Przepływomierze Coriolisa mierzą bezpośrednio natężenie przepływu masowego, bez wyprowadzania go z przepływu objętościowego i odrębnej korekty gęstości. Wykorzystują efekt Coriolisa: płyn przepływający przez drgającą rurę wytwarza siłę, która skręca rurę wprost proporcjonalnie do przepływu masy, dzięki czemu jest to jedna z najdokładniejszych dostępnych technologii pomiaru przepływu, pozwalająca z jednego czujnika raportować przepływ masowy, przepływ objętościowy, gęstość oraz pośrednio stężenie.
Jedna lub dwie rury są wprawiane w oscylację z ich naturalną częstotliwością rezonansową przez siłownik elektromagnetyczny. Przy braku przepływu obie połówki drgają symetrycznie.
Gdy zaczyna płynąć płyn, masa wchodząca do rury musi się przyspieszyć, a następnie zwolnić przy wyjściu, generując siłę Coriolisa, która przeciwdziała ruchowi rury po stronie wlotu i wzmacnia go po stronie wylotu, w efekcie czego odcinek wylotowy wyprzedza odcinek wlotowy w fazie.
Czujniki pomiarowe po obu stronach mierzą tę różnicę fazową, która jest wprost proporcjonalna do przepływu masowego, niezależnie od lepkości, ciśnienia, temperatury czy przewodności.
Nie są potrzebne tabele kompensacyjne, aby uzyskać prawdziwą wartość masy, to zasadnicza przewaga nad technologiami objętościowymi, takimi jak przepływomierz z płytą dławnicową , który wymaga oddzielnej korekty gęstości i ciśnienia, aby wyznaczyć masę.
Ta sama drgająca rura pozwala również określić gęstość płynu: jej częstotliwość rezonansowa przesuwa się wraz z masą płynu wewnątrz, maleje dla cieczy gęstszych i rośnie dla cieczy lżejszych. Śledzenie tej zmiany w odniesieniu do fabrycznie skalibrowanej krzywej pozwala nadajnikowi raportować bieżącą gęstość.
Połączenie gęstości z przepływem masowym daje przepływ objętościowy bez dodatkowego czujnika, a także umożliwia wyznaczanie stężenia pośrednio, np. procentu substancji stałych w zawiesinie lub zawartości alkoholu w mieszaninie, przy użyciu empirycznych korelacji gęstości. To sprawia, że przepływomierze Coriolisa są atrakcyjne do mieszania, dozowania wsadowego i przekazów własności.
Przepływomierze Coriolisa należą do najdokładniejszych technologii pomiaru przepływu stosowanych w przemyśle. Typowa dokładność pomiaru przepływu masowego wynosi od około 0,1% do 0,5% wskazania, w zależności od modelu i klasy, przy zakresie regulacji (turndown) sięgającym 100:1, a powtarzalność zwykle wynosząca 0,05%, 0,1% wskazania. Ponieważ pomiar opiera się na bezpośredniej sile fizycznej, a nie na wyliczonej zależności, wydajność jest w dużym stopniu niezależna od właściwości płynu czy układu rurociągów upstream, i zwykle nie są potrzebne proste odcinki rury przed i za przyrządem, co upraszcza montaż na zatłoczonych skidach.
| Parametr | Typowe charakterystyki przepływomierzy Coriolisa | Uwagi |
|---|---|---|
| Dokładność pomiaru przepływu masowego | 0,1% do 0,5% wskazania | Ciecze zazwyczaj lepsze niż gazy |
| Dokładność pomiaru gęstości | 0,0002 do 0,002 g/cm3 | Zależy od klasy modelu |
| Zakres regulacji (turndown) | Do 100:1 | Szeroki zakres liniowości w porównaniu z miernikami opartymi na spadku ciśnienia |
| Wymagany prosty odcinek rury | Nie wymagany | Znaczna zaleta instalacyjna |
| Rozmiary linii | DN1 do DN300+ | Większe rozmiary zwiększają spadek ciśnienia i koszty |
| Istotne normy | ISO 10790, OIML R117, API MPMS Ch. 5.6 | Przekazy własności odwołują się do OIML/API |
Zgięta lub pętlowana geometria rury, która umożliwia pomiar efektu Coriolisa, powoduje również trwały spadek ciśnienia, zwykle wyższy niż w urządzeniu o przepływie prostym, takim jak zawór kulowy w pełni otwarty.
