Слайд 52. Кориолисовые расходомеры

Принцип действия кориолисовых расходомеров основан на обеспечении условий возникновения в трубопроводах с потоком жидкости силы Кориолиса, которая пропорциональна массовому расходу жидкости, с последующим преобразованием этой силы в деформацию, временной интервал или разность фаз двух сигналов.

Сила Кориолиса действует на тела, которые участвуют одновременно в двух движениях: вращательное движение и прямолинейное движение, в частности, по радиусу вращательного движения. Направление силы Кориолиса зависит от направления прямолинейного движения: если оно направлено по радиусу от центра вращательного движения, сила Кориолиса направлена против направления вращения, а если прямолинейное движение направлено к центру, эта сила направлена по направлению вращательного движения. Сила Кориолиса лежит в плоскости вращательного движения и перпендикулярна к скорости прямолинейного движения.

При измерении расхода прямолинейное движение – это движение жидкости по трубопроводу. Так называемые «малые вращения» - колебания (вибрации) определенной части трубопровода относительно жестко закрепленной другой части. Таким образом, оба условия возникновения силы Кориолиса оказываются выполненными. Вибрирующую часть трубопровода обычно выполняют в виде U - образной трубки, концы которой жестко закреплены. Поток жидкости втекает в точке крепления во входную трубку, а после изгиба трубки вытекает по выходной трубке также в точке крепления.

Пусть закругленная часть U - образной трубки движется вверх. Во входной трубке жидкость движется от центра «малых вращений», следовательно, сила Кориолиса направлена против направления вращения, т.е. вниз. Поток жидкости через выходную трубку направлена к центру «малых вращений», поэтому сила Кориолиса направлена по направлению вращения, т.е. вверх. При движении закругленной части вниз силы Кориолиса направлены в противоположные стороны.

Таким образом, во входной половине трубки сила Кориолиса препятствует смещению трубки, а в выходной половине – способствует. Это приводит к отставанию колебаний входной трубки от выходной во времени (по фазе). Запаздывание во времени (по фазе) колебаний входной и выходной трубок прямо пропоционально силе Кориолиса, следовательно, массовому расходу.

В существующих расходомерах, как правило, измеряют не время запаздывания, а пропорциональную ему разность колебаний входной и выходной трубок. Для этого применяются два индуктивных датчика положения, преобразующие механические колебания входной и выходной трубок в электрические колебания, с последующим определением их разности фаз.

Помимо расходомеров с изогнутыми трубками, выпускаются расходомеры с прямыми трубками, которые работают по тому же принципу. В первой половине расходомера жидкость разгоняется под воздействием собственной инерции, а затем снижает скорость в его второй половине. Инерция жидкости создает силу Кориолиса, которая незначительно искривляет измерительную трубку. Степень искривления пропорциональна массовому расходу. Для определения степени искривления также используются датчики положения. Кориолисовые расходомеры используются для измерения расхода жидкостей и газов на трубопроводах диаметром, как правило, до 60 мм. Они могут применяться для измерения расхода жидкостей с изменяющейся плотностью, как электропроводных, так и неэлектропроводных.