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GB／T 20728-2021 封闭管道中流体流量的测量 科里奥利流量计的选型、安装和使用指南.pdf

制造商对科量单奥利流量计进行密度测量校准时，通常使用空气和水作为参考流体。制造商宜提供 通过此项校准程序确定的密度校准系数。制造商的标准装置宜可溯源到国家基准或国际基准。制造商 的校准实验室宜通过ISO/IEC17025实验室认可。 用户的测量性能要求和过程条件可能要求在流体温度高于或低于环境温度的情况下进行特殊的密 度校准。

7.6.3现场密度校准和调整

用户的测量性能要求和过 奥利流 现场传递型校准砂夹石面层道路施工组织设计，或者根据用月 场验证确认是否存在 的安装影响或过程温度影响。 度及不确定度要求

8测量条件下体积流量的测量

科里奥利流量计可在测量条件下直接测量流体的质量流量和密度。科里奥利流量计的这一优点使 之适用于很多应用场合，但在某些测量条件下所需的是体积测量。科里奥利流量计能有效地用于测量 本积流量。

义为单位体积的质量，因此，可以按下式用质量和

V 一测量条件下的总体积； 测量条件下的密度； M一总质量。 只要是可以测量质量和密度的科里奥利流量计，式（12)可直接编入变送器软件（见第6章和算

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章）。事实上，上式中的质量部分在测量时是随时间变化的（质量流量），因此，计算的体积也随时间 变化：

式中： Q一测量条件下的体积流量； m 一测量条件下的质量流量。 科里奥利流量计可以将计算出的体积流量作为输出信号。计算出的体积流量也可以根据时间求 积，得出总的体积。 注：计算出的体积流量是以过程条件下的动态质量流量和动态密度测量值为依据计算的。因此，这种形式的体积 流量也是过程条件而不是参比条件下的动态测量值

在较低的压力下，气体的密度很低，因此使用科里奥利流量计测量气体密度有较大的不确定度。 根据式（12)和式（13），计算气体测量条件下的体积流量也有较大的不确定度

8.4体积测量的不确定度

有些科里奥利流量计制造商会给出体积测量的预期不确定度。如果没有给出，体积流量测量的 不确定度可以用式（14）计算：

U, =(U.2 +U.)

J,=(U.2+U.2)1/2

式中： 质量流量测量的不确定度（见6.2）； U。—密度测量的不确定度（见7.4)。 上述不确定度均以读数的百分数表示。

式中： 体积流量测量的不确定度； Um 质量流量测量的不确定度（见6.2）： U。———密度测量的不确定度（见7.4）。 上述不确定度均以读数的百分数表示。

科里奥利流量计只能给出体积值计算值 者过程参数的任何变化不但会影响质量流量和密度测量的可靠性，也会对体积测量计算的可靠性 综合影响。有关过程条件变化对质量流 量的特殊影响见第6章和第7章

科里奥利流量计在测量液 本做出反应，密度实数下降全 夜体体积将会错误地变大。通过加人 ，在科里奥利流量计非满管时禁止任

在多相流体过程条件下，不能可靠地测量体积

8.6.1质量流量和密度

如果将科里奥利流量计的体积输出与参比体积标准进行比较，则无法区分质量流量测量的不确

度和密度测量的不确定度。因此，在校准情况下，宜始终认为科里奥利流量计是质量流量和密度测量 装置。 在用科里奥利流量计测量体积之前，宜首先按照第6章和第7章的建议校准质量流量和密度这两 个参数。一旦完成质量流量和密度的校准，就可用式(13)对体积测量的不确定度做理论预测

对照已知容积标准进 确定度。除了按要求提供标准 交准证书外，制造商还宜能提供试验数据，表明体积流量和相应的体积测量误差。这些误差可采用质量 流量校准数据和精确校准流体密度加以确定。也可通过现场试验确定。现场试验宜采用运行状态下的 科单奥利流量计和过程流体

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科里奥利流量计的校准方法和其他流量计类似。校准是将被测科里奥利流量计的输出与一种合适 的标准作比较。科里奥利流量计具有模拟、频率和数字输出信号。校准分以下两种类型，详细描述见 A.2： a）类型1：标准校准一一校准细节由制造商规定： b）类型2：特殊校准一一校准细节由用户规定。 科里奥利流量计宜采用质量法进行校准。如果质量流量测量的总不确定度包括体积和密度测量的 不确定度，也可以采用体积法。不确定度的计算宜按照ISO5168进行。科里奥利流量计测量的是质 量，因此用质量法校准时所测量的流体量，宜做浮力修正并最终以质量单位表示

校准科里奥利流量计时，最好从变送器的输出采集数据，因其与任何输出阻尼设定无关。为了确定 准的不确定度，试验时宜计取足量的脉冲数。 校准的方法主要有三种：质量法、容积法和标准表法。每一种方法可使用两种操作技术。 动态（快速）启/停法一一在流体保持稳定流量的状态下开始和结束数据采集。变送器信号处 理时间可能会导致输出延退。当采用测量少量液体的动态法时，例如采用小体积校准装置和 带换问器的测试装置时，宜考虑这个因素。 b）静态启/停法一一在零流量状态下开始和结束数据采集。在这种情况下，宜运行足够长的时间 以解决开始和结束运行时流量变化所带来的误差。变送器信号处理时间可能会导致输出延 退。因而甚至在阀门关闭以及流动停止后，科里奥利流量计的电子装置可能继续指示流量， 将流动停止后质量流量累积量的关门信号延迟时间缩短，可以降低该输出造成的误差。

用一个称重容器收集试验流体。测试开始之前和结束以后都要记录容器的质量，两个读数的差 是收集的质量。在空气或气体被排除之后，收集的质量宜做浮力修正。宜注意避免蒸发及容器壁 成凝露。校准就是将变送器的累计值同收集的质量相比较

科里奥利流量计可以采用常 检流体。收集的量（体积）乘以流体的密度后 用在线密度计动态测量，如果密度 亘定，可采用采样的办法。如果已知流体的特性， 容器中流体的温度和压力来确定密度。

A.2.4标准表法（参比表法）

也可以采用标准表以规定的方法校准科里奥利流量计。标准表的不确定度宜有文件证明。如果

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准表是个体积装置，那么它的测量值宜按流体的密度转化成质量。密度可以用在线密度计动态测量，如 果密度恒定，可以用采样的办法。如果已知流体的特性，也可以在试验期间测量流体的温度和压力来确 定密度

科重奥利流量计只要安装正确且用于测量清洁、非磨损性流体就不会有漂移。科重奥利流量计的 校准周期取决于工作条件的临界状态和性质。合适的做法是根据收集的数据调整校准周期。用于税控 和（或）贸易交接的科里奥利流量计，其校准周期可按法规规定，或者由有关各方协商确定。 如果科奥利流量计的安装条件发生变化，比如邻近科重奥利流量计的管道系统有改变，宜重新确 科里奥利流量计的零点偏移。如果科里奥利流量计在零流量条件下的输出大于制造商规定的零点稳 定性，需要进行零点调整。通过零点调整（见4.2.9）可予以修正，

科里奥利流量计的各种校准方法所采用的校准程序应保证符合以下要求： 按制造商的建议安装科里奥利流量计： 试验前、后，被测科里奥利流量计及连接管道充满试验流体，以避免空气产生影响 校准前有一段预热期和试运行时间； 试验开始之前记录变送器的所有配置数据； 艺 选择的试验流量涵盖科里奥利流量计的工作流量范围

首先在试验装置上建立（并检查)零流量条件。如果科重奥利流量计在零流量条件下的输出在制造 商规定的零点稳定值范围内，就不必进行零点调整。但是，如果零流量条件下的输出值不符合要求，则 又在校准前，而不是在校准操作之间，按制造商规定的程序进行一次零点调整。建议记录流体条件，作 为零点调整的组成部分

校准试验期间，试验流量应稳定在所选流量土5%范围内

校准过程中尽可能减小流体的温度和压力变化。在一次运行过程中，温度变化宜保持在1℃以内， 主整个校准过程中温度变化也要保持在5℃范围内。试验装置内的流体宜保持足够高的压力，以避免 科里奥利流量计内和（或）附近出现闪蒸或空化

流体密度和黏度发生变化可能 量计的性能。在这些情况下，试验流体的 寺性宜与科里奥利流量计预定使用的 相同或者相似

4.2的建议同样适用于校准时科里奥利流量计的安装

4.2的建议同样适用于校准时科里奥利流量计的安装。

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科里奥利流量计的校准证书应包含以下数据： a）唯一的证书编号，连同页码和总页数重复出现在每一页上； b） 证书颁发日期以及试验日期（如果试验日期不同于证书颁发日期）； 委托试验方的身份； 试验实验室的名称及地点； e） 试验流体的数据，如流体的物质名称或者密度、温度、压力； f 被测科里奥利流量计的唯一标识： g 试验设备的溯源及程序； h 不确定度的表述和计算方法； 1） 相关条件： 1）相关试验数据和校准结果，包括校准并始和结束时科重奥利流量计在零流量下的输出； 2） 校准数据按日期顺序排列； 3） 校准所用变送器的配置数据； 4）授权人签名。

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附录B （资料性附录） 科里奥利流量计的选型安全指南

当科重奥利流量计用于测量可燃或有毒物质时，应验证在试验压力下科重奥利流量计的完整性能 香保持到超过实际过程条件下的预期使用寿命期。 由于科里奥利流量计有薄壁振动管，所以通常认为薄壁振动管容易受应力疲劳的影响导致损坏 这是一种误解，经常导致超规格选用科里奥利流量计，或者在某些情况下完全被弃用。 制造商的经验证明，正常运行时科里奥利流量计内所受的应力极小，因而不至于导致疲劳。 当科里奥利流量计被指定用于特定场合时，应特别注意下列几个方面

应注意确定选择的接触过程流体的材料是否适用于被测过程流体，包括清洗流体。材料不相容是 导致科里奥利流量计振动管破裂的最常见原因，这完全可以在选择检测元件时加以避免。标准材料指

在测量磨蚀性物质的流量时，应注 生侵蚀。侵蚀造成振动管变薄，最终会导致 灾难性的损坏。制造商宜规定特定尺寸检测元件的不易受侵蚀影响的最大流速。

B.1.3振动管的压力等

B.1.4法兰的压力等级

制造商应提供证据证明组装完毕的检测元件已通过适当的压力试验。这种证据应是证书或者试验 星序。 任何特定应用场合只要能满足以上条件，就不必使用辅助安全壳

当把B.1.1至B.1.5所述的原则作为选择科里奥利流量计的安全指南时，可能会出现不能满足上述

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所有条件的情况。例如，由于过程流体的未知特性而担心材料的相容性问题，就可能需要使用辅助安全 壳。在这种情况下，应考虑以下有关辅助安全壳完整性的问题

提供证据，证明安全壳是为特定用途专门设计的，

除了提供设计计算方法证明安全壳的适用性外，制造商可能需要对完成装配的安全壳进行试验。 行这种压力试验时，安全壳内应使用合适的放气接头。试验应符合规定的程序，并应有必要的文件和 试验证书提供证明

B.2.4选择合适的辅助安全壳压力等级

确定辅助安全壳压力等级的一般原则如下： a）安全壳最大持续负载压力>过程释放压力； b）安全壳爆裂压力装置设计压力。 所有辅助安全壳压力等级（要求）都要符合当地和国家法规的有关规定。 科里奥利流量计的辅助安全壳只有在异常情况下（振动管破裂时）才会承受到压力，其持续时间有 限且是偶然发生的。因此，科里奥利流量计安全壳的压力规范可以不及管道系统其余部分严格。这种 折中办法只可在设计和（或）试验规范要求中考虑 如果过程设计压力大于辅助安全壳的设计压力，在辅助安全壳上安装一个爆破片或安全阀，可以增 强科里奥利流量计装置的安全性。

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科里奥利流量计测量的密度是振动管内过程流体复合密度的函数。如果流体包含两种成分，并且 已知每种成分的密度，就可以确定每种成分的质量或体积分数。 通过（独立的）质量流量和密度（或浓度）测量相结合，也能计算出双成分混合物的每一种成分的净 质量流量。净流量测量仅限于双成分系统，例如油和水，可用于各种应用场合。例如，油水混合物、液固 悬浮液、糖分测量以及其他双成分系统中每一种成分的流量，都可以用科里奥利流量计来确定。 科里奥利流量计理论上可测量多成分流体包括两相系统的平均密度。对于悬浮液（液体中带固体） 来说基本可行。但由于检测元件结构的影响，液体流中的气相或者气体流中的液体就很难进行测量。 如果要测量两相流，可咨询制造商

