Debitmetrul de masă Coriolis este standardul de aur în măsurarea modernă a debitului.
În industriile cu ritm rapid de astăzi, măsurarea precisă a debitului este esențială. Este piatra de temelie pentru o multitudine de sarcini vitale, de la perfecționarea formulărilor de rețete până la asigurarea operațiunilor de facturare transparente. Debitmetrul Mass Coriolis apare ca o soluție de top în acest context, cunoscut pentru fiabilitatea și precizia impecabile. Pe măsură ce cererile industriei cresc, înțelegerea rolului și semnificației acestui instrument inovator devine esențială pentru oricine din sector.
Debitmetre de masă Coriolis prezentate
Ce este un debitmetru de masă Coriolis?
Masa Coriolis debitmetrul este un instrument care utilizează principiul forței Coriolis proporționale cu debitul masic generat de fluidul care curge în tubul vibrant pentru a măsura direct debitul masic.
Există două tuburi de curgere paralele în interiorul senzorului, cu o bobină de antrenare în mijloc și o bobină de detectare la ambele capete. Bobinele de detectare instalate la ambele capete ale tubului vibrant vor genera două seturi de semnale cu faze diferite. Diferența de fază dintre cele două semnale este proporțională cu debitul masic al fluidului care curge prin senzor. Calculatorul calculează debitul masic care curge prin tubul vibrant.
Când medii diferite curg prin senzor, frecvența principală de vibrație a tubului vibrant este diferită, iar densitatea mediului este calculată în consecință. Rezistența de platină instalată pe tubul de vibrații al senzorului poate măsura indirect temperatura mediului.
Debitmetrul de masă Coriolis are o precizie mare de măsurare, iar măsurarea nu este afectată de proprietățile fizice ale mediului. Nu există nicio cerință pentru lungimea secțiunilor de conducte drepte din amonte și aval.
Debitmetrul masic Coriolis poate măsura densitatea a mediului și indirect măsurarea temperaturii mediului.
Debitmetrele masice Coriolis sunt utilizate pe scară largă în sectoarele chimice, farmaceutice, energetice, cauciuc, hârtie, alimentație și alte sectoare industriale.
Istoria măsurării debitului de masă
Cu mult înainte de apariția industriilor noastre moderne, oamenii au recunoscut nevoia de a măsura fluxul de lichide și gaze. În civilizațiile antice, fermierii măsurau debitul de apă în câmpurile lor folosind canale și marcaje simple. Odată cu trecerea timpului, la fel și metodele noastre.
Prin Revoluția Industrială, nevoia de măsurare precisă a debitului a devenit critică. Fabricile necesitau cantități exacte de abur, apă și alte fluide pentru a alimenta mașinile și a produce mărfuri. Acest lucru i-a împins pe inventatori să creeze instrumente mai avansate.
Intrați în secolul al XX-lea și am asistat la o descoperire: debitmetrul de masă Coriolis. Folosind efectul Coriolis, a oferit o acuratețe și o versatilitate de neegalat de metodele mai vechi. Astăzi, este o dovadă a călătoriei noastre de la canalele de bază la dispozitive sofisticate, asigurând că industriile de pretutindeni funcționează eficient și eficient.
Principiul Coriolis
GG Coriolis, un inginer francez, a observat că obiectele care se mișcă pe suprafața Pământului se deplasează lateral. Acest lucru se întâmplă deoarece planeta se rotește spre est. În emisfera nordică, devierea este la dreapta mișcării; în emisfera sudică, devierea este spre stânga. Această derivă joacă un rol principal atât în activitatea mareelor a oceanelor, cât și în vremea planetei. Un punct de pe ecuator trasează un cerc mai mare în fiecare zi decât un punct din apropierea polilor. Când un obiect se mișcă spre un pol, se întoarce spre est, deoarece își menține viteza mai mare pe măsură ce se deplasează pe suprafața Pământului. Această deriva este definită ca forța Coriolis.
Atunci când un fluid curge într-o țeavă și este supus accelerației Coriolis prin introducerea mecanică a rotației aparente în țeavă, cantitatea de forță de deviere generată de efectul inerțial Coriolis va fi o funcție de debitul masic al fluidului. Dacă o țeavă este rotită în jurul unui punct în timp ce lichidul curge prin ea (spre sau departe de centrul de rotație), acel fluid va genera o forță de inerție (acționând asupra țevii) care va fi în unghi drept față de direcția curgerii. .
Cu referire la imaginea de mai sus, o particulă (dm) se deplasează cu o viteză (V) în interiorul unui tub (T). Tubul se rotește în jurul unui punct fix (P), iar particula se află la o distanță de o rază (R) de punctul fix.
