Кориолисовые расходомеры
В основе работы лежит явление возникновения ускорения кориолиса, которое наблюдается в механических системах, если переносное движение является вращательным, а относительное поступательным.
Явление открыто в начала 19 века французским физиком. Это вибрационные расходомеры по-другому. Сначала в их работе использовалось переносное вращательное движение, сейчас используется только его составляющая (рис. 18).
Модуль силы кориолиса равен удвоенному произведению модуля скорости вращательного движения на проекцию скорости поступательного движения точки А на плоскость, перпендикулярную оси вращения. Для определения направления силы кориолиса (ускорения) надо повернуть проекцию вектора линейной скорости в плоскости, перпендикулярной оси вращения, вокруг прямой, параллельной оси вращения и проходящей через точку А, на 90 градусов. Известны расходомеры кориолиса с изогнутыми и прямой трубками (рис. 19).
В данном случае можно прийти к выводу: так как для точки А линейная скорость располагается в плоскости. Перпендикулярной оси вращательного движения, ТОО проекция этой скорости равна самой скорости. Чтобы получить информацию о направлении силы кориолиса надо повернуть вектор линейной скорости в направлении вращения на 90 градусов. В точке В направление силы кориолиса противоположно. (рис. 20).
В таких расходомерах используются две изогнутые трубки 1 и 2 , которые консольно закреплены на трубопроводе Т, к верхней трубке приварен электро-магнитный стержень преобразователя, а на нижней трубке – катушка ЭМП. При подаче электрического переменного тока катушке, вокруг неё образуется переменное по направлению магнитное поле, поэтому стержень будет периодически втягиваться и выталкиваться.
Это придает трубкам 1 и 2 вращательное движение вокруг точек закрепления. Если через трубки не протекает жидкость или газ, то при этих воздействиях силы на трубки они будут располагаться как на рисунке б) и в). Силы кориолиса не возникает (поступательное движение среды имеет нулевую скорость). Если же по трубкам протекает расход жидкости или газа, то под действием силы и под действием протекающего расхода, будет возникать сила кориолиса. Если сила приближает тубки друг к другу, направление силы кориолиса обратное (рис. Г)). Для измерения относительных перемещений трубок используются индукционные преобразователи П1 и П2 (рис. 21).
Преобразователи представляют собой – индукционные преобразователи перемещения, где к первой трубке (рис. А)) прикреплен постоянный магнит. А ко второй катушка индуктивности. Когда трубки смещаются относительно друг друга, в катушке наводится ЭДС переменного тока, причем (рис. Б)), когда поток отсутствует, сигналы, поступающие в П1 и П2 совпадают. Если же поток протекает, то ЭДС катушек П1 и П2 смещается друг относительно друга (рис. В)). Измерение интервала времени дельта t служит мерой массового расхода. Это является важным преимуществом кориолисовых расходомеров.
Кориолисовые расходомеры с прямой трубкой( рис. 22).
В таких расходомерах с помощью ЭМП сообщается сила, изгибающая трубку 1 периодически в двух противоположных направлениях. Эта сила создается ЭМП катушек, которые установлены на корпусе 2, а металлический стержень приварен к трубке 1. Если расхода нет (рис. Б), то сигналы, создаваемые П1 и П2, изменяются во времени одинаково. При появлении расхода, перемещение трубок относительно преобразователей отличаются друг от друга. Это при водит к тому, что ЭДС, возникающее у преобразователей, во времени изменяются не одинаково.
Кариолисовые расходомеры используются для трубопроводов 15-300мм., для расхода жидкости погрешность +-0,15-0,5%, а для газов 0,35-07%.
Эти приоры требуют индивидуальной калибровки.Схема устройства обработки информации для кариолисовых расходомеров(рис. 23)
Устройство включает нормирующий преобразователь НП сигнала датчика температуры Дт (применение Дт необходимо потому, что сигнал кориолисового расходомера сильно зависит от температуры). ВУ, которое по информации от П1 и П2 вычисляет интервал времени, служащий мерой расхода. Г, сигнал которого посылается в катушку индуктивности ЭМП, используемого для взаимного перемещения трубок. Информация от ВУ и блока хранения констант Бх вводится в микропроцессор. В Бх запоминается результат калибровки, зависимость сигнала от температуры, сведения нужные для представления результатов в разных единицах. Выходные сигнала такие: аналоговый (4-20мА), частотный, дискретный (цифровой), сигнал о направлении движения.