科里奧利質量流量計具有高精度、寬量程、低壓損、長壽命等優點,被廣泛地應用于石油、化工、醫藥、食品、能源、生物工程等領域,也是貿易結算首選流量計量器具。
盡管科里奧利質量流量計擁有相較傳統流量計更為突出的優點,但同時也存在明顯的不足,既是儀表的零點易受介質變化或者安裝條件的影響,產生較為嚴重的漂移,從而降低測量精度。為了減少零點漂移,須用被測介質充滿流量計,然后定期對流量計進行零點調整。
對于一些特殊的被測介質,如液化天然氣(LNG),首先,由于低溫介質的易氣化特性,需要持續流動以保證介質的單相性,因此,無法為流量計提供低溫靜止的調零條件;其次,國產科里奧利質量流量計尚未建立傳感器零點的數學模型,也就無法提供對于零點的修正。在實際工作中,只能以空氣狀態下的零點代替低溫時的零點。顯然,室溫時的空氣和低溫時的LNG具有完全不同的物理性質,因此,傳感器的零點變化必然會對流量計的精度產生影響,使得國產科里奧利質量流量計無法在重要的貿易交接中替代進口產品。
科里奧利質量流量計的零點由傳感器的機械零點和變送器的電零點共同組成,其中變送器部分的電零點特性已有比較充分的認識和解決方案。國內外對于傳感器的機械零點特性以結構和動態特性分析為主,比如不同管型的結構建模、不同介質下的密度效應、高壓氣體介質測量時的節流效應、測量管非線性振動、動態響應特性和工藝缺陷的影響,而缺乏對于傳感器零點更深入的理論模型研究,這就導致無法提出有效的、普適的零點漂移控制策略。本文以典型的U型振動管傳感器為例,從分析振動管各階振動模態的幅頻和相頻特性入手,建立了傳感器的初始相位模型,并通過樣機測試和實例應用,驗證了理論模型的正確性,明確了理論計算精度和適用范圍。