通往處理的窗戶”，當瀏覽這個窗戶時，首先集中在測量管振動頻率附近的信號上。實際上，有意地拋棄了其余的信息，很可能正是隱藏在這些“無用的”數據裏的信息會鋪平通往新的診斷技術的道路。例如，頻譜分析可能會引導我們取得在夾雜空氣或團狀流動流體測量上的進展，流體在測量管內壁的附著也是另壹個有希望被DSP技術檢測到的故障，頻譜的變化也很可能被用於預測傳感器的故障。
六、測量環境的影響
1、流體壓力的影響
首先考慮流體壓力不應超過規定工作壓力，其次考慮靜壓變化影響的程度。壓力變化影響測量管繃緊程度和布登效應的程度，以及破壞測量管不對稱的原零點偏置。雖然儀表常數變動和零漂很小，但是使用壓力時和校準時相差甚大時，對於高精確度儀表影響值還是不能忽視的。小口徑儀表壁厚管徑比大，影響小；大口徑儀表壁厚管徑比校
2、流體密度影響
流體密度變化改變流量測量系統的質量，從而使流量傳感器的平衡發生變化，導致零點偏移。如果測量某壹特定液體，只要在實際使用的液體密度條件下調零，使用過程中的密度變化不大，壹般不存在問題。但在壹根管道上測量密度差別較大的幾種液體時，會帶來零點變動的附加誤差。
3、流體粘度影響
羅斯蒙特公司的科氏力質量流量計CMF可測量液體粘度的範圍很寬，並呈現良好的測量性能。雖有報告論及粘度影響測量精確度，但很少有試驗數據。液體粘度會改變系統的阻尼特性，從而影響零偏置；在低流量時對流量測量值有壹定程度的影響。
4、雙相流體中異相含量影響
制造廠常稱含有百分幾體積比遊離氣體影響測量不大。當測量氣泡小而分布均勻的液體，如冰淇淋和相似乳化液，影響可能是相對的。含氣泡1%時有些型號無明顯影響，有些型號誤差為1%～2%，其中壹臺雙管直管式則高達10%～15%；含氣泡10%時，誤差普遍增加到15%～20%，個別型號高達80%。此外流體的壓力、流速、粘度和氣液混合方式的差異，所帶來的影響也不壹樣。測量含有少量固體的液體時，各類型CMF都有較高的信賴度。當固體含量較多或固體具有強磨蝕性或軟固體（如食品湯汁中的蔬菜塊），應選用單管直管型或串聯雙管型。因為如用並聯雙管型，分流器上有可能粘附異物或磨損導致改變兩路分流量，產生誤差；更為嚴重者如壹路堵塞可能不被立即發現。
5、環境振動影響
CMF可以在振動環境下工作，但必須與振動隔離，例如與振動管間用柔性管連接和采用隔離振動的支撐架。但更應預防振動頻率與CMF的工作頻率或諧波頻率相同。 同壹型號多臺儀表串接安裝或較接近地平行安裝，尤其是裝在同壹支撐臺架上，各CMF間工作頻率振動會相互影響，引起異常振動，嚴重時會使儀表無法工作。在訂購時可專門向制造廠提出，錯開兩串聯CMF的工作頻率。
6、管道應力影響
若連接流量傳感器管道中心未對準（或不平行）或管道溫度改變，管道應力會形成壓力、拉力、或剪切力作用到CMF測量管間的對準，引起檢測探頭的不對稱性，導致零點變動。CMF安裝好後必須調零以消除或減小這壹影響。若管道嚴重未對準，有可能無法調至零位。管道溫度偏離安裝時溫度，管道產生的熱膨脹（或收縮）力亦將作用到流量傳感器。有些CMF設計在測量管進出口各有壹個很重的分流器，可減小管道應力對測量管的影響。直形測量管CMF特別易受熱膨脹力的影響，必要時可在管道裝熱膨脹隔離管件。
七、實際應用
1、異相流應用
CMF在我廠主要產品如乙烯、丙烯和主要原料輕烴等的測量中使用可靠，但如果使用不當可導致計量超差甚至中斷計量。
在原料輕烴的測量中，由於輕烴介質中組分復雜，即含有固體顆粒，又含有氣泡，屬典型的異相流體，使用過程中經常出現故障，變送器顯示的故障信息是Sensor Error、 Dens Overrng、Slug flow即傳感器出錯、密度超限、團狀流，流量計中斷計量，為了解決此問題，我們在流量計入口安裝了過濾器，用來過濾固體顆粒，又將流量計出口閥門開度限位，以此提高入口壓力，用來減少輕烴介質中的氣泡含量，采取以上措施後流量計投用正常。