Particula se deplasează cu viteza unghiulară (w) sub două componente ale accelerației, o accelerație centripetă îndreptată spre P și o accelerație Coriolis care acționează în unghi drept față de ar:
ar (centripet) = w2r
la (Coriolis) = 2wv
Pentru a conferi accelerația Coriolis (at) particulei de fluid, o forță de at (dm) trebuie să fie generată de tub.
Particula fluidă reacționează la această forță cu o forță Coriolis egală și opusă:
Fc = at(dm) = 2wv(dm)
Apoi, dacă fluidul de proces are densitatea (D) și curge cu viteză constantă în interiorul unui tub rotativ cu secțiune transversală A, un segment al tubului cu lungimea X va experimenta o forță Coriolis de mărime:
Fc = 2wvDAx
Deoarece debitul masic este dm = DvA, forța Coriolis Fc = 2w(dm)x și, în final:
Debit de masă = Fc / (2wx)
Acesta este modul în care măsurarea forței Coriolis exercitată de fluidul care curge pe tubul rotativ poate oferi o indicație a debitului masic.
În timp ce rotirea unui tub nu este neapărat o procedură de operare standard practică atunci când se construiește un debitmetru comercial, oscilarea sau vibrarea tubului - ceea ce este practic - poate obține același efect.
Cum funcționează un debitmetru Coriolis?
Când o particulă situată într-un tub care se rotește cu P ca punct fix (centrul de rotație) se mișcă spre sau se îndepărtează de centrul de rotație, va fi generată o forță inerțială. Principiul este prezentat în figură:
În figură, particula cu masa δm se deplasează spre dreapta în conductă cu o viteză constantă υ. Conducta se rotește în jurul unui punct fix P cu o viteză unghiulară ω. În acest moment, particula va dobândi două componente de accelerație:
- Accelerația normală αr (accelerația centripetă), mărimea sa este egală cu ω2r, iar direcția sa este spre punctul P.
- Accelerația tangențială αt (accelerația Coriolis), mărimea sa este egală cu 2ωυ, iar direcția sa este perpendiculară pe αr.
Forța generată de accelerația tangențială se numește forță Coriolis, iar mărimea ei este egală cu Fc=2ωυδm.
În figură fluidul δm=ρA×ΔX,
Deci, forța Coriolis poate fi exprimată astfel:
ΔFc=2ωυ×δm=2ω×υ×ρ×A×ΔX=2ω×δqm×ΔX
unde A este aria secțiunii transversale a conductei
δqm=δdm/dt=υρA
Pentru o conductă rotativă specifică, caracteristica de frecvență a acesteia este sigură. ΔFc depinde doar de δqm.
Prin urmare, fluxul de masă poate fi măsurat direct sau indirect prin măsurarea forței Coriolis.
Debitmetrul de masă cu principiul Coriolis funcționează conform principiului de mai sus.
Senzorul de debit efectiv nu realizează mișcarea de rotație, ci vibrația conductei.
Diagrama sa de principiu este prezentată în figura de mai jos.
Cele două capete ale unei țevi curbe sunt fixate, iar țevii este aplicată o forță de vibrație (în funcție de frecvența de rezonanță a țevii) în poziția de mijloc a celor două puncte fixe. Faceți-l să vibreze la frecvența sa naturală ω în jurul punctului fix ca axă.
Când nu există un flux de fluid în conductă, conducta este afectată doar de forța de vibrație externă. Cele două semi-secțiuni ale conductei vibrează în aceeași direcție și nu există diferență de fază.
Când există un flux de fluid, acesta este afectat de forța Coriolis Fc a particulei medii care curge în conductă (forțele Coriolis F1 și F2 în cele două jumătăți de secțiuni ale conductei sunt egale ca mărime și opuse ca direcție). Cele două jumătăți ale țevii se răsucesc în direcții opuse, creând o diferență de fază. Această diferență de fază este proporțională cu debitul masic.
Designul senzorului este de a converti măsurarea forței Coriolis în măsurarea diferenței de timp de fază pe ambele părți ale tubului vibrant, care este principiul de funcționare al debitmetrului Coriolis.
Modele de tuburi de debitmetru de masă Coriolis
Proiectele timpurii ale debitmetrelor masice Coriolis au fost construite pentru a alimenta fluidul care curge printr-o conductă într-un sistem rotativ. Debitul masic este măsurat de un senzor de cuplu instalat pe arbore. Acest debitmetru a fost produs doar de probă în laborator.
