Как кориолисов расходомер Micro Motion измеряет массовый расход и плотность

Кориолисовым расходомером пользуются в тех случаях, когда необходимо замерить какие-либо расходы. Действует он на принципе сдвига фазы и прямого замера того, какое количество газа или жидкого вещества движется внутри трубы в данное время.

Это совершенно уникальная технология, ведь другого способа нет, чтобы провести внутри трубопровода замеры самых разных параметров:

• массовый расход;
• объёмный расход;
• плотность;
• температура;
• вязкость.

Для того, чтобы понять, как работает кориолисов расходомер, нужно знать его устройство. В состав счётчика Кориолиса входит несколько составляющих:

• Для того, чтобы проводить прямые замеры массового расхода, плотности, а также температуры — имеется сенсор. Выглядит он, как изогнутые трубки, к которым подключён датчик и привод.
• Для конвертации поступающей с датчика информации в привычные сигналы имеется преобразователь.

В приборах последнего поколения преобразователь может проводить замеры массового и объёмного расхода, плотность и температуру. Имеется возможность по архивированию параметров. Прибор может определить фазовое состояние рабочей среды. Имеются разновидности, которые способы учесть каково содержание чистого продукта, а также концентрацию. Может провести полный анализ плотности, оценить количество твёрдых частиц, способны работать даже если в жидкости много газа.

Трубки прибора изготавливают из нержавеющей стали, встречаются и из супердуплексной стали, бывают модели выполненные из сплава никеля. Когда монтируют температурный сенсор, проверяют, чтобы он находился в контакте с трубкой. Отсюда точность выходного сигнала температуре жидкости.

Внутри кориолисова расходомера нет элементов, которые могут износиться. Если в жидкости, с которой он работает нет примесей, то его характеристики должны быть неизменными за всё время эксплуатации. Если же внутри трубок проходят жидкости с содержанием абразивного вещества или различные кислоты со щелочами, то вполне возможно, что на внутренних каналах может появиться коррозия. Это может нарушить всю калибровку устройства. Чтобы иметь возможность проверять состояние трубок, была создана особая диагностика. В основе этой диагностики связь между механической жесткостью трубок, а также коэффициентом расхода. Данную диагностику можно проводить неоднократно. При этом не требуется прерывать технологический процесс.

Рассмотрим принцип работы кориолисова расходомера Micro Motion. Внутри расходомера имеется две параллельные сенсорные трубки. Поступая в сенсор поток делится на две равные части. В процессе измерения возбуждающее катушка составляет трубки колебаться в противофазе друг относительно друга с их собственной резонансной частотой, пары магнит катушка называются детекторами и устанавливаются на трубках сенсора. В результате колебания трубок, напряжение, создаваемое каждым детектором приобретает форму синусоиды. Получившиеся синусоиды показывает движения одной трубки относительно другой. При отсутствии потока на входе на выходе, синусоидальной волны находится в одной фазе, то есть двигаются синхронно. При движении жидкости по трубкам в них возникают кориолисовы силы. Эти силы заставляют сенсорные трубки скручиваться в противоположном направлении, в результате чего синусоиды сдвигаются по фазе относительно друг друга и становятся асинхронными.

Задержка по времени между двумя синусоидальными волнами измеряется в микросекундах и называется ΔT (дельта T). Значение ΔT прямо пропорциональны массовому расходу, чем больше ΔT, вызванная кориолисовой силой, тем больше массовый расход. Если фазовый сдвиг синусоиды определяет массовый расход, то частота волны определяет плотность.

Как только плотность жидкости меняется, меняется и частота вибрации трубок. Рассмотрим на примере системы пружины и подвешенного груза. Большая масса имеет более низкую частоту колебаний, в то время как меньшая масса имеет более высокую частоту. В кориолисовых расходомерах трубки соответствуют пружинам. Масса трубок и содержащаяся в них жидкость соответствует грузу на конце пружины. Жесткость сенсорных трубок остается практически постоянной, таким образом масса и плотность среды содержащаяся в фиксированном объеме сенсорных трубок является единственной переменной, влияющей на частоту.

Объемный расход рассчитывается на основании полученных массового расхода и плотности. Жидкости могут иметь один и тот же объем, но разные значения плотности и массы. Зная массу и плотность, можно вычислить объемный расход.