摘 要：针对HK-CMF质量流量计在使用中工作压力对其测量误差产生的影响，提出修正方法，以提高HK-CMF质量流量计测量的准确性。

关键字：HK-CMF质量流量计 附加误差 修正 精度

    HK-CMF质量流量计由于能直接测量介质的质量流量较其他流量计具有一定的优势，容积式、速度式流量计测量的是介质的在线体积，还需准确测量介质的在线温度、密度和压力，才能准确地测量流量。因此，在实际过程中是相当困难和难以实现的。HK-CMF质量流量计在一种介质中标定而在另一种介质中使用对测量值的影响理论上是没有的，而容积式对于这种情况引起的误差根据介质的不同影响是相当严重的。HK-CMF质量流量计具有较高的准确度和稳定性，故障率低。由于其较低的故障率和使用寿命，可以补偿其较高的价格带来的当时的成本问题。

    1 实验方法及其数据

    按照正常的检定操作安装HK-CMF质量流量计，设定检定压力，在进行完系统预热，调整HK-CMF质量流量计的零点后，进行检定操作。完成一次检定过程，重新设定检定压力，在新的检定压力下再次进行检定操作，直到完成全部实验压力点的测试。在全部实验过程中，对HK-CMF质量流量计的设置不做任何改动。表1为对弯管型DS300HK-CMF质量流量计在不同的检定压力下的测试数据及其误差变化情况。

    表1 DS300型HK-CMF质量流量计在不同检定压力下的误差变化情况

流量 /t·h-1	压力/MPa	相对误差，%	压力/MPa	相对误差，%	压力变化值/MPa	误差变化值，%	每变化0.1MPa 引 起的误差变化，%
120	0.32	0.14	0.42	-0.01	0.10	-0.15	-0.15
100	0.36	-0.01	0.47	-0.20	0.11	-0.19	-0.17
90	0.17	0.24	0.38	-0.06	0.19	-0.30	-0.16
50	0.17	0.09	0.36	-0.13	0.19	-0.22	-0.12
20	0.17	0.02	0.43	-0.29	0.26	-0.31	-0.12

    从表1中可以发现，该HK-CMF质量流量计的实际工作压力每升高0.1MPa，HK-CMF质量流量计会产生-0.17%~-0.12%的附加误差，即当工作压力高于检定压力时，每高出0.1MPaHK-CMF质量流量计会产生约为-0.15%的附加误差；而当工作压力低于检定压力时，每低于0.1MPa，HK-CMF质量流量计会产生约0.15%的附加误差。实验数据与仪表制造商提供的数据基本一致。

    2 偏离标定压力的修正方法

    目前无论是制造工厂或国内流量计标定站标定压力一般在0.2MPa左右，标定介质多数为水，但是HK-CMF质量流量计安装后实际工作压力有的甚至高出离线标定压力十倍以上，对于无法实施在线实流标定的流量计，应该对偏离标定压力造成的影响进行必要的修正。现在不仅从理论上还是实际上都确认了。当工作压力高于标定时，传感器振动管钢度的轻微变化会导致流量产生一个负向偏差，其幅度与振动管的厚度与外径比具有一定的关系。目前CMF系列尤其ELITE型压力影响很小，测量出口低于50mm几乎没有影响。但是对于大口径的传感器，随着振动管的厚度与外径比的降低，压力效应还是存在的，可以从图1CMF300型号传感器压力与精度关系证实这个问题。

    MICRO MOTION首家提出压力对HK-CMF质量流量计测量值的影响是普遍存在的，而目前具有其压力修正系数，并且给出了流量系数修正公式，同时还给出了配压力变送器进行压力补偿方案（见表2）。

    表2 不同型号传感器压力效应系数

传感器型号	Kp（压力效应修正值）/MPa
CMF025	无
CMF050	无
CMF100	-0.0002901
CMF200	-0.0011603
CMF300	-0.0008702
DL100	-0.0087023
DL200	-0.011603
D300	-0.011603
D600	-0.0072519