2、故障信息及處理
變送器出現Drive Overrng或Input Overrange即變送器中產生錯誤輸出，流速超出傳感器量程，檢查在變送器和傳感器中紅色電纜到棕色電纜之間是否開路或短路即傳感器驅動線圈開路或短路；檢查變送器和傳感器中綠色電纜到白色電纜之間開路或短路，即傳感器左檢測線圈開路或短路。
變送器出現Sensor Error即電纜有問題，檢查變送器和傳感器中藍色電纜到灰色電纜之間開路或短路，即傳感器檢測線圈開路或短路。
變送器出現Power Reset表示電源故障、燈光暗淡或電力循環已中斷了變送器工作，檢查電源系統是否正常。
變送器出現Zero Too High 或Zero Too Low表示在傳感器調零期間流體沒有完全終止流動，導致變送器計算出來的零點流量偏移太大而不能進行精確的流量測量，在調零時必須使流體完全終止流動。
八、結論
質量流量計是壹個較為準確、快速、可靠、高效、穩定、靈活的流量測量儀表，在石油加工、化工等領域將得到更加廣泛的應用，相信將在推動流量測量上顯示出巨大的潛力。
羅斯蒙特質量流量計在貿易計量中應用其品質世界第壹
羅斯蒙特高準科裏奧利質量流量計在貿易計量中應用
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引言:
當供應商或經銷商與下遊用戶之間對液體產品(如成品油)進行貿易交接時，必須確保產品的準確計量和嚴格核算。管理方和監管機構對交易的公平性均非常重視。本文通過科裏奧利流量計和其他常用技術的對比，解釋了為何科裏奧利流量計是貿易交接應用中“最實用”的選擇 。同時，本文還提供了壹些關於成功安裝和使用科裏奧利流量計的方法。
液體貿易交接計量概述:
目前，流量計量裝置有以下三種基本類型：推理式容積流量計，直接式容積流量計和直接式質量流量計。
渦輪流量計－推理式容積流量計量
可以測量流動液體的幾種特性，並能夠推導其體積流量。盡管還有其他類型的推理式容積流量計（電磁，超聲波和差壓流量計），渦輪流量計卻是貿易交接中最為常用的壹種。在流體中插入壹個渦輪葉片，根據其轉速測定流體線速度。然後用管道截面積乘以流體線速度，將得出體積流量，即：
速度*面積=體積流量。
在理想條件下，渦輪流量計可以非常準確可靠。然而，在夾氣狀態的流體測量中，它們將難以為繼。這是由於轉子轉速太快，會造成超額計量乃至軸承損壞。如果流體流速變化較大，或是出現渦流，特別是在高粘度流體中，也會發生類似問題。盡管壹些制造商已成功設計出適用於高粘度流體的渦輪流量計，但在多數情況下，由於此類技術的基本局限性，它們的安裝條件壹般都極為苛刻。例如，在儀表進出口處前後需安裝較長的直管段，還必須配備消氣器以及上遊濾網，以確保無夾帶氣體且流速平穩。
渦輪流量計所依賴的精密運動機件必須與流體直接接觸。因此，任何外來的汙染物都可能致其損壞。由此，必須在其上遊安裝消氣器和濾網，以保護流量計免遭損壞。
定排量流量計－直接式容積流量計量
作為最早的測量方法之壹，定排量（PD）技術應用廣泛且便於理解。PD 流量計能夠持續並重復地讓流體進入壹個精確已知容積的小計量室中。每次循環都會將壹個容積單位的流體從流量計壹端傳遞到另壹端。隨後通過計數小容積單位流過流量計的次數，來確定累計容積。經過多年積累，古老的技術已獲得很大發展，例如，和很多現代流量計相似的脈沖輸出式電子流量計，以及減少測量精度遭受壓力因素影響的雙套管式流量計。每個脈沖均對應壹個離散量，它們將顯示在本地顯示器上，並傳送到控制室。在如重質原油等高粘性產品應用中，PD流量計非常精確，並且其量程比高達10:1 。
