技术文章
一、工作原理
日本NOHKEN科里奥利质量流量计(Coriolis Mass Flowmeter)基于科里奥利效应,通过测量流体在振动管道中产生的惯性力来直接计算质量流量。
其核心工作原理如下:
1. 振动管驱动:传感器内的测量管(通常为U型、直管或Ω型)由电磁驱动装置以固定频率振动。
2. 科里奥利力作用:当流体流经振动管时,流体在管道入口和出口处因振动方向变化受到相反的科里奥利力,导致管道产生微小的扭曲形变或相位差。
3. 信号检测:安装在管道两侧的传感器(如光学或电磁传感器)实时检测振动管的形变或振动相位差,并将其转换为电信号。
4. 质量流量计算:通过测量相位差或形变量的大小,结合已知的管道刚度和振动频率,直接计算出流体的质量流量。此外,还可通过分析振动频率变化
获得流体密度,结合温度补偿进一步提升精度。
二、主要应用行业
科里奥利流量计凭借高精度和多功能性,广泛应用于以下领域:
1. 石油化工
原油、天然气、液化气的贸易结算。
化工原料(如溶剂、添加剂)的精确配比与输送。
2. 食品饮料
糖浆、乳制品、果汁等黏稠流体的灌装与质量控制。
3. 制药行业
疫苗、注射液等高价值流体的无菌生产过程监控。
4. 能源与环保
污水处理中的药剂投加、沼气流量监测。
5. 科研与航空航天
推进剂加注、低温流体(液氮/液氧)的流量控制。
三、优势特点及不可替代性
相较于其他流量计(如电磁、涡轮、超声波),科里奥利流量计的核心优势包括:
1. 直接质量流量测量
无需依赖温度、压力或密度补偿,避免因物性参数变化导致的误差。
对比涡轮或涡街流量计(仅测体积流量),在油气贸易等场景中显著减少计量纠纷。
2. 多参数同步测量
在输出质量流量的同时,可提供流体密度和温度数据(如密度的精度可达±0.001 g/cm³)。
在食品行业用于在线浓度检测,替代传统实验室取样分析。
3. 多相流与复杂介质适应性
可测量气液两相流、含固体颗粒的浆液(如矿浆、泥浆),而超声波流量计在此类介质中易失效。
对流体电导率无要求,适用于绝缘性液体(如成品油),弥补电磁流量计的局限。
4. 高精度与宽量程比
典型精度可达±0.1%~±0.5%,量程比高达100:1,远超孔板流量计(通常20:1)。
制药行业微量灌装(如毫升级)到化工大流量输送均可覆盖。
5. 安装条件宽松
无前后直管段要求(与涡街流量计需10D以上直管段对比),适合空间受限的场合。
不可替代的功能
1. 两相流/非均质流体的精确计量
如液化天然气(LNG)中气液共存时仍能稳定测量,而体积流量计会因相变产生显著偏差。
2. 高价值介质贸易结算
国际标准(如API、OIML)认可其作为交接计量仪表,因其直接质量测量特性在原油贸易中不可替代。
3. 卫生级与高压极端工况
采用全焊接不锈钢管道设计的型号可满足无菌生产(3A认证)或超高压(70MPa以上)需求,如氢能加注站。
四、总结
日本能研科里奥利质量流量计以其物理原理的独特性,在直接质量测量、多参数输出及复杂介质适应性方面具有不可替代的地位。尽管其初期成本较高,但在高
精度需求、多相流及贸易结算场景中,长期综合效益显著优于其他技术路线。