淺談介質(zhì)壓力變化對(duì)質(zhì)量流量計(jì)準(zhǔn)確度的影響

介質(zhì)壓力變化可導(dǎo)致質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量管的形變，使計(jì)量管的橫截面積、長(zhǎng)度等發(fā)生變化，從而影響質(zhì)量流量計(jì)的準(zhǔn)確度。本文通過對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的原理及相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析研究得出介質(zhì)壓力對(duì)質(zhì)量流量計(jì)準(zhǔn)確度的影響。

隨著質(zhì)量流量計(jì)在各種領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為提高質(zhì)量流量計(jì)的準(zhǔn)確度，行業(yè)內(nèi)對(duì)能夠影響質(zhì)量流量計(jì)準(zhǔn)確度的各種因素的研究也越來越深入，其中介質(zhì)壓力變化的影響一直是爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。目前介質(zhì)壓力對(duì)質(zhì)量流量計(jì)準(zhǔn)確度的影響越來越多的被行業(yè)所認(rèn)同，但是由于質(zhì)量流量計(jì)的種類繁多，結(jié)構(gòu)材質(zhì)都不盡相同，并且缺乏大量的數(shù)據(jù)做支撐，因此這種影響還沒有被系統(tǒng)的整理、沒有權(quán)威的發(fā)布。

1 質(zhì)量流量計(jì)的原理分析

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)一般稱質(zhì)量流量計(jì)，由傳感器和變送器組成，其中傳感器主要由振動(dòng)管、驅(qū)動(dòng)部件等構(gòu)成[1]，流體在其傳感器（振動(dòng)管）中能產(chǎn)生科里奧利力，并且產(chǎn)生的科里奧利力與流體的質(zhì)量流量成正比，質(zhì)量流量計(jì)就是利用該原理進(jìn)行測(cè)量。質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果只與科里奧利力、角速度、管道的長(zhǎng)度有關(guān)，可假設(shè)在管道的物理性質(zhì)不發(fā)生變化的情況下，介質(zhì)壓力的變化不會(huì)影響質(zhì)量流量計(jì)的準(zhǔn)確度。但是在實(shí)際使用中，隨著管道內(nèi)介質(zhì)的壓力變化，管道的長(zhǎng)度，橫截面積等都會(huì)發(fā)生變化進(jìn)而影響到質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果。

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

選用一臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)，其型號(hào)為 CMF200M419NACUMZZZ，儀表口徑為 DN50，流量范圍為 8～40t/h，在 35.5t/h 這個(gè)流量點(diǎn)，同時(shí)其他檢定條件不變的情況下，采用不同介質(zhì)壓力分別進(jìn)行一組（10 個(gè)）的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，采用標(biāo)準(zhǔn)裝置，即靜態(tài)質(zhì)量法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，擴(kuò)展不確定度為±0.05%，置信因子為 2，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表 1 和表 2。

由表 1 和表 2 可以看出，兩次測(cè)量過程除介質(zhì)壓力不同外（分別是 0.45 MPa 和 0.24 MPa），其他測(cè)量條件基本相同。對(duì)兩次測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)介質(zhì)壓力升高時(shí)，質(zhì)量流量計(jì)的基本誤差也會(huì)隨之變化。在本次實(shí)驗(yàn)中隨著介質(zhì)壓力升高質(zhì)量流量計(jì)各測(cè)量點(diǎn)的基本誤差也隨之增大。介質(zhì)壓力分別為 0.24 MPa 和 0.45 MPa 時(shí)，兩次測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值相差 0.016%。由此可見，介質(zhì)壓力的增大對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的基本誤差造成了影響。

3 實(shí)際工作中的幾點(diǎn)建議

如何降低介質(zhì)壓力在質(zhì)量流量計(jì)檢定中的影響既然介質(zhì)壓力變化會(huì)對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的準(zhǔn)確度造成影響。