但是，PD 流量計也存在壹定的局限性。它們不適合用於液化石油氣或低粘度介質（如成品油），因為其儀表外殼和轉子之間無法實現充分密封。另外，PD 流量計中許多運動部件都容易遭受損壞。在常態流體中必須定期更換磨損部件，以防止漂移過量。如果發生過程中的研磨顆粒導致磨損比率增加時，那麽為了防止設備故障，將不得不提早進行部件更換。最後，當遇到夾帶氣體時，PD流量計會受到與渦輪流量計同樣的限制。氣體會使轉子過度旋轉，並導致超額計量。同樣，必須在其上遊安裝消氣器和濾網。
科裏奧利質量流量計－直接式質量流量計量
科裏奧利質量流量計由壹個變送器和傳感器構成。流體通過U形，衣架形（如圖所示）或直管形流量管，流量管與流體流動方向保持垂直震動。流體所產生的科裏奧利力，與流量管振動力相互作用，造成流量管扭曲。扭曲度與流體的質量流量成正比，同時扭曲現象會產生正比的、可測量的相位移（流量管兩端檢測線圈之間）。
為確定體積流量，質量流量計還必須確定流體密度。這可通過測量流量管振動的自然頻率得出。流體的流動密度與流量管振動期的平方成正比（與頻率的平方成反比）。
由於只有測量出質量流量和密度後才可以確定體積流量，因此流量計能否準確測量這兩個變量就顯得尤為重要。和其它流量計相比，科裏奧利流量計的獨特設計，使得它對密度的測量更為準確。其中壹項改進是：設計可通過更大體積流量的流量管。科裏奧利流量計具有出眾的密度測量精度，從而會得出更好的體積流量精度。
何時在貿易交接中選擇科裏奧利流
科裏奧利流量計的原理面世相對較晚，但自高準（現為艾默生過程管理）在20世紀70年代首次將其推向市場以來，已經有10多家設備制造商安裝了1.5萬多臺科氏流量計。經過數十年的成功測量應用，2002年美國石油學會（API）批準科氏流量計可用於貿易交接（見API 第5.6章 ） 。
科裏奧利技術在貿易交接應用方面的市場占有率迅速增高，其主要原因如下：長期以來的高精度和重復性、多功能性、可靠性、耐固體顆粒性，以及最近的低壓損和高性能表現。
精度和重復性
現代科氏流量計具有較高精度和重復性，甚至在較高量程比和流體密度、粘度和成分不斷改變的流體條件下。艾默生在上世紀90年代末所推出的最新數字信號處理技術，有助於解決了零點穩定性問題，確保其能在大量程範圍內保持超卓的準確性。
多功能性
在高量程比及和流體特性無關的儀表因素之間，科裏奧利流量計還具備眾多功能性。原來不同的產品需不同的儀表測量，而壹臺科裏奧利流量計通常可測量多類產品。這尤其適用於綜合性產品管線應用。
和其它技術的流量計不同的是，科裏奧利流量計無需整流和儀表保護方面的安裝需求。因此它們安裝方便、成本經濟，可安裝於任何地方。
可靠性
科裏奧利傳感器的無插入、無密封和無軸承設計，能夠保持其無需維護的長期完整性。鑒於其高可靠性，許多國家的計量機構減少了對其的標定要求，而其他類型流量計是要強制進行的。
耐固體顆粒性
流體中固體顆粒能經過儀表而不影響其測量精度。但是，為了防止侵蝕流量計，應正確選型以防止潛在磨蝕性固體顆粒高速通過流量計。
低壓損
以前的數字型科氏流量計，需要平衡精確度和壓損。自艾默生高準推出數字處理技術（也被稱為多變量數字技術，或MVD ?）以來，這種平衡已全部消失。數字處理型高準科裏奧利流量計在大量程比下具有更高的基線精度，因此在低壓損情況下仍能超出貿易交接計量精度要求。
在夾氣應用中性能出眾
由於無可動部件，科裏奧利流量計不會在夾氣環境中受損。另外，通過采用高準最新的MVD數字信號處理技術，科裏奧利流量計在流量測量方面取得了巨大進步，其誤差由20 ％降低至不到1 ％ 。
科裏奧利流量計安裝註意事項
在正常條件下，現代科裏奧利流量計像閥門那樣用螺栓固定在管道上。壹些老舊、低質流量計在未對準的情況下無法實現精準測量，但現在很多經過認真設計制造的流量計，即使略微沒有對準管道，也會免受管道壓力的影響。
如果大量氣體進入流量計，那麽會導致測量錯誤。壹個較好的安裝經驗是避免在管道最高點處安裝傳感器，因為此處氣體容易滯留。
