Принцип работы кориолисового расходомера

13.03.2019

Кориолисов (массовый) расходомер — это устройство, которое позволяет измерить расход и плотность вещества, протекающего через трубку U-образной формы.

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Конструкция 
2. Принцип действия 
3. Что измеряет?
4. Преимущества и недостатки

Устройство массового расходомера

Конструкция массовых датчиков расхода может отличаться, но в целом состоит из нескольких основных элементов:

• трубки (трубок);
• сенсоров;
• механизма толкания;
• преобразователя.

Трубка. В ней происходит измерения, всегда имеет U-образную форму. Иногда могут использоваться и две таких трубки.

Сенсоры. Специальные датчики размещаются в начале и конце трубки. Они позволяют фиксировать изменения колебаний на входе и выходе из системы.

Механизм толкания. Заставляет трубку колебаться. В различных моделях может быть представлен разными элементами, например, магнитами, но у всех одна цель – заставить трубку колебаться.

Преобразователь. После того как сенсоры замерят показатели расхода и плотности, их необходимо превратить в обычный сигнал, например, цифровой. Далее информация в виде понятного нам значения поступит на дисплей.

Также всегда существует возможность установить дополнительные счетчики, чтобы накапливать и структурировать информацию о замерах автономно.

Принцип действия массового датчика расхода

Работа таких датчиков расхода основывается на эффекте Кориолиса. Вкратце сила Кориолиса - это одна из сил инерции, которая влияет на колебания трубки.

Такой способ позволяет работать с самыми разнообразными видами веществ. Массовый расходомер может использоваться для измерения потока:

• газа;
• воздуха;
• жидкостей;
• вязких материалов.

Начало работы стартует с того, что небольшое устройство начинает толкать трубку внутри расходомера (место с изгибом). Она начинает колебаться с определенной частотой. В двух концах установлены сенсоры, которые фиксируют текущие параметры колебаний.

Когда трубка не наполнена, то оба конца колеблются в одной фазе. Если смотреть в графике, то синусоида колебаний на входе будет равна синусоиде на выходе.

Колебания являются основным маркером работы. Когда по трубам начинает течь вещество, например, жидкость, то трубка испытывает дополнительные искривления за счет инерции потока и его взаимодействия со стенками трубки. В этом явлении заключатся влияние сил Кориолиса на измерения расхода.

Из-за появления дополнительного воздействия на стенки, начало и конец трубки начинают колебаться в разных фазах. Теперь их синусоиды колебаний будут иметь разницу в виде небольшого сдвига.

Такое изменение называют фазовым сдвигом и зачастую обозначают ∆t. От этого показателя напрямую зависит расход.

Что измеряет кориолисов расходомер?

После того как датчики зафиксировали изменения и разницу в колебаниях в начале и конце трубки, система приступает к анализу информации.

С помощью такого расходомера можно измерить сразу несколько параметров:

1. Массовый расход.
2. Плотность.
3. Скорость.

Иногда датчики способны измерять также и температуру.

Массовый расход определяется с помощью сравнения и анализа в задержке по времени между двумя синусоидальными фазами. Такой фазовый сдвиг ∆t измеряется в микросекундах (мкс).

Этот параметр прямо пропорционален значению массового расхода. Чем более высокий ∆t, тем более высокое значение расхода.

Плотность измеряется также анализом синусоидальных волн в колебаниях. При изменении плотности потока меняется частота вибрации стенок трубки.

Рассмотрим на примере двух разных грузов, подвешенных на одинаковых пружинах. Большая масса будет иметь более низкую частоту колебаний. Пружина же с меньшим грузом будет совершать движение чаще.

В примере расходомеров один и тот же объем вещества будет иметь разную массу в силу своей плотности и будет выполнять роль такого груза. Сама трубка аналогична пружине. То есть чем больше плотность вещества в потоке, тем меньшая частота колебаний стенок.

Руководствуясь таким принципом устройство определяет плотность измеряемого материала. Важно отметить, что плотность и расход определяются сенсорами одновременно и независимо друг от друга.

Преимущества и недостатки кориолисовых расходомеров

После того как мы рассмотрели устройство и конструкцию датчика расхода, можно выделить его главные преимущества и недостатки.

Преимущества кориолисового расходомера:

1. Точность измерений
2. Высокая повторяемость результатов
3. Независим от направления потока
4. Отсутствие движущихся частей
5. Минимальное требуемое тех. обслуживание
6. Возможность работы с очень вязкими средами.

Недостатки кориолисового расходомера:

1. Небольшой диапазон динамики
2. Большие габариты
3. Влияние вибрации
4. Чувствительность к температурным изменениям.

Некоторые изъяны можно устранить дополнительным улучшением конструкции. Например, минимизировать воздействующую на устройство вибрацию, установив конструкцию на резиновые прокладки и т.д.

В целом преобразователи расхода представляемого типа являются простым и эффективным способом измерить параметры потока в трубопроводах. Однако это справедливо в более-менее стабильных физических условиях.

На нашем сайте вы сможете найти модели массовых расходомеров от ведущих брендов этой сферы.

Подписывайтесь на наши обновления: