8.8. Кориолисовы расходомеры

Кориолисовыми называются расходомеры, в преобразователях которых под влиянием силового воздействия возникает кориолисово ускорение, зависящее от расхода. Для образования этого ускорения непрерывно вращающемуся преобразователю расхода придают конфигурацию, заставляющую поток перемещаться в радиальном направлении по отношению к оси вращения, совпадающей с осью трубопровода.

Рис. 95. Силы, действующие на первичный преобразователь кориолисова расходомера: — силы воздействия; — перемещение; — угол закручивания

Кориолисовы массовые расходомеры непосредственно измеряют массовый расход жидкостей, газов и взвесей без предварительного определения плотности и объема. Схема первичного преобразователя изображена на рис. 95. Труба, имеющая U-образную форму, после приведения ее с помощью электромагнитной катушки в колебательное движение, колеблется с собственной частотой (амплитуда менее 1 мм, частота — десятки герц). При движении трубы вверх газ, втекающий в трубу, давит на трубу вниз. На выходе из нее тот же газ дополнительно способствует движению трубы вверх, что, собственно, приводит к закручиванию U-образной трубы. Во время второго периода колебаний, когда U-образная труба движется вниз, она закручивается в противоположную сторону. Это закручивание называют эффектом Кориолиса. И что очень важно знать: угол закручивания трубы прямо пропорционален расходу газа. Электромагнитные датчики, расположенные с каждой стороны трубы, измеряют скорость колебания трубы. Массовый расход газа определяют, измеряя разницу во времени поступления двух сигналов по скорости, эта разница прямо пропорциональна массовому расходу газа.

Замечание

Трубу первичного преобразователя располагают изгибом вверх, чтобы предотвратить накопление конденсата в ней. Выпускаются и другие преобразователи, действие которых основано на эффекте Кориолиса, представляющие собой отрезок прямой трубы, закрепленный с обоих концов и вибрирующей с максимальным прогибом в своей средней части.

Достоинства: наличие конденсата, твердых частиц не влияет на условия применения кориолисова расходомера. Широкий диапазон измерения, малые потери давления. Высокая точность. Этот принцип измерения позволяет получить информацию не только об объемном, но и о массовом расходе и плотности среды, проходящей через измерительный преобразователь.

Примечание

Кориолисовы расходомеры относят к «интеллектуальным» изделиям, так как они могут иметь встроенные микроконтроллеры для вычисления комплекса показателей.

9. Измерение уровня жидкости и сыпучих тел

Измерение уровня жидкостей и сыпучих тел относится к числу вспомогательных контрольных операций, позволяющих определить количества жидкостей и сыпучих тел в резервуарах для учета продукта и сигнализации о переполнении расходных баков и бункеров.

Эти измерения также важны, когда поддержание некоторого постоянного уровня, например, жидкости в аппаратах, резервуарах, баках связано как с поддержанием технологического режима, так и с условиями безопасной работы оборудования. Технические средства, применяемые для измерения уровня жидкости, называются уровнемерами. Приборы, предназначенные для сигнализации предельных уровней жидкости, называются сигнализаторами уровня.

В химической промышленности применяют различные методы измерения уровня жидкости: измерение уровня жидкости указательными стеклами, механические (с помощью поплавка или буйка), электромеханические (например, уровнемеры с индуктивными датчиками), гидростатические, пневматические, по измерению проводимости, емкостные, фотоэлектрические, ультразвуковые, акустические, радиоизотопные.

При выборе уровнемера необходимо учитывать температуру, абразивные свойства, вязкость, электрическую проводимость, радиоактивность, химическую агрессивность измеряемой среды. Кроме того, следует принимать во внимание рабочие условия в объекте измерения или около него: давление, нагревание или охлаждение, способ заполнения или опорожнения резервуара, наличие мешалки, огнеопасность и взрывоопасность.

Основными требованиями, предъявляемыми к современным уровнемерам, являются: высокая степень надежности при эксплуатации в химически агрессивной среде для широкого температурного интервала (от —40 °С до +80 °С); малая погрешность измерений (порядка ±1 мм при изменении уровня жидкости до 20 м); относительно невысокая стоимость; простота установки и технического обслуживания; пожаро- и взрывобезопасность; возможность интеграции в АСУ.