科裏奧利流量計無需整流就可以保持準確可靠。兩端無需長直管道安裝。不同於帶可動部件的流量計，科裏奧利流量計可處理典型的管道固體顆粒而不會受到損壞。
如果儀表首次安裝前必須清零的話，那麽必須關閉閥門以確保無流體通過傳感器。帶隔斷閥的典型流程示意圖如下：
用科裏奧利流量計可實現最大流量測量
在總流量很高的情況下，較經濟的辦法是平行安裝多個科裏奧利流量計，並累計其輸出值作為總流量。在使用單壹大口徑流量計的某些情況下，所需的校驗系統並不完全能夠驗證貿易交接儀表所能達到的測量能力。平行安裝的小口徑貿易交接儀表可以在低流量情況下進行分別校驗。
當需要帶多個平行儀表的測量系統時，可考慮使用工廠制造的在線平行計量系統（如下圖高準系統）以降低成本和整體尺寸。
貿易交接認證要求
用於貿易交接的儀表必須首先符合OIML（國際法定度量衡組織）標準。許多科裏奧利流量計均符合以下標準：
o OIML R 117 （用於除水以外液體的計量系統）
o OIML R 115 （用於液體數量的直接質量流量計量系統）
o OIML R 81 （用於低溫液體的動態計量裝置）
此外，每個國家都有其政府機構來對用於貿易交接計量的流量計進行認證，並指定其（首次和年度）校驗要求。例如，計量儀器法規（MID）2004/22/EC於2006年10月30日起生效，適用於液體和氣體的貿易交接計量，並適用於所有27個歐盟國家（加上挪威和瑞士） 。艾默生的高準科裏奧利流量計也已符合計量儀器法規（MID）2004/22/EC的要求，它也是第壹個達到MID標準的科裏奧利流量計。
通過認證的流量計必須附有壹張該國機構頒發的證書，但證書由儀表制造商制作和發運。客戶必須在定購時要求附有證書，證書上應列出被認證傳感器和變送器的型號。
科裏奧利流量計的校驗
所有貿易交接流量計必須通過校驗，以符合法規要求並確保產品存貨核算足夠準確。標準表是用來將貿易交接流量計與壹個可靠且已知的參考值進行比對。以下基本計算方法適用於所有校驗：
儀表系數=標準表讀數/儀表讀數
儀表校驗結果可用於以下幾個方面：
o 儀表讀數乘以儀表系數，得到正確的測量值
o 校驗結果可以用來確定新表標定系數
o 可決定是否把儀表返給設備制造商進行分析或標定
科裏奧利流量計可通過下列方法校驗：
o 秤重式罐校驗
o 體積式罐校驗
o 標準體積管
o 小標準體積管
o 交接標準法
o 主表法
各個校驗方法的組態將取決於其進行的是質量測量或體積測量校驗。
科裏奧利流量計擁有最多的校驗方法，校驗科裏奧利流量計與校驗其它類型流量計並無區別。然而，如果流體通過時間較短，在選用小標準體積管或標準體積管進行校驗時，其過程比其他類型流量計的更為復雜。科裏奧利流量計需要較長的預運行時間，這是因為科裏奧利流量計使用制造的脈沖，而不是過程流體驅動脈沖。信號處理速度也是壹個重要考慮因素：在相同的口徑和流量條件下，由於老式科裏奧利流量計使用較慢的模擬信號處理技術，其比帶數字處理技術的流量計所需的檢驗裝置要大。
案例簡述
最近，壹家位於東南亞的大型終端運營商需要壹套貿易交接計量解決方案，用於五個加油站點。他們將PD流量計與科裏奧利流量計進行了對比，由於科氏流量計維修較少，可靠性更高，他們最終選擇了科裏奧利流量計。終端的加油工作量很大，因此需要減少維修停機時間。最終，該運營商***安裝了10個科氏流量計，在其每個加油站點各安裝兩臺，見下圖。
結束語
在貿易交接應用中使用推理和直接式容積流量計量技術也可達到精準和壹致的測量，包括渦輪，正排量和其它流量計。然而，最新科氏流量計的直接式質量流量計量消除了很多傳統計量方法遺留的問題。采用了數字處理技術的最新壹代流量計，解決了妨礙科裏奧利流量計在貿易交接中應用的終極問題（如壓損、夾氣計量問題）。但是仍需慎重考慮流量計的選型和安裝。對大多數貿易交接應用，已經幾乎不存在不選擇科裏奧利流量計的理由。