Într-un proiect de produs comercial, nu este practic să se genereze forța Coriolis prin rotația sistemului de măsurare. Prin urmare, în locul mișcării de rotație se utilizează metoda de vibrare a tubului de măsurare. În acest fel, se realizează și efectul forței Coriolis asupra tubului de măsurare, iar tubul de măsurare este deplasat sub acțiunea forței Coriolis.
Deoarece cele două capete ale tubului de măsurare sunt fixe, forța care acționează asupra fiecărui punct de pe tubul de măsurare este diferită, iar deplasările rezultate sunt, de asemenea, diferite. Se formează astfel o răsucire suplimentară pe tubul de măsurare. Măsurând diferența de fază în diferite puncte ale acestui proces de răsucire, se poate obține debitul masic al fluidului care curge prin tubul de măsurare.
Formele noastre comune de tuburi de măsurare sunt următoarele:
- Tub de măsurare în formă de S,
- tub de măsurare în formă de U,
- Tub de măsurare dublu în formă de J,
- tub de măsurare în formă de B,
- Tub de măsurare cu un singur tub drept,
- Tub de măsurare drept dublu,
- tub de măsurare în formă de Ω,
- Tub de măsurare cu inel dublu etc.;
Mai jos oferim o scurtă introducere a structurilor lor.
După cum se arată în figură, sistemul de măsurare al debitmetrului masic al tubului de măsurare în formă de S constă din două tuburi de măsurare paralele în formă de S, un driver și un senzor. Cele două capete ale tubului sunt fixate, iar centrul tubului este echipat cu un driver pentru a face tubul să vibreze.
Senzorii sunt instalați în pozițiile simetrice ale tuburilor de măsurare. Deplasarea relativă dintre tuburile vibrante este măsurată în aceste două puncte. Debitul de masă este proporțional cu diferența de fază a frecvențelor de oscilație măsurate în aceste două puncte.
Tubul în formă de U are două structuri de tuburi de măsurare simple și duble.
Sistemul de acționare electromagnetică conduce tubul de măsurare în formă de U să vibreze la o frecvență fixă. Când fluidul este forțat să accepte mișcarea verticală a tubului, tubul se mișcă în sus în timpul primei jumătăți a ciclului de vibrație, iar fluidul din tubul de măsurare generează o forță de presiune descendentă înainte de punctul de antrenare, care împiedică mișcarea ascendentă a tubul. După punctul de acționare se generează o forță ascendentă, accelerând mișcarea în sus a tubului. Combinația acestor două forțe răsucește tubul de măsurare. În timpul celeilalte jumătate de ciclu de vibrație, direcția de răsucire este inversată.
Gradul de distorsiune al tubului de măsurare este direct proporțional cu debitul masic al fluidului care curge prin tubul de măsurare. Instalați inductori electromagnetici pe tuburile de măsurare de pe ambele părți ale punctului de antrenare. Pentru a măsura diferența de fază a mișcării sale, această diferență de fază este direct proporțională cu fluxul de masă prin ea.
În structura tubului de măsurare dublu în formă de U, cele două tuburi de măsurare vibrează în direcții opuse. Faceți tubul de măsurare răsucit defazat cu 180 de grade. după cum arată imaginea. În comparație cu tipul cu tub de măsurare unică, semnalul de detecție al tipului cu tub dublu este amplificat, iar capacitatea de curgere este, de asemenea, îmbunătățită.
Cele două țevi în formă de J sunt centrate pe țeavă și distribuite simetric. Un driver montat pe secțiunea în formă de J face ca tubul să vibreze la o anumită frecvență fixă.
Când fluidul din tubul de măsurare curge cu o anumită viteză, fluidul din tubul de măsurare produce un efect de forță Coriolis datorită existenței vibrațiilor. Această forță Coriolis acționează asupra tubului de măsurare, dar direcția forței Coriolis generată pe tuburile superioare și inferioare este diferită. Partea de țeavă dreaptă a țevii produce o mișcare suplimentară diferită, adică produce o diferență de fază de deplasare relativă.
Într-un sistem de măsurare cu tub dublu J, cele două tuburi vibrează în direcții opuse în același timp. Diferența de fază a deplasării relative dintre cele două țevi drepte superioare și inferioare este crescută. Când fluidul nu curge, diferența de fază a semnalelor de deplasare măsurate de senzorii A și B este zero.
