Thiết bị đo lưu lượng khối Coriolis là gì?

Lưu lượng kế khối lượng Coriolis là gì?

Lưu lượng kế khối lượng Coriolis được đo theo nguyên lý lực Coriolis tỷ lệ với lưu lượng khối khi chất lỏng chảy qua ống rung. Bởi vì nó thực hiện phép đo dòng chảy trực tiếp có độ chính xác cao, nó có nhiều ưu điểm như chống mài mòn, chống ăn mòn, đa phương tiện có thể đo được và nhiều thông số, và hiện đang được sử dụng rộng rãi trong ứng dụng hóa dầu, dược phẩm, thực phẩm và các quy trình công nghiệp khác.
Lưu lượng kế khối lượng Coriolis là chính xác, ổn định và đáng tin cậy. Chúng được sử dụng trong nhiều trường hợp cần đo chính xác hoặc kiểm soát chất lỏng, nhưng giá đồng hồ đo lưu lượng khối lượng Coriolis cao. Lưu lượng kế khối lượng khác thường được sử dụng trong trường hợp không cần đo sáng và điều khiển chính xác. Máy đo Coriolis có sẵn cho cả đo lưu lượng chất lỏng và khí, nhưng trong các ứng dụng hiện trường, máy đo lưu lượng khối nhiệt thường được sử dụng để đo chính xác lưu lượng hydro. Sự lựa chọn của lưu lượng kế Coriolis thường dựa trên hiệu suất và độ tin cậy của chúng. Hiệu suất bao gồm các yếu tố khác nhau như độ chính xác, phạm vi dòng chảy, mất áp suất.

Thị trường đồng hồ đo lưu lượng Coriolis (Coriolis Flow Meter) là một trong những thị trường đo lưu lượng tăng trưởng nhanh nhất trong năm năm qua. Mặc dù giá mua ban đầu cao hơn, nhiều người dùng nhận thấy đồng hồ đo lưu lượng hiệu ứng Coriolis là một khoản đầu tư tốt khi xem xét tổng chi phí sở hữu. Do đó, các nhà máy chế biến đang ngày càng lựa chọn máy đo Coriolis để thay thế các thiết bị đo lưu lượng dạng chênh áp (DP) và việc sử dụng chúng cũng đang phát triển trong ngành dầu khí.

Một trong những tính năng quan trọng nhất của máy đo lưu lượng hiệu ứng Coriolis là chúng đo lưu lượng khối lượng. Trong khi đo lưu lượng thể tích là đủ trong nhiều trường hợp, đo lưu lượng khối lượng cung cấp một số lợi thế nhất định.

Ví dụ, nhiều sản phẩm được bán theo trọng lượng chứ không phải theo thể tích, và trong những trường hợp này, người ta thường mong muốn đo lưu lượng khối lượng. Phản ứng hóa học thường dựa trên khối lượng chứ không phải thể tích, do đó đo lưu lượng khối cũng thường được yêu cầu trong ngành hóa chất

Trong khi cả lưu lượng thể tích và lưu lượng khối áp dụng cho chất lỏng và chất khí, lưu lượng khối đặc biệt thích hợp để đo khí. Điều này là do các chất khí dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và áp suất hơn là chất lỏng. Áp suất có ảnh hưởng rất nhỏ đến chất lỏng về khả năng nén và thường bị bỏ qua trong việc thực hiện các phép đo lưu lượng thể tích. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chất lỏng cũng thường không được chú ý, trừ trường hợp ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao.

Trong khi các đồng hồ đo lưu lượng điện từ cung cấp độ chính xác trong khoảng 0,5 %, nhiều đồng hồ đo lưu lượng Coriolis đạt được độ chính xác 0,1 %. Chính độ chính xác cao của máy đo lưu lượng Coriolis là một trong những lý do chính cho sự tăng trưởng cực kỳ nhanh chóng của chúng trong năm năm qua. Các công ty cần đo lưu lượng cho mục đích buôn bán, thương mại (custody transfer), hoặc muốn đo khối lượng chính xác cao, thì máy đo lưu lượng Coriolis là lựa chọn chính đáng.

Hiệu ứng Coriolis là gì?

Đồng hồ đo lưu lượng Coriolis được đặt theo tên của Gaspard Gustave de Coriolis, một nhà toán học và kỹ sư người Pháp. Năm 1835, Coriolis đã viết một bài báo trong đó ông mô tả hành vi của các vật thể trong một khung tham chiếu xoay. Mặc dù đôi khi nó được gọi là Lực Coriolis, nó được gọi chính xác hơn là Hiệu ứng Coriolis, vì nó không phải là kết quả của một lực tác động trực tiếp lên vật thể, mà là chuyển động cảm nhận của một cơ thể di chuyển theo đường thẳng trên một cơ thể đang quay hoặc khung tham chiếu.

Một sơ đồ cho thấy sự dịch pha trong sóng hình sin được hình thành bởi các cảm biến đầu vào và đầu ra của đồng hồ đo lưu lượng hiệu ứng Coriolis.

Coriolis Flow Meter thực sự hoạt động như thế nào?

