Coriolis Flow Meter Technology

코리올리 유량계는 어떻게 동작 하는가?

코리올리 효과 (Coriolis Effect)는 물체가 지구 표면을 가로 질러 움직일 때 "구부러지는"것처럼 보이는 자연 현상입니다. 코리올리 메타라고도하는 코리올리 유량계는 코리올리 효과를 사용하여 공정의 질량 유량을 직접 측정하는 질량 유량계입니다.

다른 유량계 기술에 비해 코리올리 유량계는 비교적 출시된지 오래되지 않았고 1980 년대까지 산업 응용 분야에서 널리 사용되지 않았습니다. 현대 코리올리 미터는 여러 가지 디자인으로 제공되며, 대부분의 구성은 하나 또는 두 개의 핵심적 역할을하는 U 자 모양의 흐름 튜브로 구성되며 한쪽에는 입구가 있고 다른 한쪽에는 출구가 있습니다. 이 튜브는 전자 장치에 연결된 센서 하우징에 내장되어 있습니다.

Coriolis Flow Meters

가장 최근의 "표준"코리올리 유량계 는 두개의 루프를 가진 단일 튜브 및 U 형 튜브를 막히게도 할수있는 지저분하고 마모성있는 물질을 함유한 액체에 적용하기위한 직선형 튜브를 포함하여 설계를 하고 있습니다.

코리올리 유량계는 어떻게 유량을 측정하는가?

SmartMeasurement의 코리올리 유량계는 인위적으로 양과 음의 코리올리 가속을 계측기내로 도입합니다. 위 다이어그램에서 설명한 것처럼 유체는 두 개의 곡선 튜브를 통해 분할되어 나뉘어 집니다. 코일 여자로 발생한 진동은 소형 속도 조절기 또는 전기 코일을 통해 튜브에 가해지며 자기 센서로 진동을 측정합니다. 코리올리 유량계는 매우 작은 진폭, 보통 0.1 "(2.5mm) 미만으로 진동합니다. 이 주파수는 장치의 고유 주파수에 가깝습니다. 일반적으로 약 80 Hz입니다.

유량이 없는경우에는 튜브는 진동을하고 두개의 튜브에서의 홀 효과 변환기의 사인파 위상은 동일한 상으로 출력이된다. 유체의 흐름이 시작되면, 튜브를 통해 흐르는 유체는 적용된 힘의 양쪽에서 반대 방향으로 작용하는 코리올리 효과 (Coriolis Effect)의 가속으로 인해 튜브를 회전 또는 꼬이게 만듭니다.

예를 들어, 유량계 튜브가 사이클의 첫 번째 절반 동안 위쪽으로 움직일 때, 유량계로 흘러 들어가는 유체는 강제로 위로 올라가고 튜브를 위로 밀어냅니다. 반대로, 유량계에서 흘러 나오는 유체는 튜브를 아래로 밀어 수직 운동을 감소시킵니다. 이 동작으로 인해 유량계 튜브가 비틀어집니다. 진동 사이클의 후반 동안 아래로 움직일 때, 튜브는 반대 방향으로 비틀어집니다. 이 트위스트는 입구와 출구 사이의 위상차 (시간 지연)가 생기게하며,이 위상차는 튜브를 통과하는 질량에따라 직접적인 영향을 받습니다.

이 유량계의 작동 방식에 대한 추가 정보는 아래를 참조하십시오.

코리올리 유량계 사용시 장점

코리올리 유량계의 주요 이점 중 하나는 다중 측정을 수행 할 수 있다는 것입니다. 코리올리 미터는 질량 유량을 직접 측정하는 것 외에도 튜브의 진동 지속 시간을 모니터링하여 그 결과를 밀도값으로 변환하여 공정상의 밀도도 측정합니다. 고기능 디지털 신호 프로세서를 통해 코리올리 유량계 송신기는 두 가지 혼합물의 농도 및 순 부피를 계산할 수 있습니다.

