ساخت و ساز فلومتر کوریولیس

ساخت و ساز فلومتر کوریولیس چگونه است؟

انتهای منحنی لوله U انعطاف پذیر توسط یک سیم پیچ نیروی الکترومغناطیسی (مانند سیم پیچ نیرو در یک بلندگوی صوتی) مجبور به تکان دادن به جلو و عقب می شود در حالی که انتهای لوله به لنگر می زند. یک منیفولد ثابت:

جریان سنج کوریولیس

اگر مایع داخل لوله راکد باشد (بدون جریان)، لوله به سادگی با نیروی اعمال شده به جلو و عقب می لرزد.

اما، اگر سیال در لوله جریان داشته باشد، مولکول های سیال متحرک در حین حرکت از پایه لنگر به انتهای گرد لوله، شتاب را تجربه خواهند کرد، سپس در حین بازگشت به لوله، کاهش سرعت را تجربه خواهند کرد. پایه لنگر انداخته این شتاب مداوم و کاهش متعاقب آن جرم جدید، نیروی کوریولیس ایجاد می کند که حرکت لوله را تغییر می دهد.

این نیروی کوریولیس باعث پیچ خوردن مجموعه لوله U می شود. قسمت لوله ای که سیال را از پایه لنگر به انتها حمل می کند، تمایل به تاخیر در حرکت دارد زیرا مولکول های مایع در آن بخش لوله تا سرعت جانبی بیشتری شتاب می گیرند.

قسمت لوله ای که سیال را از انتها به سمت پایه لنگر می برد، تمایل به حرکت دارد زیرا این مولکول ها در حال کاهش سرعت به سمت صفر هستند. با افزایش سرعت جریان جرم از طریق لوله، میزان پیچش نیز افزایش می‌یابد.

با نظارت بر شدت این حرکت پیچشی، ممکن است سرعت جریان جرمی سیال عبوری از لوله را استنتاج کنیم:

به منظور کاهش میزان ارتعاش ایجاد شده توسط یک فلومتر کوریولیس، و مهمتر از آن برای کاهش تأثیر هر گونه ارتعاش خارجی ممکن است بر روی فلومتر، دو Utube یکسان در کنار همدیگر را تکان می دهند (همیشه در جهت مخالف حرکت می کنند).

پیچش لوله به عنوان حرکت نسبی از یک لوله به لوله دیگر اندازه گیری می شود، نه به عنوان حرکت بین لوله و محفظه ثابت جریان سنج.

این (در حالت ایده آل) اثر هرگونه ارتعاش حالت معمولی را بر اندازه گیری جریان استنتاج شده حذف می کند:

کلاس

از انتها مشاهده می شود، تکان دادن و پیچاندن مجانی لوله ها به این صورت است:

سازنده دقت زیادی انجام می دهد تا اطمینان حاصل شود که دو لوله تا حد ممکن یکسان هستند: نه تنها ویژگی های فیزیکی آنها دقیقاً مطابقت دارند، بلکه جریان سیال بسیار یکنواخت تقسیم می شود. بین لوله ها، بنابراین نیروهای کوریولیس مربوطه آنها باید از نظر قدر یکسان باشند.

عکسی از لوله U-لوله Rosemount (Micro-Motion) دبی سنج کوریولیس واحد نمایش لوله های U شکل را نشان می دهد (یک لوله مستقیماً بالای دیگری در این تصویر قرار دارد، بنابراین نمی توانید بگویید که در واقع دو لوله وجود دارد. U-tubes):

بررسی دقیق تر این فلومتر نشان می دهد که در واقع دو لوله U وجود دارد که یکی مستقیماً بالای دیگری قرار دارد و توسط یک سیم پیچ نیروی الکترومغناطیسی مشترک در جهت های مکمل تکان می خورد:

سیم پیچ نیرو بر اساس همان اصل بلندگوهای صوتی کار می کند: جریان الکتریکی AC که از سیم پیچ سیمی عبور می کند، یک میدان مغناطیسی نوسانی تولید می کند که در برابر میدان آهنربای دائمی عمل می کند و یک نیروی نوسانی.

