Кориолисовый метод измерения расхода

Расходомеры этого типа определяют массовый расход напрямую, а не через измерение скорости или объема.

Кориолисовые расходомеры не зависят ни от давления жидкости, ни от ее температуры, ни от ее вязкости и плотности. Поэтому такие датчики не требуют проведения повторных калибровок и подстройки под каждый конкретный тип измеряемой среды.

Типовой кориолисовый измеритель состоит из одной или двух вибрирующих трубок, обычно изготовленных из нержавеющей стали. Для повышения точности измерений нужно защитить трубки и места их креплений от механических и химических воздействий контролируемой среды.

Чаще всего трубки имеют U – образную форму, хотя в принципе они могут быть и другого вида. Для газообразных сред применяют более тонкие трубки, чем для жидкостей. Трубки начинают вибрировать от воздействий на них внешнего электромеханического устройства. Расход массы определяется по действию жидкости на вибрирующие трубки. При движении жидкости на нее действует вибрационное ускорение, все время меняющее свое направление. Так как потоки жидкости в двух ветвях трубки имеют противоположные направления, то и возникающие там силы Кориолиса также будут направлены в разные стороны. В результате этого под действием результирующей силы две части трубки смещаются друг относительно друга в соответствии с циклом вибраций.

Величина силы Кориолиса, индуцированная потоком, определяется выражением:

, (8.9)

где m – масса, - круговая частота вибраций,- вектор средней скорости измеряемой среды.

Следовательно, величина изгиба трубки прямо пропорциональна массовому расходу через трубку.

Рис. 8.19 Кориолисовская трубка при отсутствии в ней потока (А), изгиб трубки при протекании через нее потока (Б), сдвиг фазы колебаний, вызванный силами Кориолиса (В).

При отсутствии в трубке контролируемой среды ее вибрации на входе и выходе совпадают, то есть, между ними нет сдвига фаз. При появлении потока – трубка изгибается пропорционально величине массового расхода, поэтому между вибрациями ее входной и выходной ветвей появляется фазовый сдвиг.

Приборы данного типа должны быть виброизолированы. Свойства протекающей через прибор среды (температура, плотность, вязкость) не влияют на его показания. Поэтому гироскопические расходомеры применимы для измерения двухфазных потоков (например, воды и водяного пара), для измерения весового расхода угольной пыли.

После тщательной калибровки ошибка измерения не превышает 0,2%. Измерительная трубка может быть изготовлена из различных материалов, что позволяет измерять расход агрессивных, вызывающих коррозию сред.

Основным недостатком кориолисовых измерительных устройств является их сравнительно высокая стоимость. Однако их универсальность при работе с разными типами сред позволяет применять их на предприятиях, где требуется измерять расходы самых разнообразных жидкостей и газов.