质量流量计 选型指南

——  基于《石油化工自动化仪表选型设计规范》SH/T 3005—2016 第 7.6 节

一、什么是质量流量计？

我们常用的流量计，大多数测量的是体积流量（也就是单位时间内"流过多少升、多少立方米"）。但很多场合，比如贸易结算、配料、能源计量，更想知道流过去的"分量"到底有多重——这就是质量流量。

质量流量计就是直接测量"流过多少千克 / 多少吨"的仪表。它不像体积流量计那样需要再去做温度、压力、密度的换算，结果更直接、也更准。

为什么这么重要？  同样体积的液体或气体，温度、压力一变，重量就会跟着变。直接测质量，能跳过这一层换算误差，所以贸易结算和高精度计量都偏爱它。

按规范要求，质量流量计宜选用两种：科里奥利质量流量计 和 热式质量流量计。

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二、科里奥利质量流量计

■ 1. 工作原理（一图看懂）

原理听起来高大上，其实很形象：想象你在一个旋转的转盘上从中心往外走，会感到有一股力把你"拽偏"——这就是科氏力。科里奥利质量流量计用的就是这个原理。

仪表里有一根（或两根）做高频振动的 U 形测量管。流体从中流过时，会对振动管产生科氏力，使管子发生轻微"扭转"。流体质量越大，扭转越明显。两侧传感器一比对，就能直接算出质量流量。

图 1  科里奥利质量流量计工作原理示意图

■ 2. 适用场合

a）适合液体、高密度气体、浆料以及多相流体的贸易计量或高精确度计量；

b）可同时输出 质量流量、密度、温度 三个参数，一表三用；

c）能测双向流体（正反流都行），也能测微小流量；

d）对易结晶、易冷凝、易凝固的介质，建议选带蒸汽夹套伴热的型号；

e）一个突出优点：一般不需要温度、压力、密度补偿，也不需要直管段。

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■ 3. 精确度等级

可以根据用途选两种精度：

•  计量级：0.2 级（用于贸易计量等高要求场合）

•  控制级：0.5 级（用于过程控制）

■ 4. 选型要注意

压损要把好关  科里奥利流量计因为流体要流过 U 形管，会带来一定压降。选型时要确保最大压损 不超过工艺允许的最大压降，否则会影响后续工艺。

三、热式质量流量计

■ 1. 工作原理

热式流量计的"套路"也很直观：在管道里放一个加热元件和两个温度传感器（上游一个、下游一个）。气体一流过，就会把热量从加热元件"带走"到下游，下游温度升高。

气体流得越快、流量越大，被带走的热量就越多。通过测量两边的温差（或维持恒定温差所需要的功率），就能直接得出气体的质量流量。

图 2  热式质量流量计工作原理示意图

■ 2. 适用场合

a）适用于低密度（小分子量）、单组分或固定比例混合、洁净的气体测量；

b）不适用于多相流体和双向流体；

c）需要较长的直管段——具体长度要按制造厂提供的要求执行。

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选错介质要"翻车"  热式流量计是按某种特定气体（或固定比例混合气）标定的。如果实际介质成分变了，测量值就会跑偏。所以一定要保证介质组分稳定。

四、两种流量计，到底怎么选？

两种质量流量计各有所长，下面这张对比图，把它们的核心差异一目了然地放在一起：

图 3  科里奥利与热式质量流量计选型对比

■ 一句话决策

要测液体、浆料、多相流，或者要做贸易计量 → 选 科里奥利质量流量计；

要测洁净的、单一成分的低密度气体，对精度要求不太高 → 选 热式质量流量计。

五、关键参数速查

规范附录给出的两种质量流量计的核心参数如下：

— SH/T 3005—2016  附录 A  表 A

表中符号说明：O = 好、可用；X = 差、不可用。

注：前/后直管段数据为 DN 的整数倍值，是制造厂能保证测量精度的最低要求。

六、延伸知识：密度也能用它来测

科里奥利质量流量计还有一个"隐藏技能"——测密度。

因为流体的密度直接影响测量管的振动频率，所以仪表在测质量流量的同时，可以输出密度值。在过程分析仪表里，密度测量宜采用 振动式密度计、放射性密度计 和 科里奥利质量流量计 这三类。

— SH/T 3005—2016  9.3.3

小结

选质量流量计，核心就是把握三件事：

a）介质是什么？液体、浆料、多相 → 科里奥利；洁净单一气体 → 热式。

b）精度要多高？贸易/高精度选 0.2 级科里奥利；一般控制选 0.5 级科里奥利 或 1.5～2.5 级热式。

c）压损能不能接受？科里奥利压损偏大，要事先核算工艺压降。

记住这几条，再回去翻规范的 7.6 节，就会觉得"原来如此"。

— 本文内容依据 SH/T 3005—2016《石油化工自动化仪表选型设计规范》整理 —

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