    鉴于目前计量的现状，如何进行压力补偿尚缺乏统一的规定，根据计量的一些标准，对于影响幅度不超过0.1%，以及非贸易计量领域，可以不进行压力补偿。但是对于压力影响幅度超过0.1%或计量合同提出明确要求的，则应该进行必要的压力补偿，其次对于条件允许的计量点应该配备压力变送器，进行在线压力补偿，补偿方法按式（1）计算。

    K = K_cal×[1 - K_p×（P_meas - P_ea1）]         （1）

    式中：K— 经过压力补偿后的流量系数；
          K_cal— 流量计出厂或安装前离线标定的流量系数；
          K_p— 不同型号传感器单位压力变化补偿系数（见表2）；
          P_meas— 流量计工作压力（表压），Pa；
          P_cal— 流量计离线标定时压力（表压），Pa。

    以传感器DS600S166SU2和变送器RFT9739D5SUA为例，标定压力为0.2MPa，流量系数为1644.7，实际工作压力2.5MPa。根据公式（1）和表1，计算出压力补偿后的流量系数为1672.1。流量系数由原来的1644.7变化为1672.1，系数增加了27.4，相对变化量为-1.64%，显然压力效应影响误差已经大大超过了流量计允许误差要求。因此，应该采用新的流量系数补偿压力变化对计量结果的影响。

    3 压力补偿具体方法

    人工补偿最简单的方法是由贸易双方约定一个平均压力，计算补偿后的流量系数，重新在变送器组态，或根据流量系数的变化确定一个平均流量计系数直接对流量计结果进行修正，这在压力波动不大的情况下是可以采用的。但是较科学准确的办法是在计量点配备压力变送器，而对于成品油装车以及油轮码头前沿的HK-CMF质量流量计，因为工作压力很低，其影响幅度可以忽略不计。所以没有必要配备压力补偿设施。

    4 应注意的几个问题

    （1）由于测量管形状及结构设计的差异，有些型号的流量要设计支撑架或基础；还有的为隔离管道振动影响仪表，传感器与管道之间需用柔性管连接，而柔性管与传感器之间又要一段有支撑件分别固定的钢性直管。如所测介质含有固形物和夹杂气体，按流体和管道条件在传感器上游装过滤器或气体分离等保护装置。流量传感器测量管内残留固形物、滞留气体等均影响测量的精度，一般装于自下而上流动的垂直管道较为理想。安装位置必须使测量管内充满液体，例如管道上流体流过HK-CMF质量流量计后直接放入容器而无背压，测量管往往不能充满，会使输出信号激烈波动。

    同一型号2台HK-CMF质量流量计串联安装，或多台HK-CMF质量流量计接近地并行（或并联）安装，尤其装在同一支撑台架时，测量管振动会使各HK-CMF质量流量计之间相互影响，产生干扰而引起异常振动，严重时仪表无法工作，应采取防范措施，如：向制造厂提出错开接近仪表的共振频率值；拉开传感器的距离，不设置在同一台架上，独立设置支撑架；流量传感器设置防振材料隔离等方法，采用无压力安装，安装时将直管直接先固定在支撑架上，装上流量计的连接件，将直管按应有的长度割开，将流量计吊装无压力焊接。

    （2）零点漂移和调零。零点漂移来自流量传感器部分，主要原因有：① 机械振动的非对称性和衰减；② 流体的密度黏度变化。影响前者的因素有：管端固定应力；振动管钢度的变化；双管谐振频率不一致性；管壁材料的内衰减。后者影响零位的原因是结构不平衡问题。

    最后调零必须在安装现场进行，流量传感器排尽气体，充满待测流体后再关闭传感器上下游阀门，在接近工作温度的条件下调零。

    （3）由于前面谈到压力对流量计准确度的影响，需要对流量计进行压力系数的修正，否则过高的过程压力将使流量计处于负偏差的状态。

    （4）空浮系数的修正。由于HK-CMF质量流量计测得的是介质在真空中的质量，而我国现在的质量交接是以质量交接（空气中的质量），所以质量流量的示值应乘以空浮系数换算成介质质量。