Р ис. 2.32. Расходомер, детектирующий вихри методом изгибных напряжений (yokogawa)

Достоинствами такого метода измерений являются:

усреднение потока по сечению трубопровода;

исключение контакта датчиков с процессом;

возможность применения ультрастойких материалов в качестве вихреобразователя.

2.7. Кориолисовые расходомеры

Принцип действия основан на возникновении эффекта Кориолиса, возникающего при движении жидкости или газа в колеблющейся трубке. Под действием сил Кориолиса входная и выходная части трубки изгибаются друг относительно друга.

Устройство. В качестве чувствительного элемента первичного преобразователя (ППВ) расходомера используется камертонная колебательная система (рис 2.33), состоящая из двух изогнутых трубок с консольно-закрепленными входными и выходными патрубками.

Подобно камертону изогнутые трубки имеют собственную частоту колебаний относительно оси W-W и занимают постоянное угловое положение о тносительно оси O-O при отсутствии в них потока.

Рис. 2.33. Сенсор

кориолисового расходомера

При появлении в измерительных трубках потока, движущегося радиально от оси W-W по входному участку I, генерируется первая сила Кориолиса Fк1 , направленная перпендикулярно вектору скорости потока и перпендикулярно оси W-W. В это же время на выходном участке 2 генерируется вторая сила Кориолиса Fк2 , направленная также перпендикулярно вектору скорости потока и оси W-W, но противоположно направленная относительно силы Fк1 , так как на участках 1 и 2 противоположно направлены вектора скорости потока. Сила Кориолиса определяется соотношением

Fк = 2Mr Vr w,

где Mr – масса продукта; Vr – линейная скорость продукта вдоль оси трубки; w – угловая скорость вокруг оси W- W.

Противоположно направленные силы Fк1 и Fк2 образуют крутящий момент M вокруг оси O-O:

M = Fк1 r1 + Fк2 r2 ,

где r1 и r2 – расстояния от оси О-О до прямых участков 1 и 2 изогнутой трубки.

Так как ось O-O является осью симметрии изогнутой трубки, то r1 = r2 = r и, следовательно:

M = 2Fк r = 4Mr Vr w r.

Поскольку произведение Mr ^. Vr , отнесенное к длине прямого участка трубки L, представляет собой массовый расход G, то последнее соотношение можно переписать как

М = 4rGwL.

Под действием момента М изогнутая трубка деформируется и ее плоскость разворачивается вокруг оси O-O на угол α, значение которого определяется следующим соотношением:

a= =

где k – коэффициент, характеризующий жесткость трубки на скручивание.

Отсюда следует, что

G= .

Для преобразования массового расхода в выходной информационный сигнал определяется фазовый сдвиг между синусоидальными напряжениями электромагнитных датчиков скорости, установленных на противоположных ветвях изогнутых трубок. Этот фазовый сдвиг измеряется в единицах времени и определяется по формуле

T= ,

где V_A – линейная скорость электромагнитных датчиков скорости на круговой траектории вокруг оси W-W.

Так как V_A = Lw , то формула для определения массового расхода с учетом трех последних соотношений принимает вид

G= = .

Таким образом, сдвиг по фазе Т между синусоидальными сигналами электромагнитных датчиков скорости на входе и выходе трубки пропорционален массовому расходу G.

Кориолисовый расходомер Метран-360 (рис. 2.34, рис. 2.35) является измерителем массового расхода (массомером) жидких и газообразных сред. Он имеет модульную конструкцию и состоит из :

измерительного преобразователя расхода;

измерительного микропроцессорного преобразователя;

основного процессора;

присоединительных фланцев.

Рис. 2.34. Измерительный преобразователь расхода