Konstrukcje z prostą rurą zmniejszają tę karę i ułatwiają czyszczenie w zastosowaniach higienicznych, choć historycznie oznaczało to pewien spadek czułości w porównaniu z rurami zakrzywionymi, różnicę tę zredukowało nowoczesne przetwarzanie sygnału. Dla cieczy zwykle preferowany jest pionowy przepływ w górę, aby rura mogła się sama opróżniać.
Dobór rozmiaru to kompromis między spadkiem ciśnienia a zakresem regulacji (turndown), ten sam kompromis, z którym inżynierowie mają do czynienia przy obliczaniu współczynnika Cv zaworu regulacyjnego.
Główną słabością operacyjną technologii Coriolisa jest wrażliwość na pęcherzyki gazu. Pęcherzyki tłumią drgania rury i mogą częściowo odłączać się od cieczy podczas oscylacji, powodując zaniżone wskazanie przepływu masowego oraz niestabilny sygnał gęstości. Większość nadajników zawiera diagnostykę wzmocnienia napędu i wielofazowości, która sygnalizuje nadmierną zawartość gazu, pozwalając operatorom odróżnić rzeczywiste zakłócenie procesu od usterki przyrządu.
Aplikacje podatne na nagłe odparowanie (flashing) lub kawitację wymagają starannego kontrolowania ciśnienia i wysokości linii, aby utrzymać przepływomierz zatopiony.
Przepływomierze Coriolisa zwykle kosztują więcej na etapie zakupu niż płyty orifice czy przepływomierze elektromagnetyczne o równoważnej średnicy nominalnej. Tę nadwyżkę często równoważy się w czasie eksploatacji poprzez wyeliminowanie oddzielnych przetworników gęstości i ciśnienia, usunięcie wymogu prostych odcinków rurociągu oraz wydłużenie interwałów kalibracji, ponieważ brak jest ruchomych części, które mogłyby się zużyć. Dla cieczy o wysokiej wartości lub przy przekazach własności całkowity koszt posiadania często przemawia na korzyść przepływomierzy Coriolisa.
Przepływomierze Coriolisa zajmują miejsce na końcu skali wysokiej dokładności i wysokich kosztów w rodzinie przepływomierzy. Urządzenia różnicowo-ciśnieniowe kosztują mniej, ale wymagają kompensacji gęstości i oferują węższy zakres regulacji. Przepływomierze elektromagnetyczne mają niski spadek ciśnienia, ale działają tylko dla cieczy przewodzących i mierzą objętość, a nie masę.
Przepływomierze ultradźwiękowe są bezinwazyjne, lecz bardziej wrażliwe na zaburzenia profilu przepływu. Wybór zależy od przewodności medium, wymaganej dokładności, dopuszczalnego spadku ciśnienia i budżetu. W systemie CMMS przepływomierze Coriolisa są rejestrowane jako instrumentowane aktywa z własnym harmonogramem kalibracji, śledząc wzmocnienie napędu i trend gęstości, aby w porę wykryć osadzanie się powłok lub przedostanie się gazu.
Zarezerwuj demo Fabrico , aby zobaczyć, jak kalibracja przepływomierzy i alarmy diagnostyczne są planowane obok innych przyrządów zakładu.
Nie. Ponieważ pomiar opiera się na bezpośredniej sile działającej na drgającą rurę, a nie na różnicy ciśnień zależnej od profilu przepływu, przepływomierze Coriolisa zazwyczaj nie wymagają prostych odcinków rury, których potrzebują płyty orifice czy mierniki turbinowe do uzyskania dokładności.
Tak, ale dokładność zwykle jest niższa niż dla cieczy, ponieważ gaz ma znacznie mniejszą gęstość masową, co generuje mniejszą siłę Coriolisa przy tym samym przepływie objętościowym. Producenci publikują odrębne specyfikacje dokładności dla zastosowań gazowych.
Pęcherzyki gazu tłumią drgania rury i mogą częściowo odłączyć się od cieczy podczas oscylacji, powodując zaniżone wskazanie przepływu masowego oraz niestabilny sygnał gęstości. Diagnostyka wzmocnienia napędu oznacza to jako alert jakości danych, a nie jako prawidłowy odczyt niskiego przepływu.
Dla cieczy o wysokiej wartości, przekazów własności lub zastosowań wymagających danych o gęstości i stężeniu, tak, ponieważ koszt początkowy często rekompensuje się eliminacją dodatkowych przyrządów i niższymi kosztami utrzymania. Dla tanich mediów użytkowych przy napiętym budżecie płyta orifice może pozostać bardziej opłacalna.
Zaloguj
Blog
