مقدمه ای بر فناوری فلومترهای کوریولیس

فلومترهای کوریولیس نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در فناوری اندازه گیری جریان هستند و از اثر کوریولیس برای اندازه گیری مستقیم نرخ جریان جرمی، چگالی و دما برای مایعات، گازها و دوغاب ها استفاده می کنند. این ابزارها با تشخیص تغییرات فاز در لوله های ارتعاشی که سیال از آن عبور می کند، کار می کنند و دقت بی نظیری را مستقل از خواص سیال مانند ویسکوزیته یا دما ارائه می دهند. فلومترهای کوریولیس مدرن که در ابتدا در دهه 1970 توسعه یافتند، از دستگاه های حجیم و گران قیمت به راه حل های جمع و جور و مقرون به صرفه تبدیل شده اند که به صنایعی از نفت و گاز گرفته تا داروسازی خدمات ارائه می دهند. توانایی آنها در ارائه اندازه گیری مستقیم جرم با دقت تا ±0.1٪ آنها را برای انتقال حضانت، دسته بندی و کاربردهای کنترل فرآیند که در آن دقت حیاتی است، ضروری می کند. بازار جهانی فلومترهای کوریولیس همچنان در حال گسترش است و ناشی از تقاضا برای دقت و قابلیت اطمینان بالاتر در اتوماسیون صنعتی و فرآیندهای کنترل کیفیت است.

اصول عملکرد و مکانیسم اندازه گیری

فلومترهای کوریولیس بر اساس اصل اساسی اثر کوریولیس عمل می کنند، جایی که سیالی که از یک لوله ارتعاشی عبور می کند، نیروهای اینرسی را تجربه می کند که باعث انحراف قابل اندازه گیری لوله می شود. اجزای اصلی شامل لوله های حسگر، کویل های محرک و حسگرهای برداشت هستند. کویل های محرک لوله ها را با فرکانس طبیعی خود به ارتعاش در می آورند، در حالی که حسگرهای برداشت، تفاوت های فاز بین ارتعاشات ورودی و خروجی را متناسب با نرخ جریان جرمی تشخیص می دهند. این تغییر فاز که معمولاً بر حسب میکروثانیه اندازه گیری می شود، به سیگنال های الکتریکی برای محاسبه جریان جرم تبدیل می شود. علاوه بر این، فرکانس نوسان با چگالی سیال همبستگی دارد و امکان اندازه گیری همزمان چگالی را فراهم می کند. فلومترهای کوریولیس مدرن، الگوریتم های پردازش سیگنال پیشرفته ای را برای جبران ارتعاشات خارجی و تغییرات دما، اطمینان از دقت در شرایط عملیاتی مختلف، در خود جای داده اند. طرح های لوله از پیکربندی های U شکل و امگا شکل برای حساسیت بالا تا طرح های لوله مستقیم برای حداقل افت فشار و سهولت تمیز کردن در کاربردهای بهداشتی متفاوت است.

سناریوهای کلیدی کاربرد در سراسر صنایع

فلومترهای کوریولیس به چالش های اندازه گیری حیاتی در چندین بخش می پردازند. در صنعت نفت و گاز، آنها انتقال دقیق حضانت نفت خام و محصولات تصفیه شده را تضمین می کنند، با تحمل بالایی نسبت به تغییرات فشار (تا 420 بار) و دما از -200 درجه سانتیگراد تا 400 درجه سانتیگراد. کارخانه های فرآوری شیمیایی​ از این مترها برای سیالات تهاجمی مانند اسیدها و حلال ها استفاده می کنند، جایی که مواد مقاوم در برابر خوردگی مانند Hastelloy یا تیتانیوم طول عمر را تضمین می کنند. کاربردهای دارویی و مواد غذایی و آشامیدنی​ از طرح های لوله مستقیم بهداشتی برای فرآوری بهداشتی استفاده می کنند، با دقت تا ±0.1٪ که دوز دقیق مواد فعال یا مواد ویسکوز مانند شربت ها و محصولات لبنی را تضمین می کند. در تصفیه آب و فاضلاب، فلومترهای کوریولیس، دوغاب های ساینده و مواد افزودنی شیمیایی را کنترل می کنند، در حالی که توانایی آنها در اندازه گیری چگالی به نظارت بر غلظت لجن کمک می کند. کاربردهای نوظهور شامل انرژی های تجدیدپذیر است، جایی که آنها تولید بیوگاز و فرآیندهای جذب کربن را از طریق داده های جریان جرم در زمان واقعی بهینه می کنند.

مزایای نسبت به فناوری های اندازه گیری جریان جایگزین

فلومترهای کوریولیس مزایای متمایزی را ارائه می دهند که استفاده فزاینده آنها را در سراسر صنایع توضیح می دهد. بر خلاف فلومترهای حجمی، آنها اندازه گیری مستقیم جریان جرم​ را بدون نیاز به جبران چگالی یا دما جداگانه ارائه می دهند و خطاهای تجمعی ناشی از تغییرات خواص سیال را از بین می برند. قابلیت چند متغیره​ آنها امکان اندازه گیری همزمان جریان جرم، چگالی و دما را فراهم می کنند، که جایگزین چندین ابزار می شود و پیچیدگی سیستم را کاهش می دهد. با نسبت های کاهش تا 100:1، آنها دقت را در محدوده های جریان وسیع حفظ می کنند، در حالی که مصونیت آنها در برابر تغییرات پروفایل جریان، نیاز به مسیرهای لوله کشی مستقیم مورد نیاز توسط فشار دیفرانسیل یا کنتورهای توربین را از بین می برد. علاوه بر این، عدم وجود قطعات متحرک در تماس با سیال، سایش و نگهداری را به حداقل می رساند، در حالی که قابلیت جریان دو جهته از نصب همه کاره پشتیبانی می کند. این مزایا، فلومترهای کوریولیس را به ویژه در کاربردهایی که به دقت بالایی نیاز دارند، مانند انتقال حضانت یا فرمولاسیون، که در آن خطاها می توانند پیامدهای مالی یا کیفیتی قابل توجهی داشته باشند، ارزشمند می کند.

ملاحظات و چالش های پیاده سازی

استقرار موفقیت آمیز فلومترهای کوریولیس مستلزم توجه دقیق به عوامل نصب و عملیاتی است. ارتعاشات خارجی​ از تجهیزاتی مانند پمپ ها یا کمپرسورها می تواند با دقت اندازه گیری تداخل داشته باشد و نیاز به پایه های ایزولاسیون ارتعاش یا لوله های انعطاف پذیر دارد. جریان دو فازی​ (به عنوان مثال، حباب های گاز در مایعات) ممکن است باعث ایجاد خطاهایی تا 10٪ شود که نیاز به نصب عمودی با جریان رو به بالا برای حفظ لوله های پر دارد. افت فشار​ نگرانی ها، به ویژه با سیالات ویسکوز، می تواند از طریق اندازه مناسب و طرح های لوله مستقیم کاهش یابد. کالیبراسیون باید اثرات دما بر کشش لوله را در نظر بگیرد، با واحدهای مدرن که دارای جبران دمای خودکار هستند. برای محیط های خورنده، سازگاری مواد بسیار مهم است - فولاد ضد زنگ برای اکثر کاربردها مناسب است، در حالی که سیالات خطرناک ممکن است به آلیاژهای عجیب و غریب نیاز داشته باشند. نگهداری منظم باید شامل بررسی های کالیبراسیون صفر و بازرسی سنسور برای تشخیص پوشش یا فرسایش باشد، اگرچه مدل های پیشرفته با خود تشخیصی، نیاز به مداخله را کاهش می دهند.

روندهای آینده و تحولات تکنولوژیکی

فناوری فلومتر کوریولیس همچنان به سمت راه حل های هوشمندتر و یکپارچه تر در حال تکامل است. اتصال IIoT​ نظارت در زمان واقعی را از طریق پروتکل های بی سیم مانند WirelessHART فعال می کند و نگهداری پیش بینی کننده را از طریق تجزیه و تحلیل مبتنی بر ابر تسهیل می کند. فناوری دوقلوی دیجیتال​ امکان بهینه سازی مبتنی بر شبیه سازی را فراهم می کند، زمان راه اندازی را کاهش می دهد و دقت را بهبود می بخشد. روند مینیاتوری سازی از کنتورهای قابل حمل برای استفاده در میدان پشتیبانی می کند، در حالی که مواد پیشرفته دوام را در محیط های شدید افزایش می دهند. تشخیص های مبتنی بر هوش مصنوعی​ در حال ظهور هستند تا تجمع پوشش یا تخریب لوله را زود تشخیص دهند و از خرابی های برنامه ریزی نشده جلوگیری کنند. علاوه بر این، تحقیقات بر بهبود عملکرد با گازهای کم چگالی و جریان های دو فازی متمرکز است و کاربردها را در مدیریت انرژی و کربن گسترش می دهد. این تحولات، نقش فلومترهای کوریولیس را به عنوان ابزارهای ضروری برای اتوماسیون صنعتی مبتنی بر داده، بیشتر تثبیت خواهد کرد.

-Endress+Hauser

-ALLEN BRADLEY 

-YOKOGAWA 

-MTL

-P+F

-محصولات بیشتر