Când fluidul din tubul de măsurare curge, influența forței de reacție generată de forța Coriolis asupra tubului de măsurare într-o anumită direcție care conduce vibrația acestuia. Când conducta 1 se separă și conducta 2 se apropie, partea superioară a conductei 1 se mișcă mai repede, iar partea inferioară încetinește, în timp ce partea superioară a conductei 2 accelerează, iar partea inferioară încetinește în direcția opusă. Ca rezultat, există o diferență de fază între semnalele măsurate de senzorii montați superior și inferior. Mărimea acestui semnal reflectă direct fluxul de masă.
Tub B Sistemul de măsurare a debitului Coriolis Mass Flowmeter este format din două tuburi B paralele unul cu celălalt. Fluidul măsurat este trimis uniform în două tuburi de măsurare în formă de B prin divizorul de flux. Unitatea de antrenare este montată central între cele două tuburi. Tubul de măsurare este condus să vibreze la o frecvență armonică stabilă. În timpul mișcării în exterior a tubului de măsurare, părțile tubului drept sunt împinse una de cealaltă. Sub acțiunea șoferului, buclele L1′ și L1” sunt aproape una de cealaltă, iar buclele L2′ și L2” sunt, de asemenea, aproape una de cealaltă. Deoarece fiecare buclă este fixată la un capăt de corpul contorului, mișcarea de rotație este restrânsă în regiunile de capăt și astfel concentrată în apropierea nodurilor.
Cu toate acestea, fluidul din circuit încetinește atunci când circuitele L1 ′ și L1 ″ se apropie unul de celălalt sub acțiunea forței Coriolis. Și cele două bucle de la celălalt capăt L2′ și L2” se apropie una de alta și viteza crește.
Opusul se întâmplă atunci când tubul de măsurare este mutat spre interior. Secțiunile de țeavă drepte se apropie una de cealaltă sub acțiunea forței motrice, în timp ce cele două bucle de pe cele două secțiuni transversale se îndepărtează una de cealaltă. Această mișcare de bază se suprapune forța Coriolis generată de fluidul din conductă, ceea ce va accelera viteza de separare a celor două circuite L1′ și L1”, și va reduce viteza de separare a celor două circuite L2′ și L2” .
Prin instalarea corectă a senzorului între cele două circuite pe fața de capăt. Aceste mișcări induse de forța Coriolis pot fi utilizate pentru a determina cu precizie debitul masic al fluidelor.
Sistemul de măsurare al acestui debitmetru de masă cu un singur tub drept constă dintr-un tub drept cu capete fixe (flanșe) și un dispozitiv de vibrație pe acesta.
Când fluidul din tub nu curge, șoferul face tubul să vibreze, iar fluidul din tub nu generează forță Coriolis. Punctele A și B sunt supuse unei forțe egale și se modifică în aceeași rată.
Când fluidul din tubul de măsurare curge în tub cu viteza V, acesta este afectat de forța de vibrație în punctul C (forța de vibrație în acest moment este în sus). Când particula de fluid se deplasează din punctul A în punctul C, este accelerată, iar particula produce o forță de reacție F1, care încetinește mișcarea ascendentă a țevii. Și între punctul C și punctul B, particula fluidă este decelerata. Accelerează mișcarea în sus a țevii. Ca rezultat, aceste două forțe opuse de fiecare parte a punctului C provoacă o deformare a tubului. Diferența de fază a acestei deformări este proporțională cu debitul masic al fluidului care curge prin tubul de măsurare.
În comparație cu tubul drept unic, forma tubului drept dublu poate reduce pierderea de presiune și crește semnalul senzorului. Structura reală este prezentată în figură. Driverul este plasat în centru, iar cei doi senzori fotoelectrici sunt doar simetrici față de cele două laturi ale centrului. Tubul de măsurare este mai puțin afectat de forța axială.
Când fluidul nu curge, senzorul fotoelectric este supus aceleiași faze a deplasării generate de tub. Forțele Coriolis sunt generate atunci când un mediu fluid curge prin două tuburi de măsurare vibrante.
Această forță provoacă deplasări opuse de fiecare parte a punctului de vibrație al tubului de măsurare. Mediul fluid din tubul de măsurare înainte de punctul de vibrație atenuează vibrația tubului, adică viteza de deplasare a tubului încetinește. Mediul fluid din eprubetă după punctul de vibrație întărește vibrația, adică viteza de deplasare a tubului este accelerată.
Prin senzorul fotoelectric se măsoară diferența de fază dintre cele două capete. Această diferență de fază este proporțională cu debitul de masă din tubul de măsurare când frecvența de oscilație este constantă.
Structura tubului de măsurare în formă de Ω debitmetrul masic Coriolis este prezentată în figură. Driverul este plasat în mijlocul secțiunii de țeavă dreaptă. Când fluidul din țeavă curge cu o anumită viteză, țevile sunt separate sau abordate din cauza vibrației șoferului.
