7. Кориолисовые расходомеры. Принцип работы

Кориолисовы расходомеры — приборы, использующие эффект Кориолиса для измерения массового расхода жидкостей, газов. 

Принцип действия массового кориолисового расходомера основан на изменениях фаз механических колебаний U-образных трубок, по которым движется среда. Сдвиг фаз пропорционален величине массового расхода. Поток с определенной массой, движущийся через входные ветви расходомерных трубок, создает кориолисову силу, которая сопротивляется вибрации расходомерных трубок. Наглядно это сопротивление видно, когда гибкий шланг извивается под напором прокачиваемой через него воды.

Кориолисовый расходомер состоит из датчика расхода (сенсора) и преобразователя. Сенсор напрямую измеряет расход, плотность среды и температуру сенсорных трубок.

Преобразователь конвертирует полученную с сенсора информацию в стандартный выходной сигнал.

Измеряемая среда, поступающая в сенсор, разделяется на равные половины и протекает через каждую из сенсорных трубок. Движение задающей катушки приводит к тому, что трубки колеблются вверх-вниз в противоположном направлении друг к другу.

Сборки магнитов и катушек-соленоидов, называемые детекторами, установлены на сенсорных трубках. Катушки смонтированы на одной трубке, магниты на другой. Каждая катушка движется сквозь однородное магнитное поле постоянного магнита. Сгенерированное напряжение от каждой катушки детектора имеет форму синусоидальной волны. Эти сигналы представляют собой движение одной трубки относительно другой.

При движении измеряемой среды через сенсор проявляется физическое явление, известное как эффект Кориолиса. Поступательное движение среды во вращательном движении сенсорной трубки приводит к возникновению кориолисового ускорения, которое, в свою очередь, приводит к появлению кориолисовой силы. 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, поступающей внутрь, сила Кориолиса направлена вниз. Как только жидкость проходит изгиб трубки, направление силы меняется на противоположное. Сила Кориолиса и, следовательно, величина изгиба сенсорной трубки прямо пропорциональны массовому расходу жидкости.

Преимущества применения кориолисовых расходомеров:

- высокая точность измерений параметров ;

- корректная работа вне зависимости от направления потока;

- не требуются прямолинейные участки трубопровода до и после расходомера;

- 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;

- не требуется регулярная перекалибровка и техническое обслуживание;

- измерение расхода сред с высокой вязкостью.

8. Вихревые расходомеры. Принцип работы.

Вихревой расходомер — разновидность расходомера, принцип действия которого основан на измерении частоты колебаний, возникающих в потоке в процессе вихреобразования.

 Такие колебания давления в потоке появляются в процессе образования вихрей или колебания струи, путем обтекания препятствия некоторой формы, которое устанавливается в трубопроводе

Принцип действия вихревого расходомера  основан на хорошо известном явлении Кармана. Тело обтекания, помещенное в поток, проходящий через вихревой расходомер, создает после себя чередующиеся вихри,  представляющие собой две вихревые дорожки. Их называют дорожками Кармана; в одной дорожке вихри вращаются по часовой стрелке, в другой - против. Вихри образуются в вихревом расходомере один за другим поочередно, сначала с одной стороны тела обтекания, затем - с другой. Вихри создают неоднородность давления в окружающем потоке газа или жидкости. Расстояние между вихрями (длина волны возмущения) постоянна и ее можно измерить. Следовательно, объем, занимаемый каждым вихрем постоянен, как показано ниже.

За телом обтекания вихревого расходомера расположен датчик скорости, который фиксирует прохождение вихрей. Считая количество вихрей, проходящих мимо датчика скорости в единицу времени(частоту), вычислитель вихревого расходомера определяет полный объем рабочей среды.

 Измерение частоты вихрей Сенсор скорости вихревого расходомера включает в себя пьезоэлектрический элемент,измеряющий частоту вихрей. При образовании вихря на пьезодатчик действует деформирующая сила, которая  преобразуется в электрический сигнал. Частота этого переменного сигнала пропорцилнальна частоте образовавшихся вихрей. Для  чисел Рейнолдса более 5000  коэффициент пропорциональности между частотой образовавшихся вихрей и скоростью потока рабочей среды практически не зависит от числа Рейнолдса. По этой причине вихревые расходомеры с хорошей точностью измеряют скорость потока независимо от типа среды.

Преимущества вихревых расходомеров:

- Надежность и простота в эксплуатации;

- Отсутствие движущихся частей;

- Высокая точность измерений;

- Большой диапазон измерения по давлению и температуре, диаметру трубы;

- Подходит практически для всех жидких и газообразных сред;

- Стабильность показаний;

- Нечувствительность к загрязнениям и отложениям.