Przepływomierze Coriolisa

Co to jest przepływomierz Coriolisa?

Zrozumienie efektu Coriolisa

Mechanizm działania

1. Wibracje rury:

   Napęd elektromagnetyczny wprawia rurkę przepływową w drgania o częstotliwości drgań własnych. Drgania te występują prostopadle do kierunku przepływu płynu.

2. Przepływ płynu przez rurę wibracyjną:

   Gdy płyn dostaje się do wibrującej rurki, zaczyna oddziaływać z wibracjami rurki.

3. Wykrywanie przesunięcia fazowego:

   Czujniki umieszczone na wlocie i wylocie rury wykrywają różnicę czasu (przesunięcie fazowe) między drganiami w tych dwóch punktach.

4. Obliczanie masowego natężenia przepływu:

   Przesunięcie fazowe jest wprost proporcjonalne do masowego natężenia przepływu płynu. Im większy przepływ masowy, tym większe przesunięcie fazowe. Elektronika przepływomierza oblicza masowe natężenie przepływu na podstawie tego przesunięcia fazowego.

5. Pomiar gęstości i temperatury:

   Wiele przepływomierzy Coriolisa mierzy również gęstość cieczy, analizując zmiany częstotliwości drgań, a także temperaturę za pomocą wbudowanych czujników temperatury. Pozwala to na dodatkowe obliczenia, takie jak objętościowe natężenie przepływu i analiza składu cieczy.

Konstrukcja rurki przepływomierza Coriolisa

1. Rury w kształcie litery U

   • Opis:Posiada jedną lub więcej rurek w kształcie litery U.
   • Zalety:
     • Wysoka czułość dzięki większemu przemieszczeniu spowodowanemu przez kształt litery U.
     • Skuteczny do pomiaru niskich natężeń przepływu.
   • Ograniczenia:
     • Większa konstrukcja.
     • Wyższy spadek ciśnienia w porównaniu do prostych rur.

2. Rurki w kształcie litery S (Omega)

   • Opis: Przypominają grecką literę Omega (Ω) lub kształt litery S.
   • Zalety:
     • Kompaktowa konstrukcja w porównaniu do rur w kształcie litery U.
     • Zrównoważona struktura zmniejsza naprężenia i wydłuża żywotność licznika.
   • Ograniczenia: Nieco mniej czułe niż rurki w kształcie litery U.

3. Rurki proste

   • Opis: Składa się z jednej lub dwóch prostych rurek.
   • Zalety:
     • Minimalny spadek ciśnienia.
     • Łatwiejsze do czyszczenia, idealne do zastosowań sanitarnych.
     • Niższe ryzyko zatkania lepkimi lub zawierającymi cząstki stałe płynami.
   • Ograniczenia:
     • Mniejsza czułość przy niskim natężeniu przepływu.
     • Może wymagać solidniejszego wsparcia, aby zapobiec zewnętrznym wibracjom.

4. Podwójnie zakrzywione rurki

   • Opis: Zawiera dwie równoległe zakrzywione rury.
   • Zalety:
     • Zwiększona czułość i dokładność.
     • Zmniejszony wpływ wibracji zewnętrznych.
   • Ograniczenia:Bardziej złożona konstrukcja może zwiększyć koszty.

Dokładność przepływomierza Coriolisa

• Płyny: ±0,1% do ±0,2% odczytu.
• Gazy: ±0,5% do ±1,0% odczytu.

Czynniki wpływające na dokładność

1. Właściwości płynu:

   Lepkość, gęstość i temperatura mogą wpływać na pomiary, ale mierniki Coriolisa skutecznie kompensują te zmiany.

2. Warunki przepływu:

   Przepływy wirowe lub asymetryczne profile prędkości mogą powodować błędy. Prawidłowa instalacja pomaga złagodzić te problemy.

3. Wibracje zewnętrzne:

   Wibracje pochodzące z pobliskich urządzeń mogą zakłócać działanie miernika. Konieczne może być zastosowanie środków izolujących lub tłumiących.

4. Przepływ dwufazowy:

   Obecność pęcherzyków gazu w cieczach lub kropelek cieczy w gazach może wpływać na dokładność.

Poprawa dokładności

• Kalibracja: Regularna kalibracja zapewnia utrzymanie dokładności miernika przez długi czas.
• Instalacja: Przestrzeganie wytycznych producenta dotyczących instalacji minimalizuje potencjalne błędy.
• Konserwacja: Rutynowe kontrole i konserwacja zapobiegają pogorszeniu wydajności.

Zakres pomiarowy przepływomierza Coriolisa

• Współczynniki zwrotu: Do 100:1 dla cieczy, co oznacza, że maksymalne natężenie przepływu jest 100 razy większe niż minimalne natężenie przepływu, które miernik może dokładnie zmierzyć.

Korzyści z wysokiego zasięgu

• Wszechstronność: Pojedynczy miernik może pokryć szeroki zakres natężeń przepływu, zmniejszając potrzebę stosowania wielu mierników.
• Opłacalność: Niższe koszty instalacji i konserwacji dzięki mniejszej liczbie wymaganych liczników.
• Elastyczność procesu: Idealny do procesów o zmiennym natężeniu przepływu.

Wymiarowanie i spadek ciśnienia przepływomierza Coriolisa

Rozważania dotyczące rozmiaru

1. Natężenie przepływu: Licznik powinien być tak dobrany, aby obsłużyć maksymalne oczekiwane natężenie przepływu bez przekraczania jego wydajności.
2. Charakterystyka płynu: Lepkość i gęstość wpływają na działanie miernika i muszą być brane pod uwagę podczas wymiarowania.
3. Warunki procesu: Warunki temperaturowe i ciśnieniowe mogą mieć wpływ na wybór materiału i konstrukcję licznika.

Spadek ciśnienia

• Definicja: Redukcja ciśnienia podczas przepływu cieczy przez przepływomierz.
• Czynniki wpływające na spadek ciśnienia:
  • Konstrukcja rurki: Zakrzywione rurki generalnie powodują większe spadki ciśnienia niż rurki proste.
  • Natężenie przepływu: Wyższe natężenia przepływu zwiększają spadek ciśnienia.
  • Lepkość płynu: Płyny o większej lepkości prowadzą do większych spadków ciśnienia.
• Łagodzenie skutków:
  • Właściwy dobór rozmiaru: Przewymiarowanie licznika może zmniejszyć spadek ciśnienia, ale może wpłynąć na dokładność przy niskich natężeniach przepływu.
  • Wybór rurki: Wybór konstrukcji z prostą rurką może zminimalizować spadek ciśnienia.