Thay vì có một khung tham chiếu xoay, đồng hồ đo lưu lượng Coriolis hoạt động theo nguyên tắc quán tính được tạo ra bởi chất lỏng chảy qua một ống dao động làm cho ống bị xoắn theo tỷ lệ lưu lượng khối. Nhiều đồng hồ đo lưu lượng Coriolis có hai ống. Chúng được tạo ra để rung đối lập với nhau bằng một cuộn dây từ tính. Các cảm biến ở dạng nam châm và cụm cuộn dây được gắn trên đầu vào và đầu ra của cả hai ống dòng. Khi các cuộn dây di chuyển qua từ trường do nam châm tạo ra, chúng tạo ra một điện áp dưới dạng sóng hình sin. Những sóng hình sin này là chìa khóa để đo lưu lượng khối.

Trong điều kiện không có dòng chảy, sóng hình sin đầu vào và đầu ra cùng pha với nhau. Khi chất lỏng di chuyển qua các ống, các ống xoắn theo tỷ lệ lưu lượng khối. Lượng xoắn này được phát hiện bởi các cảm biến đầu vào và đầu ra, dựa trên sự dịch pha (chênh lệch thời gian) xảy ra trong sóng hình sin được tạo bởi hai cảm biến. Lưu lượng khối có nguồn gốc từ sự khác biệt về độ lệch pha trong sóng hình sin được hình thành bởi các cảm biến đầu vào và đầu ra. 

Ưu điểm của máy đo lưu lượng Coriolis là gì?

Bởi vì đồng hồ đo dòng chảy Coriolis là đồng hồ đo lưu lượng khối trực tiếp, nó có những ưu điểm vô song so với nhiều đồng hồ đo lưu lượng khác:

(1) Đo lưu lượng khối trực tiếp thực, độ chính xác cao. Độ chính xác thường là 0,1% đến 0,2% và độ lặp lại tốt hơn 0,1%.

(2) Nó có thể đo lường một loạt các phương tiện truyền thông, chẳng hạn như dầu mỏ, phương tiện truyền thông hóa chất, sản xuất giấy rượu đen, mái chèo và khí đốt tự nhiên, nó có thể được sử dụng như đồng hồ đo lưu lượng nhựa đường, mật đường chảy mét, đo lượng tiêu thụ xi-rô, đo lưu lượng glucose, bùn lưu lượng kế và như vậy.

(3) Các đặc tính của mật độ trung bình, độ nhớt, nhiệt độ, áp suất, độ dẫn và vận tốc của chất lỏng ít ảnh hưởng đến kết quả đo.

(4) Không có bộ phận chuyển động, không có chướng ngại vật trong ống dòng, dễ bảo trì.

Những gì chúng ta cần biết khi cài đặt đồng hồ đo lưu lượng khối lượng Coriolis?

Từ nguyên lý làm việc của đồng hồ đo lưu lượng, việc lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng có các yêu cầu sau:

(1) Cảm biến và máy phát được khớp và hiệu chỉnh trước khi rời khỏi nhà máy và phải được khớp từng cái một trong khi cài đặt. Nếu máy phát được thay thế và không có hiệu chuẩn lại, mặc dù các tham số hệ thống có thể được chạy bằng cách nhập lại cấu hình, nhưng một số lỗi hệ thống có thể xảy ra.

(2) Nên lắp đặt các cảm biến, máy phát và cáp để tránh nhiễu điện từ, chẳng hạn như cách xa các động cơ và rơle lớn.

(3) Ống rung cảm biến phải được lấp đầy với môi trường đo để tránh sự xâm nhập của không khí. Ví dụ, một bộ khử khí có thể được lắp đặt ở phía trước đồng hồ đo lưu lượng để tăng áp suất đầu ra, v.v.;

(4) Để đảm bảo chất lỏng đi qua ống rung đồng đều, nên lắp đặt cảm biến lưu lượng khối trước thiết bị tiết lưu, phần tử sặc hoặc sau một chiều dài ống thẳng có độ dài nhất định.

(5) Mặt bích hỗ trợ phải được lắp đặt đủ độ cứng và chất lượng ở độ dài gấp 6 ~ 10 lần mặt bích ống trước và sau mặt bích cảm biến, và hỗ trợ phải được cố định một cách đáng tin cậy với đường ống để tránh rung động của đường ống làm xáo trộn độ rung của ống rung và gây ra lỗi đo.

(6) Cảm biến và đường ống phải được đặt đồng trục trong quá trình lắp đặt và nên được lắp đặt càng không có ứng suất càng tốt, cho dù là hướng trục hay hướng tâm. Tóm lại, lưu lượng kế khối lượng Coriolis là một loại dụng cụ đo lưu lượng mới; nó có một số lợi thế mà các lưu lượng kế khác không có. Độ chính xác của phép đo chỉ liên quan đến tín hiệu chênh lệch thời gian phát hiện của cảm biến, do đó nó ngày càng nhiều hơn trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, việc sử dụng các rung động môi trường không nên quá lớn và thiết kế và lắp đặt phải được thiết kế hợp lý.