코리올리 유량계의 또 다른 장점은 질량 유량을 직접 측정 할 수 있기 때문에 변화하는 온도, 점도 및 압력 조건을 보정 할 필요가 없습니다.

추가 장점들:

  • 다른 유형의 유량계들 보다 높은 정확도
  • 광범위한 액체 흐름 조건에서 사용할 수 있습니다.
  • 고온 (예 : 용융 황)과 저온 (예 : 액체 질소)의 유체 유량을 모두 측정 할 수 있음
  • 낮은 압력 강하
  • 양방향 유체흐름에 적합

귀하의 어플리케이션에 대한 Coriolis 유량계에 대한 견적을 요청하거나, SmartMeasurement에 연락하여 더 자세한 정보를 얻으십시오.

공통 사양

상업적으로 이용 가능한 코리올리 유량계의 공통 사양은 다음과 같습니다.:

Coriolis Flow Meter Specifications

유체가 속도 V로 코리올리 미터의 U 형 튜브로 흘러 들어가고 튜브가 각속도 Ω에서 진동하고 있다고 가정합니다. 거리 r에서 굴곡 지점으로부터 멀어지는 입구쪽에있는 유체의 작은 부분을 고려하십시오.

코리올리 유량계의 동작원리

Operating Principles Of Coriolis Meters

 

Operating Principles Of Coriolis Meters

 

주의 : 진동 및 꼬임의 진폭은 U 자형 튜브의 크기에 비해 극도로 작습니다. 위의 그래픽은 설명을 위해 의도적으로 과장되었습니다.

 

작은 유체 단면 ∂ m에 대한 코리올리 효과는 다음과 같다.

The Coriolis Effect on the small fluid section

사이클 중에 튜브는 유체에 상향 저항력을가하거나 유체가 튜브를 밀어 내립니다. 출구 쪽에서는 코리올리 힘이 반대 방향으로 작용합니다.

문제를 단순화하기 위해, 우리는 튜브의 단면적이 A 인 완전한 "U"모양을 가진다고 가정합니다. 길이와 너비는 각각 l과 d입니다. 입구 및 출구 측면에서 반대 방향으로 작용하는 코리올리 효과 (Coriolis Effect)는 비틀림 모멘트 또는 Tc를 발생 시킵니다.

The coriolis effect results in a twisting moment

좀 더 일반화 된 "U"모양을 보완하기 위해 K 계수를 도입 할 수 있습니다. 여기서 Qm = ρAV는 질량 유량입니다.

Qm = ρAV is the mass flow rate

이 비틀기를 지배하는 방정식은 다음과 같습니다.

Coriolis Effect

Iu가 U 자형 관의 관성이고 Cu는 감쇠 계수, Ku는 강성, θ는 비틀림 각, t는 시간이다.

코리올리 유량계가 회전을 발생시키기 위해 U 자 모양을 진동 시킨다는 것을 알면 실제 각속도 는 진동 주파수 ω의 함수입니다.

Coriolis flow meters vibrate the U-shaped to generate rotation

감쇠 항 Cu를 무시할 수 있다고 가정하면 비틀림 방정식은 다음과 같이됩니다.

Coriolis Effect

비틀림 각의 특정 솔루션 (정상 상태 솔루션)은 다음과 같습니다.

Coriolis Effect

A snapshot of flow tube inside Coriolis flowmeter

또한, U 자형 튜브의 회전 코너의 속도는 Ωl이고,이 두 코너 사이의 변위는 θd / 2이다. 따라서 두 코너 사이의 시간차 Ƭ는

Coriolis Effect

지연시간Ƭ을 측정함으로써 질량 유속을 얻을 수 있습니다

Coriolis Effect

진동 분석에서는 고유 진동수를 기본으로 사용하고 진동수 조건을 정규화합니다. U 형 튜브 시스템의 고유 진동수는 다음과 같습니다.

Coriolis Effect

유의사항 : Iu에는 튜브의 유체 질량이 포함됩니다.

그때 유체의 질량유량은 다음과 같다.

Coriolis Effect