在檢定過程中，為得到穩(wěn)定的測(cè)量介質(zhì)，質(zhì)量流量計(jì)的檢定就顯得尤為重要。目前國(guó)內(nèi)廣泛采用的穩(wěn)壓措施有以下幾種：水塔式（分為變水頭、衡水頭），穩(wěn)壓容器式，調(diào)頻式。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。穩(wěn)壓效果***好的是水塔式，但此方法需要的建設(shè)成本高，不節(jié)能。比較起來，穩(wěn)定性：水塔式>調(diào)頻式>穩(wěn)壓容器式；裝置建設(shè)成本：水塔式>調(diào)頻式>穩(wěn)壓容器式；節(jié)能效果：調(diào)頻式>水塔式=穩(wěn)壓容器式。綜合考慮，在資金場(chǎng)地有限制的前提下，可以采用調(diào)頻配合穩(wěn)壓容器的方法。為降低介質(zhì)壓力對(duì)質(zhì)量流量計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中的影響，在檢定質(zhì)量流量計(jì)時(shí)，要充分了解被檢質(zhì)量流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際使用條件。雖然目前文獻(xiàn)[2]對(duì)于測(cè)量介質(zhì)壓力還沒有明確的規(guī)定，但是為了確保質(zhì)量流量計(jì)的檢定準(zhǔn)確度，建議實(shí)施檢定的部門應(yīng)該詢問送檢單位所送檢的質(zhì)量流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)使用的工況壓力，并根據(jù)實(shí)際工況壓力調(diào)節(jié)檢定時(shí)的介質(zhì)壓力，在接近工況壓力下檢定質(zhì)量流量計(jì)可以很大程度上消除由于檢定壓力和工況壓力不同所造成的誤差。

如何降低介質(zhì)壓力在質(zhì)量流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中的影響

在質(zhì)量流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，由于運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜多變，介質(zhì)壓力變化對(duì)質(zhì)量流量計(jì)準(zhǔn)確度的影響可能會(huì)更大，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)管道中介質(zhì)的實(shí)際壓力可能是檢定時(shí)的 10 倍或者更高，在這種情況下質(zhì)量流量計(jì)的準(zhǔn)確度很難得到保證。為了減少測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)與質(zhì)量流量計(jì)檢定時(shí)的介質(zhì)壓力差造成的誤差，很多質(zhì)量流量計(jì)的廠家也發(fā)布了自己產(chǎn)品的壓力修正系數(shù)，但是由于出廠的批次不同，造成了測(cè)量管的材質(zhì)硬度等的不同，從而導(dǎo)致質(zhì)量流量計(jì)對(duì)介質(zhì)壓力變化敏感性也不盡相同，因此通過壓力修正系數(shù)很難對(duì)質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行地修正。在一般的應(yīng)用中，通過壓力修正系數(shù)就可以滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，但是在計(jì)量貿(mào)易交接等重要領(lǐng)域中，要消除介質(zhì)壓力對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的影響，應(yīng)該做到①盡可能的保證質(zhì)量流量計(jì)的介質(zhì)壓力穩(wěn)定在一個(gè)不變的數(shù)值，避免介質(zhì)壓力波動(dòng)；②在質(zhì)量流量計(jì)檢定時(shí)，在條件允許的情況下，應(yīng)要求檢定部門盡量在質(zhì)量流量計(jì)的工作壓力下進(jìn)行檢定。事實(shí)上介質(zhì)壓力變化會(huì)對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量管直接造成的影響，介質(zhì)壓力變化使質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量管發(fā)生了形變，從而影響質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果。這種變化與測(cè)量管的材質(zhì)有關(guān)，材質(zhì)“硬”

則壓力變化對(duì)測(cè)量結(jié)果影響小，材質(zhì)相對(duì)較“軟”則影響大。

4 結(jié)語

綜上所述，介質(zhì)壓力變化使質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量管產(chǎn)生不可知的形變，從而造成質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量管截面積、長(zhǎng)度發(fā)生變化，進(jìn)而會(huì)對(duì)質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生不同程度的影響。介質(zhì)壓力對(duì)質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果的影響會(huì)隨計(jì)量管材質(zhì)變化而變化，不能一概而論。