Coriolisovy průtokoměry

Funkce hmotnostního průtokoměru je založena na Coriolisově měřicím principu. Hmotnostní průtok kapalin a plynů lze vypočítat z deformace měřicí trubice způsobené setrvačností hmoty. Hustotu média lze také odvodit z rezonanční frekvence kmitající trubice. K výpočtu Coriolisova jevu se používají dvě snímací cívky. Pokud je průtok nulový, zaznamenávají oba senzory stejný sinusový signál. Jakmile začne médium proudit, Coriolisova síla působí na proudící částice hmoty média a způsobuje deformaci měřicí trubice, což vede k fázovému posunu mezi signály ze senzorů. Senzory měří fázový posun sinusových kmitů. Tento fázový posuv je přímo úměrný hmotnostnímu průtoku.

Coriolisovy hmotnostní průtokoměry mohou mít různé konstrukce a velikosti trubic. Provedení měřicí trubice závisí na požadavcích zákazníka. V rámci řady výrobků OPTIMASS nabízí firma KROHNE průtokoměry s dvojitou ohnutou trubicí, dvojitou přímou trubicí, čtyřnásobnou přímou trubicí a jednou přímou trubicí. Velikost měřicí trubice se pohybuje od 1 mm pro velmi malé průtoky od 0,3 kg/h až po 400 mm pro hmotnostní průtok až 4 600 tun/h.

Tlaková ztráta Coriolisových průtokoměrů závisí na konstrukci měřicí trubice. Coriolisovy měřiče s jednou přímou trubicí, jako např. OPTIMASS 7400 od firmy KROHNE, mohou být považovány za součást potrubí, a proto prakticky nemají žádný vliv na celkovou tlakovou ztrátu systému. Pracují prakticky s nulovou tlakovou ztrátou. Průtokoměry s ohnutými trubicemi vytvářejí větší tlakovou ztrátu než provedení s přímou trubicí stejného rozměru nebo kapacity.

Fyzikální zákony říkají, že čím větší je počet ohybů a čím sevřenější jsou úhly ohybu, tím větší tlaková ztráta vzniká. Kromě toho v případech, kdy použití provedení s ohnutými trubicemi vyžaduje zvednutí potrubí, dochází z principu k nárůstu délky potrubí a počtu úhlových tvarovek potřebných k provedení instalace. To následně představuje další zvýšení celkové tlakové ztráty spojené s průtokoměry s ohnutými trubicemi. Čím větší je celková tlaková ztráta instalovaného průtokoměru, tím vyšší jsou náklady na investice do výkonnějších čerpadel a na spotřebu energie.

Aby byla tlaková ztráta v hmotnostních průtokoměrech s ohnutou trubicí nebo rozdělovačem průtoku co nejnižší, jsou průtokoměry řady OPTIMASS firmy KROHNE vybaveny optimalizovanou technologií rozdělovače průtoku, která zajišťuje nejmenší možnou tlakovou ztrátu.

Kromě měření hmotnostního průtoku a určení objemového průtoku může hmotnostní průtokoměr také stanovit koncentraci řady různých kapalin pomocí integrovaného měření hustoty, a to bez ohledu na kolísání tlaku a teploty. Hmotnostní průtokoměry toho využívají v řadě procesních aplikací. Pomocí Coriolisových průtokoměrů lze stanovit parametry, jako je koncentrace alkoholu, obsah fruktózy nebo koncentrace čistírenského kalu. Hmotnostní průtokoměry OPTIMASS od firmy KROHNE mají standardně zavedeny převody pro stupně Brix, Baume, Plato, obsah alkoholu a mnoho dalších parametrů.

Firma KROHNE nabízí hmotnostní průtokoměr OPTIMASS 6400 pro aplikace související s bezpečností. Hardware a elektronika přístroje byly kompletně vyvinuty v souladu s normou IEC 61508 a nabízejí komplexní bezpečnostní koncepci s ověřeným diagnostickým pokrytím >96% a interním intervalem diagnostických testů kratším než jedna minuta. Průtokoměr OPTIMASS 6400 lze dokonce používat v aplikacích se SIL 3 v režimu s nepřetržitým vyžádáním, což je nejvyšší předepsaná úroveň provozu.

Pro přístroje řady OPTIMASS vyráběné firmou KROHNE byly kontrolní zkouška a postup částečné kontrolní zkoušky vyvinuty ve spolupráci s organizací TÜV Rheinland. Pokrytí kontrolní zkoušky (PTC) je 82 % bez nutnosti demontovat přístroj. Zajišťuje se tak bezpečný provoz jakékoli funkce související s bezpečností v Coriolisových průtokoměrech a pomáhá prodlužovat intervaly úplných kontrolních zkoušek.

Problémy při měření kapalin se zachyceným plynem rostou se zvyšováním jeho podílu v kapalině. Bez zachyceného plynu mají měřicí trubice Coriolisova hmotnostního průtokoměru žádoucí pravidelné kmity. Plyn zachycený v kapalině tlumí pravidelné kmity měřicích trubic, s rostoucím obsahem plynu se toto kmitání může úplně zastavit, což způsobí, že Coriolisovo měření průtoku přestane fungovat.

Firma KROHNE jako první výrobce Coriolisových hmotnostních průtokoměrů vyvinula a uvedla na trh systém EGM TM (Entrained Gas Management), který tyto problémy řeší. V současné době jsou všechny výrobky řady OPTIMASS s převodníkem MFC 400 vybaveny funkcí EGM TM . EGM TM využívá výkonné řídicí algoritmy umožňují Coriolisovu průtokoměru udržet měření i při výskytu různých podílů plynu v kapalině a při komplexních stavech proudění, dokonce i během úplného přechodu z čistě kapalné fáze do plynné fáze a zpět. Díky tomu zůstává měření hmotnostního průtoku a hustoty zůstává stabilní, což přístroje řady OPTIMASS prokázaly v řadě aplikací, např. při dávkování, plnění, nakládce nebo opakovaném plnění a vyprazdňování