煤直接液化装置中，油煤浆通过煤粉、催化剂和溶剂油按照一定比例混合制成，工艺中对油煤浆比例有着严格要求。因此煤粉及催化剂的精确计量和给料，对于油煤浆的精确配比起着至关重要的作用。阐述了科里奥利力与粉体质量的关系，并分析了科里奥利质量流量计的结构及工作原理。同时结合称重及给料系统的控制原理，论述了科里奥利质量流量计如何满足精确计量的要求。另外，对给料设备在现场中出现的问题从原理上进行了分析，并给出了实际的改造方案。

针对我国石油资源相对短缺，煤炭资源丰富的现状，以煤作为替代原料的煤液化、煤化工项目已逐渐从试验阶段走向工业化阶段。

1.科里奥利质量流量计基本原理及结构

科里奥利力是以牛顿力学为基础，1835 年由法国气象学家科里奥利提出，为了描述旋转体系的运动，需要在运动方程中引入一个假想的力，当一个质点相对于惯性系做直线运动时，相对于旋转体系，其轨迹是一条曲线。旋转体系认为有一个力驱使质点运动轨迹形成曲线，这个力就是科里奥利力( 以下简称科氏力) 。如图 1 所示，在离心力的作用下物体将沿径向运动，同时由于科氏力( F) 的作用，物体将沿切向运动，当旋转体系的角速度一定时，科氏力 F 与物体的质量成正比。

科里奥利计量原理为工业生产中的固体物料质量测量提供了一个简单易行的方法，图 2 展示了科里奥利质量流量计的内部结构: 在流量计内部设有一恒速回转的测量盘，盘上有径向分布的叶片。来自稳流给料设备的粉料进入流量计，落到与驱动轴相连的测量盘中心，粉料在离心力的作用下，由内向外运动。由于圆盘自身转动，粉料与圆盘在切线方向上产生相对运动，在运动过程中粉料与叶片相接触，产生科氏力，此力对回转测量盘产生一个反作用运动力矩。通过与电机相连的扭矩传感器测出该力矩，由公式( 2) 即可得到粉料的质量流量。可以看出，利用科里奥利原理测量粉体质量不受粉体与测量盘摩擦力、粉体自身流速以及从给料设备进入流量计的落差所产生冲击的影响，可以保证很高的精度，在厂家给出的技术参数中，科里奥利质量流量计的精度能够达到 ± 0． 5% 。

2.科里奥利称重系统的工作流程和控制机理

科里奥利称重系统由科里奥利质量流量计、给料设备和控制系统 3 部分组成，给料设备可以选择容积式给料器( 如行星给料器) 、螺旋式给料器( 如螺旋输送器) 、盘式水平给料器等。

系统运行时，如图 3 所示，根据重量控制系统的初始设定值，给料设备在设定转速下均匀给料，粉料从给料设备进入科里奥利质量流量计的测量盘，由扭矩传感器测出测量盘受到的实时扭矩，并将该信号发给 PLC( 可编程序控制器) 进行数据处理。PLC 通过对扭矩、转速信号进行数据比较、信号放大等逻辑运算，得到粉料的瞬时流量值，由瞬时流量值进行预设定参数积分，得到平均值。根据粉体堆积比确定其 BD 值( 流量与速度的比) ，将平均值乘与 BD 修正系数计算后得出实际流量值。用实际流量值与设定值比较就能确定出偏差值，控制系统根据此数值进行 PID( 比例、积分、微分) 调节，发送调整信号改变给料设备转速，达到增加或减少给料量，使得系统的实际流量与设定流量趋于一致。进而实现系统的准确计量和定量给料。

3.科里奥利质量流量计在备煤单元的应用

3． 1 备煤单元工艺流程( 见图 4)

原煤首先经粉碎和干燥为粉状颗粒后，被输送至煤粉罐中，经过可调转速的螺旋给料器，煤粉进入科里奥利质量流量计进行称重，称重后的煤粉经旋转阀均匀输送至螺旋预混器，与中温溶剂油按一定比例预混，得到符合反应要求的油煤浆。

3． 2 流量计在备煤单元的控制流程

备煤单元的最终目的是要制备符合工艺要求的油煤浆，煤浆制备最终在煤浆混合罐中完成，然后根据下游工段的处理量情况将制备后的煤浆输送到下游工序，煤浆混合罐的液位通过调节进入搅拌系统的煤粉量及溶剂油量来控制，而溶剂油的量又需与煤粉量成一定比例关系。煤粉流量的控制通过科里奥利质量流量计反馈给 DCS，经过DCS 运算后向螺旋给料器发出可调节的转速信号，旋转阀和螺旋预混器的转速则根据 DCS 的信号进行随动控制。

从图 4 可以看出: 虽然煤浆混合罐液位决定了控制走向，但是最终决定转速和阀门开度的信号还是来自质量流量计反馈的煤粉质量流量信号。因此科里奥利质量流量计的准确平稳计量，最终决定了煤浆制配比例是否符合工艺要求。

3． 3 现场使用中存在的问题

在实际使用中发现，科里奥利质量流量计能够对煤粉准确计量，但由于煤液化装置中使用的煤粉流动性非常好，给料设备通过调整转速无法控制煤粉给料量，发生了喷流现象，因此在改造时于科里奥利质量流量计和螺旋给料器之间增设了1 台星形给料器，通过调整星形给料器的转速控制给料量，解决了问题。

4.结语

1) 科里奥利质量流量计计量精确，满足油煤浆精准配比的要求。

2) 应用科里奥利质量流量计称量的粉料对流动性有一定要求，而给料设备又对粉料的流动性有一定限制，因此在选择计量设备和给料设备时要分析粉体的流动性，为避免粉料发生喷流现象，可选择容积式给料设备，如星形给料器、多层回转式结构的盘式给料器等。

3) 科里奥利质量流量计有较宽泛的计量能力，因此，在工艺要求多个工况的情况下，可对科里奥利质量流量计增设变频器。