科里奧利質(zhì)量流量計（Coriolis Mass Flowmeter，以下簡稱質(zhì)量流量計）可以直接測量流體質(zhì)量，鑒于其精度高、應(yīng)用性廣等優(yōu)點，已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域中獲得了廣泛應(yīng)用[1-5]。歐美和日本對于質(zhì)量流量計的研究處于地位，出現(xiàn)了一批質(zhì)量流量計研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)，占據(jù)著全球絕大部分市場份額。中國質(zhì)量流量計的研究起步較晚，技術(shù)相對落后，產(chǎn)品需求長期依賴于進(jìn)口。近年來，中國加快了科氏質(zhì)量流量計的研究和應(yīng)用，合肥工業(yè)大學(xué)、北京航天航空大學(xué)等高校對質(zhì)量流量計的相關(guān)理論進(jìn)行了較為深入的研究，開發(fā)了多種不同結(jié)構(gòu)形式的質(zhì)量流量計[6-9]；西安東風(fēng)機(jī)電有限公司和太原太航電子科技有限公司等是國內(nèi)較早開發(fā)質(zhì)量流量計的廠家，進(jìn)行了多年的應(yīng)用研究[10-12]。

  目前，成品油管道貿(mào)易交接計量使用的質(zhì)量流量計多數(shù)為國外產(chǎn)品，其中美國愛默生公司和德國E+H公司的產(chǎn)品應(yīng)用***廣泛[13-16]。鑒于國外產(chǎn)品價格昂貴、供貨周期較長、售后服務(wù)不及時等問題，中國石油開展了大規(guī)模的管道設(shè)備國產(chǎn)化工作，取得了一定成果[17-19]，為質(zhì)量流量計的國產(chǎn)化工作奠定了良好基礎(chǔ)。

  質(zhì)量流量計是利用流體在直線運動的同時處于一個旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理制成的直接式質(zhì)量流量儀表。以U形管質(zhì)量流量計為例，在外力驅(qū)動下，U形測量管繞中心軸按其自然頻率振動。當(dāng)流體以勻速流過U形管時，根據(jù)質(zhì)點動力學(xué)原理，U形管向上運動時，入口一側(cè)產(chǎn)生向上的科氏加速度，相應(yīng)的科氏力向下作用在管壁上；出口一側(cè)產(chǎn)生向下的科氏加速度，相應(yīng)的科氏力向上作用在管壁上，入口一側(cè)與出口一側(cè)科氏力大小相等，方向相反。因此，直接或間接測量旋轉(zhuǎn)管道中流動的流體產(chǎn)生的科氏力即可以測得質(zhì)量流量（圖1）。

質(zhì)量流量計包括一次儀表和二次儀表。一次儀表包括激振器、傳感器（速度傳感器和溫度傳感器Pt100）、測量管（包括平衡管）。測量管有U形、Ω形、B形、直管形及微彎形等[20]，其中U形管較為常見。二次儀表即變送器，包括驅(qū)動模塊、信號處理模塊及人機(jī)接口模塊等，主要任務(wù)是驅(qū)動測量管穩(wěn)幅振蕩，采集傳感器信號并進(jìn)行處理，測量結(jié)果的傳輸與顯示。

質(zhì)量流量計具有以下優(yōu)點：可以直接測量流體的質(zhì)量流量，測量度高；可測量流體范圍廣泛，包括高黏度的各種液體、含有固形物的漿液、含有微量氣體的液體、有足夠密度的中高壓氣體；流量管的振動幅度小，可視作非活動件，流量管內(nèi)無阻礙件和活動件，故障因素少，便于清洗、維護(hù)及保養(yǎng)；對流速分布不敏感，因而無上下游直管段要求；測量值對流體黏度不敏感，流體密度變化對測量值的影響很??；可完成多參數(shù)測量，測量質(zhì)量流量的同時可以獲取流體的體積流量、溫度及密度等。

主要參考API MPMS 5.6-2002 《液態(tài)烴用科里奧利儀的測量》和JJG 1038-2008《科里奧利質(zhì)量流量計檢定規(guī)程》等標(biāo)準(zhǔn)，制定了質(zhì)量流量計的技術(shù)要求（表1）。