در مورد یک بلندگوی صوتی، این نیرو باعث حرکت یک مخروط سبک می شود که سپس امواج صوتی را در هوا ایجاد می کند. در مورد مجموعه کنتور کوریولیس، نیرو بین دو لوله فلزی فشار می‌آورد و می‌کشد و باعث می‌شود که آنها به طور متناوب از هم جدا شده و به هم نزدیک شوند (لرزش در جهت مخالف).

دو حسگر جابجایی مغناطیسی حرکات نسبی لوله‌ها را کنترل می‌کنند و سیگنال‌ها را برای پردازش دیجیتال به یک ماژول الکترونیک ارسال می‌کنند.

یکی از آن سیم پیچ های حسگر ممکن است در عکس قبلی دیده شود. هر دو سیم پیچ نیرو و سیم پیچ حسگر چیزی بیش از آهنرباهای دائمی نیستند که توسط سیم پیچ های مسی متحرک احاطه شده اند.

تفاوت اصلی بین سیم پیچ نیرو و سیم پیچ حسگر این است که سیم پیچ نیرو توسط یک جریان الکتریکی AC برای ایجاد نیروی ارتعاشی به لوله ها تغذیه می شود، در حالی که سیم پیچ های سنسور هر دو بدون برق هستند تا بتوانند حرکت لوله را با تولید سیگنال های ولتاژ متناوب تشخیص دهند تا توسط ماژول الکترونیکی حس شوند.

کویل نیرو در عکس سمت چپ نشان داده شده است، در حالی که یکی از دو سیم پیچ حسگر در عکس سمت راست ظاهر می شود:

دو سیگنال AC تولید شده توسط سیم پیچ های حسگر داده هایی را ارائه می دهند که بسته الکترونیکی ممکن است از آنها چگالی سیال و نرخ جریان جرمی را تفسیر کند.

فرکانس سیگنال های دو سیم پیچ با چگالی سیال رابطه معکوس دارد، زیرا سیال متراکم تر باعث می شود لوله ها جرم بیشتری داشته باشند و در نتیجه در فرکانس کمتری ارتعاش کنند (یادداشت ۱ ). تغییر فاز سیگنال‌های دو سیم‌پیچ مستقیماً با سرعت جریان جرمی مرتبط است، زیرا سرعت جریان جرمی بیشتر باعث می‌شود لوله‌ها به میزان بیشتری بپیچند و سیگنال‌های سنسورها از همدیگر خارج از فاز شوند.

نکته ۱: سیم پیچ نیرو توسط یک مدار تقویت کننده الکترونیکی تغذیه می شود که بازخورد را از سیم پیچ های حسگر دریافت می کند. مانند هر مدار تقویت کننده ای که فیدبک مثبت (بازسازنده) داده می شود، در فرکانس تعیین شده توسط شبکه بازخورد شروع به نوسان می کند. در این مورد، “شبکه” بازخورد شامل سیم پیچ نیرو، لوله ها و سیم پیچ های حسگر است.

لوله ها که هم انعطاف پذیری و هم جرم دارند، به طور طبیعی فرکانس تشدید خود را دارند. این رزونانس مکانیکی بر ویژگی بازخورد حلقه تقویت کننده غالب است و باعث می شود مدار تقویت کننده در همان فرکانس نوسان کند.

پیشرفت در فناوری حسگر و پردازش سیگنال اجازه ساخت جریان‌سنج‌های کوریولیس که از لوله‌های مستقیم‌تر از

استفاده می‌کنند.

واحد U-tube قبلاً نشان داده شده و عکس گرفته شده است. لوله های صاف تر به دلایل کاهش پتانسیل مسدود شدن و توانایی تخلیه آسان تمام مایعات از جریان سنج در صورت نیاز مفید هستند.

در فلومترهای کوریولیس مستقیم لوله، ما هنوز همان طرح کلی یک سیم پیچ نیرو را می یابیم که با سیم پیچ های سنسور منطبق برای اندازه گیری فرکانس ارتعاش (برای اندازه گیری چگالی) و تغییر فاز (برای اندازه گیری جریان جرمی).

مقالاتی که ممکن است دوست داشته باشید:

• انیمیشن جریان سنج مغناطیسی
• انیمیشن سوئیچ جریان
• عملکرد جریان سنج چرخشی
• عوامل فلومتر التراسونیک
• Orifice محدودیت چیست؟

در صورت هرگونه سوال و نظر با مجموعه پرگاران تماس حاصل فرمایید.

جهت کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید.