1 基本原理与主要特点

科氏力质量流量计的基本原理为：一根两端固定的薄壁测量管，在中点处以测量管谐振或接近谐振的频率（或其高次谐波频率）所激励，此时，在管 内流动的流体产生科里奥利力，使测量管中点前后产生方向相反的挠曲，挠曲的大小与流体的质量流量成正比。因此，用光学或电磁学的方法检测测量管的挠曲量， 就可以求得管内流体的质量流量。

科氏力质量流量计的主要特点为：①直接测量质量流量，有很高的测量准确度；②测量值不受流体特性（密度、粘度）等的影响；③可测量各种非牛顿流体及含微粒的浆液；④可做多参数测量，如温度、密度等。

2 在精细化工生产中的应用探讨

下面我们结合工程实例，来探讨科氏力质量流量计在精细化工生产中的应用。

2.1 在光气生产中的应用

海利化工股份有限公司的主要产品是氨基甲酸酯类农药，在此类农药的生产中，光气生产是极其重要的一个环节，光气的浓度含量及其稳定程度在氨 基甲酸酯的合成中有着举足经重的地位。光气的生产过程如下：液氯经过汽化器变成气态氯，氯气与一氧化碳气体按比例进入混合器，混合后的气体在催化剂的作用 下经过一、二级反应器便生成光气。在此过程中，如何控制氯气与一氧化碳气体按一定的比例进入混合器，是提高光气生产质量的重中之重。为解决此问题，海利化 工股份有限公司下属的贵溪农药公司在2007年5月进行的DCS改造中，在这个工段采用了比值控制，其原理结构如图1所示。

图1 混合气压力自动调节及CL2—CO比值控制系统图

这里用氯气的流量来控制一氧化碳的流量。先用混合器上的压变PI-201控制氯气管道上的调节阀PV-201来调节氯气的流量以保证混合器 压力正常；然后在比值器中输入合适的比值，比值器会根据氯气流量计FI-201和一氧化碳流量计FI-202的流量值，自动调节控制阀FV-202的开 度，使氯气与一氧化碳按照设定的比值流量进入混合器。

上述调节方案在原理上是正确的，但是在装置开车后，根据笔者的观察和现场工艺人员的反馈，实际情况不太理想。光气含量在上比值控制前是 62%左右（依赖于现场工人控制玻璃转子流量计手动调节阀），用了比值控制后，含量在60%～75%之间波动，光气浓度很不稳定，对后面的酰氯合成工艺造 成了较大的困扰。因此，在使用了三个多月以后，这套比值控制系统被弃用，操作工人又改回了以前的手动操作。

笔者认为以上情况出现的原因是流量计的选型问题。这套装置选用的是北京菲舍波特仪器公司生产的VT5000型涡街流量计，这种流量计的特点 是带温度和压力补偿，读数稳定准确度高，运行可靠。但是现场的氯气与一氧化碳气体压力过低，正常时氯气与CO的压力在1.5～2kg左右，氯气因是钢瓶液 氯汽化而来，在钢瓶内液氯快用完时，压力会明显降低，有时会低到0.5～0.7kg；由于煤气工艺的原因，煤气压力也时有波动，有时会降至1.0kg左 右。在如此之低的压力下测量气体，即使带了温压补偿，涡街流量计也是有心无力。在现场我们用万分之一的高精度电子秤测量氯气钢瓶的汽化量，和氯气流量计的 累积流量相比较，发现误差达到30%之多。

由此可见，低压气体的准确测量是一个技术难点，用体积式流量计明显不合适，只能考虑使用质量流量计。质量流量计分为2种：热式质量流量计和 本文所述的科氏力质量流量计。从原理上来说，热式质量流量计适合测量低压气体，但是其精度不高，生产厂家保证其误差值在5%～8%之间。工艺专业给流量计 提的要求是精度为1.0左右，否则光气含量难以有大的提升。因此，笔者拟使用科氏力质量流量计：这种流量计早期只能用来测量液体和高压气体，且仪表自身的 压力损失较大。但是随着技术的发展，其中的一些品牌已经具备测量低压气体的能力。经过筛选，笔者选择了艾默生高准公司（MicroMotion）的 CMF系列科氏力质量流量计，它采用了MVD（多变量数字技术）、*的大弯管结构以及其他一些旨在提高信噪比的技术，可以胜任低压气体的测量。在本例的 工况下，通过计算得出：采用高准公司的CMF质量流量计，压损为0.15kg，测量数据可重复性为97%，*符合我们的使用要求。购买后安装在管道 上试运行时，笔者又用高精度电子秤进行了校验，实际使用误差为0.8%，*符合工艺专业提出的精度要求。重新启用DCS的比值控制回路，系统运行稳定， 光气含量一直保持在84%左右，*解决了光气生产中存在的这个瓶颈问题，大大减轻了操作工人的劳动强度，减少了物料消耗。

2.2 在生产流程中作为在线密度计的应用

由前文所述得出：由于科氏力质量流量计的测量管以一定的频率连续振动，当一定密度的流体流过测量管时，测量管的振动频率会发生相应的变化， 这个频率是流体密度的函数，与流体密度有着的对应关系，通过测量流体流过测量管时的频率即可获得流体的密度。因此，科氏力质量流量计可以同时测量流体 的质量流量和流体密度。根据这一特性，可以将其作为在线密度计使用。与其他的在线密度计，如音叉式密度计、差压式密度计、超声波式密度计等相比较，它具有 测量精度高、运行稳定、压力损失较小等优点，下面以实例来介绍其作为在线密度计在精细化工生产中的应用。

海利贵溪农药公司于2011年7月完成了甲基硫菌灵（简称甲托）的技术改造项目。此项目中，有一个工艺步骤是用泵将溶剂—外购的乙酸乙酯从 溶剂储罐输送到甲托合成釜中，输送管道上设量计，达到累积流量后DCS联锁停泵。由于外购的乙酸乙酯中不可避免的含有水分，而水对甲托合成的品质有很 大的消极影响，所以，如何避免水进入甲托合成釜就成了一个关键问题。乙酸乙酯相对水的密度是0.902，所以在溶剂储罐中乙酸乙酯与水是分层的。因为是技 改项目，溶剂储罐利旧，没有多余的设备口来安装界面计，于是笔者在自控设计中，采用了一台科氏力质量流量计作为在线密度计，同时显示溶剂的质量流量与密 度，其原理如图2所示。