Coriolis-Durchflussmessgeräte

Was ist ein Coriolis-Durchflussmesser?

Den Coriolis-Effekt verstehen

Arbeitsmechanismus

1. Vibration der Röhre:

   Ein elektromagnetischer Antrieb versetzt das Durchflussrohr mit seiner Eigenfrequenz in Schwingung. Diese Schwingung erfolgt senkrecht zur Richtung des Flüssigkeitsstroms.

2. Flüssigkeitsstrom durch das Schwingungsrohr:

   Wenn die Flüssigkeit in das vibrierende Rohr eintritt, beginnt sie mit den Schwingungen des Rohrs zu interagieren.

3. Erkennung von Phasenverschiebungen:

   Sensoren am Einlass und am Auslass des Rohrs erfassen die Zeitdifferenz (Phasenverschiebung) zwischen den Schwingungen an diesen beiden Punkten.

4. Berechnung des Massendurchsatzes:

   Die Phasenverschiebung ist direkt proportional zum Massendurchsatz der Flüssigkeit. Je größer der Massendurchfluss ist, desto größer ist die Phasenverschiebung. Die Elektronik des Durchflussmessers berechnet den Massendurchfluss auf der Grundlage dieser Phasenverschiebung.

5. Dichte- und Temperaturmessung:

   Viele Coriolis-Durchflussmesser messen auch die Dichte der Flüssigkeit, indem sie Änderungen der Schwingungsfrequenz analysieren, sowie die Temperatur mit Hilfe eingebauter Temperatursensoren. Dies ermöglicht zusätzliche Berechnungen, wie z. B. den volumetrischen Durchfluss und die Analyse der Flüssigkeitszusammensetzung.

Rohrkonstruktionen von Coriolis-Durchflussmessern

1. U-förmige Rohre

   • Beschreibung:Mit einem oder mehreren U-förmigen Rohren.
   • Vorteile:
     • Hohe Empfindlichkeit aufgrund der durch die U-Form verursachten größeren Verschiebung.
     • Effektiv für die Messung kleiner Durchflussmengen.
   • Beschränkungen:
     • Sperrigeres Design.
     • Höherer Druckverlust im Vergleich zu geraden Rohren.

2. S-förmige (Omega) Rohre

   • Beschreibung: Sie ähneln dem griechischen Buchstaben Omega (Ω) oder einer S-Form.
   • Vorteile:
     • Kompakte Bauweise im Vergleich zu U-förmigen Rohren.
     • Die ausgewogene Struktur reduziert die Belastung und verlängert die Lebensdauer des Zählers.
   • Beschränkungen: Etwas weniger empfindlich als U-förmige Rohre.

3. Gerade Rohre

   • Beschreibung: Bestehen aus einem oder zwei geraden Rohren.
   • Vorteile:
     • Minimaler Druckabfall.
     • Leichter zu reinigen, ideal für sanitäre Anwendungen.
     • Geringeres Verstopfungsrisiko bei viskosen oder partikelbelasteten Flüssigkeiten.
   • Beschränkungen:
     • Weniger empfindlich bei niedrigen Durchflussraten.
     • Möglicherweise ist eine robustere Unterstützung erforderlich, um externe Vibrationen zu verhindern.

4. Doppelt gebogene Rohre

   • Beschreibung: Zwei parallele gebogene Rohre einbauen.
   • Vorteile:
     • Verbesserte Empfindlichkeit und Genauigkeit.
     • Geringere Auswirkungen von externen Vibrationen.
   • Beschränkungen:Ein komplexeres Design kann die Kosten erhöhen.

Genauigkeit des Coriolis-Durchflussmessers

• Flüssig: ±0,1% bis ±0,2% des Messwerts.
• Gase: ±0,5% bis ±1,0% des Messwerts.

Faktoren, die die Genauigkeit beeinflussen

1. Flüssigkeitseigenschaften:

   Viskosität, Dichte und Temperatur können die Messungen beeinflussen, aber Coriolis-Messgeräte gleichen diese Schwankungen wirksam aus.

2. Strömungsbedingungen:

   Verwirbelte Strömungen oder asymmetrische Geschwindigkeitsprofile können Fehler verursachen. Eine ordnungsgemäße Installation hilft, diese Probleme zu vermindern.

3. Externe Vibrationen:

   Vibrationen von Geräten in der Nähe können den Betrieb des Messgeräts beeinträchtigen. Isolations- oder Dämpfungsmaßnahmen können erforderlich sein.

4. Zwei-Phasen-Fluss:

   Das Vorhandensein von Gasblasen in Flüssigkeiten oder Flüssigkeitströpfchen in Gasen kann die Genauigkeit beeinträchtigen.

Verbesserung der Genauigkeit

• Kalibrierung: Eine regelmäßige Kalibrierung stellt sicher, dass das Messgerät seine Genauigkeit auf Dauer beibehält.
• Einbau: Die Einhaltung der Herstellerrichtlinien für die Installation minimiert mögliche Fehler.
• Wartung: Regelmäßige Inspektionen und Wartungen verhindern Leistungseinbußen.

Messbereich des Coriolis-Durchflussmessers

• Turndown-Quoten: Bis zu 100:1 für Flüssigkeiten, d. h. der maximale Durchfluss ist 100 Mal so groß wie der minimale Durchfluss, den das Messgerät genau messen kann.

Vorteile der hohen Reichweite

• Vielseitigkeit: Ein einziger Zähler kann einen großen Bereich von Durchflussmengen abdecken, wodurch sich der Bedarf an mehreren Zählern verringert.
• Kostengünstig: Geringere Installations- und Wartungskosten, da weniger Zähler benötigt werden.
• Prozess-Flexibilität: Ideal für Prozesse mit variablen Durchflussraten.

Dimensionierung und Druckverlust von Coriolis-Durchflussmessern

Überlegungen zur Dimensionierung

1. Durchflussmenge: Der Zähler sollte so bemessen sein, dass er die maximal zu erwartende Durchflussmenge bewältigen kann, ohne seine Kapazität zu überschreiten.
2. Eigenschaften der Flüssigkeit: Viskosität und Dichte beeinflussen den Betrieb des Messgeräts und müssen bei der Dimensionierung berücksichtigt werden.
3. Prozessbedingungen: Temperatur- und Druckbedingungen können die Materialauswahl und die Konstruktion des Messgeräts beeinflussen.

Druckabfall

• Definition: Der Druckabfall beim Durchgang der Flüssigkeit durch den Durchflussmesser.
• Faktoren, die den Druckabfall beeinflussen:
  • Rohr-Design: Gebogene Rohre führen im Allgemeinen zu einem höheren Druckabfall als gerade Rohre.
  • Durchflussmenge: Höhere Durchflussraten erhöhen den Druckabfall.
  • Viskosität der Flüssigkeit: Viskosere Flüssigkeiten führen zu höheren Druckverlusten.
• Milderung:
  • Richtige Dimensionierung: Eine Überdimensionierung des Messgeräts kann den Druckabfall verringern, kann aber die Genauigkeit bei niedrigen Durchflussraten beeinträchtigen.
  • Auswahl der Röhre: Durch die Wahl einer geraden Rohrkonstruktion kann der Druckabfall minimiert werden.