หลักการทำงานของเครื่องวัดอัตราการไหลมวลแบบโคริโอลิส

หลักการทำงานหลักของเครื่องวัดอัตราการไหลมวลแบบโคริโอลิส (เรียกสั้น ๆ ว่าเครื่องวัดอัตราการไหลแบบโคริโอลิส) คือการใช้แรงโคริโอลิสที่เกิดขึ้นเมื่อของเหลวไหลภายในท่อสั่น และวัดอัตราการไหลของมวลของของเหลวโดยตรงโดยการตรวจจับความแตกต่างของเฟสในท่อสั่น นอกจากนี้ยังสามารถคำนวณและวัดพารามิเตอร์ต่าง ๆ เช่น ความหนาแน่นและอุณหภูมิได้อีกด้วย

การวิเคราะห์หลักการพื้นฐาน

การเกิดแรงโคริโอลิส แรงโคริโอลิสเป็นแรงเฉื่อย เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงในกรอบอ้างอิงที่หมุนได้ วัตถุนั้นจะได้รับแรงที่ตั้งฉากกับทั้งทิศทางการเคลื่อนที่และแกนการหมุน ในเครื่องวัดอัตราการไหลแบบโคริโอลิส ท่อวัดที่สั่นทำหน้าที่เป็น "กรอบอ้างอิงที่หมุนได้" และของเหลวที่ไหลอยู่ภายในท่อทำหน้าที่เป็น "วัตถุที่เคลื่อนที่"

การขับเคลื่อนด้วยการสั่นของท่อวัด ท่อวัดของเครื่องวัดการไหล (โดยทั่วไปมีรูปทรงตัว U ตรง หรือโค้งสองชั้น) จะถูกขับเคลื่อนด้วยตัวกระตุ้นที่ความถี่คงที่ (ความถี่ธรรมชาติ) เพื่อให้เกิดการสั่นแบบไปกลับเป็นคาบ (คล้ายกับการสั่นของส้อมเสียง) เมื่อไม่มีการไหลของของเหลวภายในท่อ การสั่นของท่อวัดจะสมมาตร และเฟสการสั่นที่ปลายด้านเข้าและด้านออกของท่อจะสอดคล้องกันอย่างสมบูรณ์

ความแตกต่างของสถานะที่เกิดจากการไหลของของเหลว เมื่อของเหลวไหลจากปลายด้านทางเข้าสู่ปลายด้านทางออกภายในท่อสั่น:

เมื่อของเหลวสั่นขึ้นพร้อมกับท่อวัด มันจะได้รับแรงโคริโอลิสซึ่งขัดขวางการสั่น ส่งผลให้เกิดความล่าช้าของเฟสที่ปลายด้านทางเข้าของท่อ

เมื่อของเหลวสั่นลงพร้อมกับท่อวัด มันจะได้รับแรงโคริโอลิสซึ่งส่งเสริมการสั่น ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสที่ปลายด้านออกของท่อ

ความแตกต่างของแรงนี้ทำให้เกิดความแตกต่างของเฟสระหว่างปลายด้านทางเข้าและทางออกของท่อวัด และขนาดของความแตกต่างของเฟสจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราการไหลของมวลของของเหลว

เซ็นเซอร์ตรวจจับและคำนวณสัญญาณ (เช่น เซ็นเซอร์แม่เหล็กไฟฟ้า) จะถูกติดตั้งที่ปลายทั้งสองด้านของท่อวัดเพื่อตรวจจับสัญญาณเฟสการสั่นสะเทือน ตัวส่งสัญญาณของเครื่องวัดอัตราการไหลจะแปลงสัญญาณความแตกต่างของเฟสเป็นสัญญาณไฟฟ้า จากนั้นคำนวณอัตราการไหลของมวลของของเหลวผ่านอัลกอริทึมในตัว (การวัดโดยตรงโดยไม่จำเป็นต้องชดเชยอุณหภูมิและความดัน) ในขณะเดียวกัน ความถี่ธรรมชาติของท่อวัดมีความสัมพันธ์กับความหนาแน่นของของเหลวภายในท่อ ดังนั้นความหนาแน่นของของเหลวจึงสามารถคำนวณได้จากความถี่การสั่นสะเทือนเช่นกัน

คุณสมบัติหลัก (เมื่อรวมกับพารามิเตอร์ทางเทคนิคของเครื่องวัดอัตราการไหล)

การวัดอัตราการไหลของมวลโดยตรง: แตกต่างจากเครื่องวัดอัตราการไหลเชิงปริมาตร (เช่น เครื่องวัดอัตราการไหลแบบกระแสน้ำวนและแบบแม่เหล็กไฟฟ้า) ตรงที่ไม่จำเป็นต้องแปลงค่าผ่านความหนาแน่น ดังนั้นความแม่นยำและความสามารถในการทำซ้ำจึงได้รับผลกระทบจากสภาพการทำงานน้อยกว่า

ใช้งานได้หลากหลายกับสื่อต่างๆ: สามารถวัดของเหลว ก๊าซ และการไหลแบบหลายเฟส (เช่น ของเหลวที่มีฟองอากาศและสารแขวนลอย) และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสื่อที่มีความหนืดสูง อุณหภูมิสูง และความดันสูง

ข้อดีในด้านพารามิเตอร์ทางเทคนิค: ความแม่นยำโดยทั่วไปสามารถสูงถึง ±0.1%～ความคลาดเคลื่อนอยู่ที่ ±0.5% และความแม่นยำในการวัดซ้ำอยู่ที่ ±0.02%～±0.1% ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานสากล เช่น ISO 9104 และ ASTM D5125