國產(chǎn)化質(zhì)量流量計（圖2）在設(shè)計和制造方面采用了獨特的專有技術(shù)，保障了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。

質(zhì)量流量計的關(guān)鍵技術(shù)在于測量振動的頻率和兩路信號的相位差或時間差，國產(chǎn)化質(zhì)量流量計采用全數(shù)字解算技術(shù)，對短時間的數(shù)字信號進(jìn)行處理，以得到確定流體質(zhì)量流量和密度所需要的瞬時相位差及瞬時頻率，***大限度地抑制噪聲，提取信號攜帶的有用信息，保證微弱信號的測量準(zhǔn)確性，極大程度地擴(kuò)大信號的測量范圍。

國產(chǎn)化質(zhì)量流量計在彎管設(shè)備的制造要求、模輪結(jié)構(gòu)、防皺設(shè)計、內(nèi)外部劃傷防護(hù)等方面形成了特有方法，保障了傳感器的穩(wěn)定性。

參考JJG 1038-2008《科里奧利質(zhì)量流量計檢定規(guī)程》等標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合成品油管道現(xiàn)場實際情況，制定了質(zhì)量流量計工廠試驗大綱。按照試驗大綱，委托流量計制造廠家（圖3、表2）和西北計量測試中心對質(zhì)量流量計進(jìn)行了出廠性能測試。西北計量測試中心的測試結(jié)果為：質(zhì)量流量誤差小于0.1%，重復(fù)性小于0.05%，產(chǎn)品主要性能指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。

現(xiàn)場試驗采用國產(chǎn)化質(zhì)量流量計與進(jìn)口質(zhì)量流量計串聯(lián)運行，能夠滿足交接計量精度需要，也便于驗證國產(chǎn)化質(zhì)量流量計的運行穩(wěn)定性。一臺國產(chǎn)化質(zhì)量流量計成橇安裝在現(xiàn)有分輸站流量計橇座的標(biāo)定進(jìn)、出口管道接口上，與運行的進(jìn)口艾默生流量計橇座進(jìn)行串聯(lián)比對。

2016年，石油天然氣大流量計量站對流量計進(jìn)行了體積法標(biāo)定，測試結(jié)果表明流量計誤差為0.04%，重復(fù)性為0.03%，運行一年后，進(jìn)行復(fù)檢，測試結(jié)果表明流量計誤差為0.13%，重復(fù)性為0.035%（表３）。

通過12個批次油品的國產(chǎn)化流量計與進(jìn)口流量計偏差對比，兩者偏差小于0.2%（表4）。

選取3個典型油品輸送批次，在此期間國產(chǎn)化流量計與進(jìn)口流量計累計量偏差分別為0.13%、0.10%和0.19%，將3個批次油品輸送過程中的瞬時流量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比（圖4）可見：國產(chǎn)化流量計與進(jìn)口流量計瞬時流量趨勢一致，數(shù)據(jù)非常接近。

（1）聯(lián)合國內(nèi)質(zhì)量流量計生產(chǎn)廠家，成功研制了一套質(zhì)量流量計樣機(jī)，采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的全數(shù)字解算技術(shù)和穩(wěn)定的傳感器制造技術(shù)，滿足現(xiàn)場電磁干擾、射頻干擾、工頻干擾等技術(shù)要求，經(jīng)第三方測試平臺測試，質(zhì)量流量誤差為0.10%，重復(fù)性為0.05%。

（2）在成品油管道進(jìn)行現(xiàn)場試驗，采用串聯(lián)方式與進(jìn)口質(zhì)量流量計進(jìn)行對比，期間由石油天然氣大流量計量站兩次進(jìn)行檢定，均合格，經(jīng)過一年的比對試驗，國產(chǎn)化質(zhì)量流量計運行穩(wěn)定，與進(jìn)口流量計相比偏差小于0.2%，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

創(chuàng)新點名稱1：成品油質(zhì)量流量計的研制

創(chuàng)新點內(nèi)容1：針對成品油管道特點，研制成功質(zhì)量流量計樣機(jī)一套，采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的全數(shù)字解算技術(shù)和穩(wěn)定的傳感器制造技術(shù)，經(jīng)過第三方測試，質(zhì)量流量誤差0.1%，重復(fù)性0.05%，達(dá)到國際先進(jìn)水平。