科氏質量流量計測量精度高，測量不受介質物性影響，無上、下游直管段長度的要求。而且科氏質量流量計是智能化程度很高的儀表，其變送器除了質量流量，能輸出轉化成4～20mA或者脈沖信號或者總線信號的體積流量、密度、溫度、粘度和濃度等流程參數；還能輸出轉化成繼電器觸點或者NAMOUR信號的空管檢測信號；甚至無需批處理控制器，直接對閥門進行兩段式開閉控制。所以科氏質量流量計廣泛應用于化學、制藥、能源、橡膠、造紙、食品等各工業部門，在配料、裝車和貿易交接中相當適用。
通過所設計的一些選用科氏質量流量計的工程，關于選型方面，筆者得出幾點體會，下面作詳細闡述。
1 科氏質量流量計的分類
科氏質量流量計有很多種類：按測量管段數可分為單管型和雙管型；按測量管形狀可分為彎曲形和直形，彎曲形的測量管也分Ω字形、S字形、J字形、三角形等；按測量管材質分有316L、904L、C-22合金、鈦和鋯等；按流量計安裝方式分有螺紋、法蘭、卡箍、CajonVCO、Swagelok等。根據工程實際情況和流程參數，選擇合適的形狀、材質、公稱通徑、公稱壓力和安裝方式的質量流量計。
2 介質流速對科氏質量流量計選型的影響
很明顯，科氏質量流量計主要用來測量介質質量流量或者輸出計算得出的體積流量，工藝專業提供的選型參數也只涉及到介質質量流量或者體積流量；所以會忽略介質流速的影響。科氏質量流量計的測量管振幅微小，可視為無活動件，又件，其測量值不受管道內流場影響；所以可測量各種非牛頓流體以及粘滯的和含微粒的漿液，而且流量量程比可以很大。但是公稱通徑一定的科氏質量流量計的測量值實際是受限制的，介質流速是一個因素。接下來重點闡述介質流速對科氏質量流量計選型的影響，亦即根據介質流速，合適選擇流量計測量管形狀和公稱通徑。
介質流速對科氏質量流量計選型的影響，與科氏質量流量計測量原理有關。科氏質量流量計，顧名思義，就是應用科里奧利原理測量質量流量的儀表。科里奧利原理描述的是旋轉系統上沿著半徑方向作直線運動物體所受到的有別于離心力的力，這個力稱為科里奧利力。如圖1所示：質量為m的質點以轉速ω圍繞圓心旋轉，同時還疊加沿著半徑方向以速度v所作的直線運動。
這時質點m受到一個使其偏離沿著半徑方向運動的力U，這個力U垂直于半徑方向，也就是科里奧利力。當質點的質量m越大，轉速ω越大，或者半徑方向直線運動的速度v越大；科里奧利力的作用就明顯。當沿著半徑方向直線運動的速度v為零時，質點上科里奧利力的作用就消失。最后得出公式：科里奧利力Fc=2mωv。
科氏質量流量計運用這個原理，將產生科里奧利力的旋轉系統替換為流量計內以諧振頻率振動的測量管。如圖2所示，為科氏質量流量計內以諧振頻率ω振動的測量管的俯視圖。
當振動的測量管內沒有流體或者流體靜止不動時，測量管或者和管內流體沒有受到科里奧利力的作用，測量管沒發生形變。當測量管內流體以速度v流動時，測量管側面受到垂直于流體流動方向的科里奧利力Fc的作用。測量管振動，可以看作測量管一部分以支撐點為中心作小幅度的來回旋轉。流體剛進入測量管時，流體上任一質點可看成是沿半徑方向拋離測量管支撐點――亦即旋轉中心點；流體準備流出測量管時，流體上任一質點可看成是沿半徑方向接近測量管支撐點。結果如圖2所示，測量管輸入和輸出段受到方向相反的科里奧利力的作用，測量管開始發生扭曲。如圖3所示，在測量管輸入和輸出段各設置感應器A和B。
測量管外形發生的扭曲變化，作為一個相位變化（△φ）被感應器A和B檢測出來。在測量管諧振頻率一定的情況下，這個相位變化（△φ）與流體的質量m以及流動速度v成比例關系，也就是與流體的質量流量成比例關系。檢測出瞬時的相位變化（△φ），即能知道該時的質量流量。檢測信號送至轉換器處理轉換后，由變送器輸出與質量流量成正比的標準信號。
由此可見，科氏質量流量計正常工作時，測量管內介質會產生科里奧利力，作用于測量管壁，垂直于流體流動方向。而滑動摩擦力的計算公式為F=μ?N，式中的μ為滑動摩擦因數，也叫滑動摩擦系數，它只跟材料、接觸面粗糙程度有關，跟接觸面積無關；N為接觸面所受到的正壓力。正壓力N與測量管內介質會產生科里奧利力Fc成比例關系，結合科里奧利力Fc的計算公式，可知介質流速v越大，科里奧利力Fc越大，接觸面所受到的正壓力N也越大，介質與測量管壁間的滑動摩擦力就越大，流量計的壓損也就越大。注意測量介質流速的問題，其實也就是注意流量計產生的壓損大小的問題。而且現在很多科氏質量流量計采用三角形等彎曲形狀的測量管，容易形成“紊流"。所以科氏質量流量計可能會產生很大的壓損，壓損甚至能高到難以忍受（0.1～0.2MPa）。另外，很大的壓損也容易造成“氣蝕"現象，損害流量計的測量管。
3 舉例說明
現舉例說明，測量介質為軟化水，測量范圍：2～15m3h，正常流量：10m3h，溫度變化范圍：10～40℃，操作狀態下密度為998.4kg/m3，動力粘度為1.01mPaS，工藝管道直徑為“2"。表1為某品牌科氏質量流量計流速、壓損和誤差的計算結果。
如表1所示，流量計公稱通徑如果選擇11/2"，在流量時的計算壓損達0.409bar，遠大于公稱通徑為2"時的情況，而流量精度并沒提高多少。如果選擇3"的公稱通徑，計算壓損雖然減少些，但是在最小流量時的精度很差，只有0.55%；而且對于2"的管道，選擇大一級的質量流量計也不適合的。所以流量計公稱通徑選擇2"為宜。
4 結語
綜上所述，科氏質量流量計選型時，需要考慮其壓損是否被整個工藝流程所允許。要求限制壓損，也就限制了在公稱通徑一定下的介質流速上限范圍；或者在保證介質質量流量或體積流量上限的要求下，選擇大一級的公稱通徑，擴大流通面積。另外，流量計公稱通徑小，測量精度高，價錢也相對便宜；公稱通徑大，雖然流量計壓損減小，但是測量精度降低，采購費用增加。所以需要在精度和壓損之間取得平衡，計算出最合適的公稱通徑。
參考文獻
[1] 石油化工自動化控制設計手冊[M]．北京：化學工業出版社，2000．
