4.3.8. Кориолисовые (массовые) расходомеры

Сила Кориолиса – одна из сил инерции, существующая в неинерциальной (вращающейся) системе отсчета из-за вращения и законов инерции, проявляющаяся при движении в направлении под углом к оси вращения.

Ускорение Кориолиса было получено Кориолисом в 1833 г. Причина появления силы Кориолиса – в кориолисовом (поворотном) ускорении. Чтобы тело двигалось с кориолисовым ускорением, необходимо приложение силы к телу , где – кориолисово ускорение. Эффект, учитываемый Кориолисовой силой, состоит в том, что во вращающейся системе отсчета материальная точка, движущаяся не параллельно оси этого вращения, отклоняется по направлению, перпендикулярному к ее относительной скорости, или оказывает давление на тело, препятствующее такому отклонению.

Кориолисовы расходомеры, как правило, используют U-образную трубку малого сопротивления в качестве сенсора (датчики расхода) и их работа основана на втором законе Ньютона. Внутри корпуса сенсора находится сенсорная трубка, которая приводится в движение управляющей электромагнитной катушкой, расположенной в центре изгиба трубки, и вибрирует подобно камертону (без каких-либо искривлений в случае отсутствия расхода). При движении измеряемой среды через сенсор проявляется физическое явление, известное как эффект Кориолиса, воздействующей со стороны жидкости на трубку (рис.4.91-4.93). Эта сила направлена против движения трубки, приданного ей задающей катушкой, т.е. когда трубка движется вверх во время половины ее собственного цикла, то для жидкости, втекающей внутрь, сила Кориолиса направлена вниз. Как только жидкость проходит изгиб трубки, направление силы меняется на противоположное. Таким образом, во входной половине трубки сила, действующая со стороны жидкости, препятствует смещению трубки, а во входной – способствует. Это является причиной того, что сенсорная трубка изгибается. Когда во второй фазе вибрационного цикла трубка движется вниз, направление изгиба меняется на противоположное. Сила Кориолиса и, следовательно, величина изгиба сенсорной трубки прямо пропорциональны массовому расходу жидкости. Электромагнитные детекторы измеряют фазовый сдвиг при движении противоположных сторон сенсорной трубки [14]. Когда расхода измеряемой среды нет, то не возникает и изгиб трубки, в результате чего отсутствует временная разница между двумя сигналами детекторов. Наряду с наиболее распространенной двойной петли и т.д. Кориолисовы расходомеры массы вполне подходят для одновременного дозирования и для точных измерений в широком диапазоне расхода [14].

Рис.4.91. Силы действующие на первичный преобразователь

кориолисова расходомера

Рис. 4.92 а. Схема кориолисова расходомера

Электро-магнитный датчик В

Электро-магнитный датчик А

Устройство вывода сигнала

Рис. 4.92 б. Схема кориолисова расходомера

Катушка вибрируящая

с частотой 150 Гц

Катушка

Рис. 4.93. Кориолисовый расходомер

Micro Motion, модели: Basis, Д, Elite. Массовый расходомер предназначен для измерения массового расхода газа, жидкости, эмульсии, суспензии, взвеси, нефти, мазута, битума, гудрона и т.д. Выход: (4-20)mA/HART, цифровой в стандарте Bell 202; условия измерения: Т_среды (-240  426) ^оС, Р_труб (440) МПа, Д_у – до 150 мм; диапазон измерения (0-272150) кг/ч; Исполнение взрывозащищенное, k = 0.1.

Производитель: ПГ «Метран», г. Челябинск.