Pe măsură ce tuburile se separă, forțele Coriolis generate în fluid înaintea punctului de vibrație se opun forței de vibrație, încetinind tuburile. După punctul de vibrație, forța Coriolis generată de fluidul din țeavă este în aceeași direcție cu vibrația, ceea ce accelerează viteza de mișcare a țevii.
Când șoferul apropie tuburile unul de celălalt, apare efectul opus. Diferența de fază a mișcărilor cuvintelor celor două tuburi poate fi măsurată de senzorii de la A și B. Din aceasta, se poate obține debitul masic al fluidului care curge prin tubul de măsurare.
Tubul de măsurare dublu inelar Coriolis Mass Debitmetru constă dintr-o pereche de tuburi elicoidale paralele cu un tub drept scurt.
În poziția de mijloc D a țevii este echipat cu un driver. Cele două tuburi de măsurare sunt supuse unor vibrații periodice opuse. Doi senzori sunt aranjați la cele două capete ale tubului spiral eliptic, echidistanți de punctul mijlociu D. Măsurați viteza relativă a mișcării dintre țevi în aceste două puncte. Diferența de fază dintre aceste două viteze relative este proporțională cu debitul masic al fluidului care curge prin tubul de măsurare.
Când fluidul din tubul de măsurare nu curge, deformarea tubului cauzată de forța de vibrație este aceeași pe ambele părți ale punctului mijlociu. La cele două puncte de măsurare de la senzor, diferența de fază a deplasării vibrației măsurate este zero. Când fluidul curge în tubul de măsurare, înainte de punctul de amplitudine maximă, particulele de fluid produce un efect opus direcției de vibrație datorită forței Coriolis. forta. După acest punct însă, se produce o forță care acționează în aceeași direcție cu vibrația.
Deoarece forța asupra celor două tuburi de măsurare în același moment este egală ca mărime și opusă ca direcție, se reflectă că viteza de mișcare a tuburilor în punctele de măsurare la cei doi senzori este crescută sau micșorată, iar diferența de fază dintre aceștia. se pot măsura două puncte pentru a obține o trecere Măsurați debitul masic al fluidului din tub.
Mai multe debitmetre și soluții de măsurare a debitului prezentate
Ce sunt elementele Flow? Ghid pentru diferite tipuri de elemente de flux
Ce este un debitmetru Doppler?
Top debitmetre de lichide din industrie
Explorarea diferitelor tipuri de debitmetre de 1 inch
Ghid de selectare a debitmetrului 101: Găsiți potrivirea perfectă pentru aplicația dvs
Top Contoare industriale de ulei pentru încălzire
Noi, Sino-Inst, sunt producătorul debitmetrelor de masă Coriolis. Masa noastră Coriolis debitmetru produsele măsoară direct și precis debitul de masă, densitatea și temperatura fluidelor din conductele închise. Principalele tipuri care se vând bine sunt seria U (tub în formă de U), seria T (formă triunghiulară), seria Z (formă tub drept) și așa mai departe.
Principiu universal de măsurare pentru lichide și gaze
Măsurare multivariabilă: Măsurare simultană a debitului masic, densității, temperaturii și vâscozității
Precizie mare de măsurare: ±0.2% tipic; opțional: ±0.1%
Principiul de măsurare este complet independent de proprietățile fizice ale fluidului și ale câmpului de curgere
Fără față/spate cerințe privind lungimea țevii drepte
Gamă largă de interval de măsurare: 1:10,1:20
Debitmetrul nostru de masă Coriolis, de la DN03 ~ DN250. Exportat pe scară largă și vândut în diferite țări. Dacă trebuie să măsurați debitul de masă, densitatea, temperatura și alți parametri. Vă rugăm să nu ezitați să contactați inginerii noștri de vânzări!
Cere o cotatie
Wu Peng, născut în 1980, este un inginer bărbat foarte respectat și realizat, cu o vastă experiență în domeniul automatizării. Cu peste 20 de ani de experiență în industrie, Wu a adus contribuții semnificative atât la proiectele academice, cât și la proiecte de inginerie.
De-a lungul carierei sale, Wu Peng a participat la numeroase proiecte de inginerie naționale și internaționale. Unele dintre cele mai notabile proiecte ale sale includ dezvoltarea unui sistem de control inteligent pentru rafinăriile de petrol, proiectarea unui sistem de control distribuit de ultimă oră pentru uzinele petrochimice și optimizarea algoritmilor de control pentru conductele de gaze naturale.