科里奧利質量流量計（Coriolis Mass Flowmeter，以下簡稱質量流量計）可以直接測量流體質量，鑒于其精度高、應用性廣等優(yōu)點，已經(jīng)在工業(yè)領域中獲得了廣泛應用[1-5]。歐美和日本對于質量流量計的研究處于地位，出現(xiàn)了一批質量流量計研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)，占據(jù)著全球絕大部分市場份額。中國質量流量計的研究起步較晚，技術相對落后，產(chǎn)品需求長期依賴于進口。近年來，中國加快了科氏質量流量計的研究和應用，合肥工業(yè)大學、北京航天航空大學等高校對質量流量計的相關理論進行了較為深入的研究，開發(fā)了多種不同結構形式的質量流量計[6-9]；西安東風機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)質量流量計的廠家，進行了多年的應用研究[10-12]。

  目前，成品油管道貿(mào)易交接計量使用的質量流量計多數(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、售后服務不及時等問題，中國石油開展了大規(guī)模的管道設備國產(chǎn)化工作，取得了一定成果[17-19]，為質量流量計的國產(chǎn)化工作奠定了良好基礎。

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

質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，包括驅動模塊、信號處理模塊及人機接口模塊等，主要任務是驅動測量管穩(wěn)幅振蕩，采集傳感器信號并進行處理，測量結果的傳輸與顯示。

質量流量計具有以下優(yōu)點：可以直接測量流體的質量流量，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?。豢赏瓿啥鄥?shù)測量，測量質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《科里奧利質量流量計檢定規(guī)程》等標準，制定了質量流量計的技術要求（表1）。

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

質量流量計的關鍵技術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)化質量流量計采用全數(shù)字解算技術，對短時間的數(shù)字信號進行處理，以得到確定流體質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確性，極大程度地擴大信號的測量范圍。

國產(chǎn)化質量流量計在彎管設備的制造要求、模輪結構、防皺設計、內(nèi)外部劃傷防護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《科里奧利質量流量計檢定規(guī)程》等標準，結合成品油管道現(xiàn)場實際情況，制定了質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量流量計進行了出廠性能測試。西北計量測試中心的測試結果為：質量流量誤差小于0.1%，重復性小于0.05%，產(chǎn)品主要性能指標達到國際先進水平。

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

2016年，石油天然氣大流量計量站對流量計進行了體積法標定，測試結果表明流量計誤差為0.04%，重復性為0.03%，運行一年后，進行復檢，測試結果表明流量計誤差為0.13%，重復性為0.035%（表３）。

通過12個批次油品的國產(chǎn)化流量計與進口流量計偏差對比，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)進行對比（圖4）可見：國產(chǎn)化流量計與進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)質量流量計生產(chǎn)廠家，成功研制了一套質量流量計樣機，采用具有自主知識產(chǎn)權的全數(shù)字解算技術和穩(wěn)定的傳感器制造技術，滿足現(xiàn)場電磁干擾、射頻干擾、工頻干擾等技術要求，經(jīng)第三方測試平臺測試，質量流量誤差為0.10%，重復性為0.05%。

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

創(chuàng)新點名稱1：成品油質量流量計的研制

創(chuàng)新點內(nèi)容1：針對成品油管道特點，研制成功質量流量計樣機一套，采用具有自主知識產(chǎn)權的全數(shù)字解算技術和穩(wěn)定的傳感器制造技術，經(jīng)過第三方測試，質量流量誤差0.1%，重復性0.05%，達到國際先進水平。