Наибольшее распространение получили кориолисовые массовые расходомеры. Силовое воздействие в них создается за счет ускорения Кориолиса, которое возникает на измерительном участке расходомера. Для образования этого ускорения непрерывно вращающемуся преобразователю расхода придают особую конфигурацию, заставляющую поток перемещаться в радиальном направлении по отношении к оси вращения, совпадающей с осью трубопровода.
Кориолисовый расходомер предназначен для измерения массового и вычисления объемного расхода жидких и газообразных сред, благодаря чему используется в различных областях промышленности, а также в системах коммерческого учета. Основными элементами являются две расходомерные трубки, на которых расположены: силовая электромагнитная катушка возбуждения и магнит; два тензодатчика с магнитами и электромагнитными катушками; терморезистор.
Рисунок 1 – Кориолисовый силовой расходомер Принцип действия кориолисовых массовых расходомеров основан на изменениях фаз механических колебаний U - образных трубок, по которым движется измеряемая среда. Этим трубкам посредством катушки сообщается колебательное движение, из-за чего в системе возникает дополнительная сила инерции – сила Кориолиса, которая сопротивляется вибрации расходомерных трубок. В результате чего трубки начинают изгибаться (наглядно это сопротивление Вы можете чувствовать, когда гибкий шланг извивается под напором подаваемой в него воды). Их изгиб фиксируется датчиками. При одновременном снятии сигналов происходит смещение по фазе. Это относительное запаздывание прямо пропорционально массовому расходу.
|
|
Резонансная частота трубки зависит от её массы. Общая масса состоит из: массы самой трубки, которая постоянна для данного датчика, и массы измеряемой среды в трубке, которая равна произведению плотности среды и внутреннего объема трубки. Но так как объем трубки - это константа для данного типоразмера датчика, то резонансная частота колебаний трубки может быть привязана к плотности среды и определена путем измерения резонансной частоты колебаний, периода колебаний трубки и температуры. Температура определяется с помощью термосопротивления.
Поперечные принудительные колебания труб: Перемещение труб в отсутствии движения жидкости Направление кориолисовых сил при наличие движения жидкости в сенсоре (направление Fc в потоке) Перемещение труб в отсутствие движения жидкости Направление кориолисовых сил при наличие движения (направление Fc в потоке)
Рисунок 2 - Поперечные принудительные колебания труб.
Рисунок 3 - Структурная схема измерения массового расхода
|
|
Рекомендации по установке: Для расходомеров данного типа не существует требования подвода и отвода жидкости по прямым трубам к расходомеру, чтобы подготовить поток. Прибор должен быть установлен так, чтобы он был постоянно заполнен и чтобы не образовывалось воздушных пробок в системе. Наиболее предпочтительная схема установки является вертикальная с направлением движения потока вверх, но установка в горизонтальных линиях тоже приемлема. Установка в вертикальном положении с направлением движения потока вниз не рекомендуется.
В новейших конструкциях Кориолисовых расходомеров нормальная вибрация трубопровода не должна создавать помехи прибору, если он правильно установлен в трубопроводе. Прибору не требуется дополнительных суппортов, но стандартные конструкции суппортов должны быть расположены по обеим сторонам от прибора. Если в инструкции по установке упоминаются дополнительные средства, то вероятно, что этот прибор чувствителен к вибрации, и пульсационные демпферы, гибкие соединения и специальные разъемы, рекомендованные производителем должны быть установлены в надлежащем порядке. Если существует большая вероятность присутствия пузырьков воздуха в жидкости, то рекомендуется установить воздушный дегазатор перед входом в расходомер. Рекомендуется устанавливать фильтры или воздушные дыхательные клапаны для отвода воздуха или паров, т. е для удаления всех нежелательных вторичных фаз. Обязательным требованием настройки расходомера (установки на нуль) является отсутствие воздуха в системе. Кориолисовый расходомер имеет ряд достоинств, из которых можно выделить: высокую точность; повторяемость результатов измерений; не требуются прямые участки; работают вне зависимости от направления потока; нет затрат на установку вычислителей расхода; нет необходимости в периодической перекалибровке и регулярном техническом обслуживании; могут работать от разных источников питания с помощью самопереключающегося встроенного блока питания; надёжная работа при наличии вибрации трубопровода, при изменении температуры и давления рабочей среды; длительный срок службы и простота обслуживания благодаря отсутствию движущихся и изнашивающихся частей. Но основным достоинством данных расходомеров является возможность их применения для измерения расхода многофазных сред. Так, например, имеются конструкции силовых расходомеров для измерения расхода нефтегазовых смесей.