不混溶液体是一种含有两种不混合成分的液体。总体积是测量条件下单个体积的总和。 当两种成分不混溶时，无论是两种不混溶液体还是一种液体和一种固体，密度和浓度之间的关系只 能用式（C.1)和式（C.2)来确定。这类混合物的例子有淀粉和水、沙和水、油和水

PA~PB 混合物中成分A和成分B各自的体积分数 PAPB 成分A和成分B各自的密度； Pms 测得的混合物密度。 体积分数是式(C.1)和式(C.2)的简化重新排列

qmT 混合物的总质量流量； Q mA ~Q mB 成分A和成分B各自的净质量流量； WAWB 混合物中成分A和成分B各自的质量分数

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=（qmT·WA)/100 =（qmT:Wg）/100 .....( C.6

总体积流量测量和体积分数测量相结合，可以按式（C.7）和式（C.8）计算两种成分各自的净体积 流量：

qvA =(qvT : PA)/100 qB=(qv B)/100 式中： qvT 混合物的总净体积流量； q vA vq vB 成分A和成分B各自的净体积流量； CAPR 混合物中成分A和成分B各自的体积分数

IA=（qT PA)/100 qvB=(qvr : P=)/100

IA=（qTPA)/100 g±=( :9g)/100 .(C.8

qvA =(qvT · A)/1O0 qvB=(qvr :B)/100 式中： qvT 混合物的总净体积流量； q vA ~q vB 成分A和成分B各自的净体积流量； (AOB 混合物中成分A和成分B各自的体积分数

C.3温度和压力的特殊考虑

前述等式和讨论（以及附录D)的前提均假设温度和压力条件恒定不变。在任何一种混合物中，温 度和压力对两种成分各自密度的影响是不相同的。因此应进行修正。比较典型的是，压力对液体密度 的影响很小，尤其是在压力几乎恒定的情况下，可以忽略不计。任何影响都能通过校准加以确定。温度 的影响相当天，需进行在线修正。科重奥利流量计可为检测元件的材料特性修正提供温度测量。这是 种较为便利的测量方法，可用于在变送器内液体特性修正。但是对于低不确定度的应用场合，可能有 必要进行单独的温度测量。

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D.1含无化学反应成分的可混溶液体

可混溶液体由两种完全混合或溶解的成分组成。在测量条件下，可混溶液体的总体积可能不同于 单个成分体积的总和。 当两种液体完全混合时，例如乙醇和水，（任一种液体成分的）质量分数和密度通常是从表中读取 由于质量分数和密度之间的非线性关系，不可能得到一个通用的、适用于所有可混溶液体的等式。需为 每一种混合物推导一个等式，

D.1.1密度和质量分数的关系

图D.1是水和乙醇这两种可混溶液体在20℃时的密度和质量分数的相互关系图。 纯水和纯乙醇的密度如下： 水：0.999823g/cm； 乙醇：0.78934g/cm3。 例如，图D.1所示，质量分数为100%的乙醇的密度为0.78934g/cm，质量分数为0%的乙醇（或 100%水）的密度为0.999823g/cm"。其他的密度中间值可根据图D.1给出的非线性曲线加以确定。 数据取自参考文献[21。

图D.1水和乙醇的质量分数与密度关系曲线

值直接从表值或者类似于图D.1的曲线拟合中确

两种可溶解成分的净体积很难以绝对值量化。如果一定体积的成分A和一定体积的成分B相 最后的体积并不是A和B两个体积之和。这是由于混合物中溶解分子所占的空隙发生变化所 实际操作中，为了更好地控制体积流量，用户可能需要了解混合前的体积分数。

PA~PB 成分A和成分B各自的体积分数，以百分数表示； WAWB 混合物中成分A和成分B各自的质量分数； PAPB 成分A和成分B各自的密度

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白加黑工艺道路施工组织设计（四）PA=100(A/pA)/[(WA/pA）+（WB/p) PB=100(WB/pB)/L(WA/pA)+(WB/pB）

一旦已知质量分数或体积分数，则净质量流量和体积流量的计算与C.2.4和C.2.5所述方法相同

D.2含化学反应成分的可混溶液体

D.2.1密度与质量分数的关系

质量分数的数值直接从表值或者类似于图D.2的曲线拟合中确定水下抛石护岸施工方案，并用百分数表示。

D.2.4 净流量计算

一且已知质量分数或体积分 司