Кориолисовый расходомер — это измерительный прибор, работающий на основе силы Кориолиса, которая используется для определения массового расхода жидкости, проходящей через него. Он может измерять расход как жидкостей, так и газов. Такой прибор ещё называют массомером.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Принцип работы основан на изменении фаз механических колебаний U-образных трубок, по которым движется измеряемая среда (жидкость или газ). Колебания изменяются под воздействием силы Кориолиса, оказывающей влияние на движущуюся жидкость.

Сила Кориолиса — это одна из сил инерции, названная в честь учёного Гаспара-Гюстава Кориолиса, открывшего эту силу. Она воздействует на все движущиеся объекты на Земле. Её проявление можно описать следующим образом: если тело движется по поверхности Земли, то в Северном полушарии оно постоянно отклоняется вправо, а в Южном — влево. Именно благодаря этой силе закручиваются циклоны и антициклоны. В быту можно увидеть, как вода из ванны будет стекать в сливное отверстие в виде воронки, которая всегда закручивается в одну и ту же сторону.
В ТЗК-100 массомер используется для массового учёта отпущенного топлива. Такой прибор позволяет измерять массовый расход жидкости, её объемный расход, плотность и температуру.

СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ РАСХОДОМЕРА

            Кориолисовый расходомер состоит из датчика расхода (измерительного блока с сенсорами) и преобразователя (контроллера). Измерительный блок напрямую измеряет расход, плотность среды и температуру сенсорных трубок.
Преобразователь конвертирует полученную с сенсора информацию в стандартный выходной сигнал.
Измерительный блок кориолисового расходомера состоит из двух U-образных трубок, расположенных параллельно. Возле трубок располагаются отклоняющие магниты, которые вводят трубки в резонанс. Протекающая жидкость разделяется на два потока, так чтобы в каждую трубку попало строго одинаковое количество жидкости (это критически важно для точности измерения). Фактически массомер представляет собой трубопровод, по которому течёт жидкость. В нём нет крутящихся или изнашивающихся частей.

Магниты заставляют трубки постоянно вибрировать. При отсутствии потока каждая измерительная трубка вибрирует равномерно. Сенсоры на входе и выходе точно определяют основное колебание. Когда жидкость начинает перемещаться по измерительным трубкам, на имеющуюся вибрацию накладывается дополнительное колебание в результате инерции жидкости. Размеры этих колебаний составляют сотые доли миллиметра, но прибор чувствует эти отклонения благодаря изменению частоты колебаний.
Вследствие эффекта Кориолиса вибрация трубки на входе и выходе отличается друг от друга. Высокочувствительный сенсор прибора отмечает это изменение в вибрации трубки в реальном времени и пространстве. Это явление называется сдвигом фаз и прямым измерением того, сколько жидкости или газа перемещается по трубе в настоящий момент. Чем выше скорость потока и общий поток, тем больше вибрация измерительной трубки.

Массомер также одновременно определяет плотность потока жидкости. Для этого сенсоры дополнительно фиксируют частоту вибрации. Другими словами, учитывается частота движения трубки вперед и назад за одну секунду. Трубка, заполненная бензином, вибрирует чаще, чем трубка, заполненная, например, водой, плотность которой немного выше бензина. Таким образом, частота вибрации является прямым измерением плотности жидкости. И плотность, и расход определяются одновременно, но независимо друг от друга при вибрации трубки.
Получая данные об относительной массе и плотности протекающей через него жидкости, прибор переводит поступившее количество жидкости в литры (пересчет выполняется электроникой массомера путем деления массы на плотность).
Кроме того, прибор имеет датчик температуры, закрепленный на одной из трубок. Датчик выполнен в виде маленькой биметаллической пластинки, прикрученной шелковыми нитками к трубке прибора, и покрытой лаком. Сами трубки сделаны из нержавеющей стали, поэтому они хорошо передают тепло. В результате датчик получает онлайн показания температуры жидкости, которая находится внутри трубки.
Таким образом кориолисовый расходомер выдает на выходе, как минимум, четыре вида данных: массу, объем, плотность и температуру протекающей через него жидкости (по протоколу Modbus RTU/ASCI по шине RS485).

Массомеры подразделяются по условному проходу: 25 миллиметров, 50, 80, 100, 150, 200, 250 и так далее.
В моделях ТЗК-100 обычно используются массомеры диаметром 100 или 80 миллиметров. В основном в ТЗК-100 устанавливаются массомеры компаний: ЭМИС, Emerson, Endress&Hauser, КРОНЕ (KROHNE).

Обычно такие модели имеют паспортный ресурс 10 лет

НАСТРОЙКИ КОРИОЛИСОВОГО РАСХОДОМЕРА (МАССОМЕРА)

1. ПАРАМЕТРЫ СВЯЗИ
Первая настройка касается согласования сенсора и контроллера прибора. Чтобы установить связь между частями прибора, необходимо задать одинаковые параметры обмена данными. Только в этом случае контроллер сможет получать данные о массе, объёме, плотности и температуре от сенсора.

2. НАПРАВЛЕНИЕ ТОКА ЖИДКОСТИ
Ещё один параметр настройки — установка направления, в котором течёт измеряемая жидкость. Как правило, все кориолисовые расходомеры могут проводить измерения как в прямом, так и в обратном направлении. Однако в настройках необходимо выбрать параметр направления измерения: прямое, обратное или в обе стороны.
В ТЗК-100 обычно выставляют прямое направление.

3. ДРУГИЕ ПАРАМЕТРЫ
Третий блок настроек — это точные настройки параметров кориолисового расходомера, которые напрямую влияют на метрологические характеристики прибора. Они позволяют задать точность, с которой он измеряет плотность, массу, температуру и т.п.
Для моделей разных производителей эти параметры различаются. Соответственно, влияние специалиста на настройку прибора и его работу также отличается. Например, если необходимо заставить кориолисовый расходомер компании Emerson считать чуть меньше, это делается путём изменения тактовой частоты резонанса. При этом настроить данный параметр можно только с ноутбука используя специализированную программу Prolink. Напрямую, без компьютера, выставить эту настройку на приборе невозможно.
Таким образом, у каждого производителя свой подход к настройке своих приборов. Практика показывает, что специалисту, занимающемуся ремонтом или профилактикой прибора, желательно иметь шпаргалки по каждому массомеру.

КОНФИГУРАЦИЯ МАССОМЕРА

Массомеры бывают трех типов исполнения:

ПЕРВЫЙ ТИП ИСПОЛНЕНИЯ
Массомер с электронным блоком управления без визуализации (нет электронного табло). У такого прибора любое изменение параметров необходимо производить через специализированную программу, установленную на ноутбуке, и иметь преобразователь интерфейсов RS485 - RS232.

ВТОРОЙ ТИП ИСПОЛНЕНИЯ
Массомер с электронным блоком управления, у которого установлен управляющий экран. В таком приборе настройки можно проводить либо через ноутбук, либо вручную через экран.

ТРЕТИЙ ТИП ИСПОЛНЕНИЯ
Довольно редко, но бывают массомеры, у которых измерительный блок выполнен отдельно от блока управления и визуализации. Такие варианты приборов ставят на очень горячих линиях, где температура продукта может быть 200-300 градусов. При таких условиях эксплуатации прибор обматывается специальными защитными покрытиями (чтобы не обжечь случайно руки), а вся электроника у него выносная, подключаемая с помощью проводов. В таком приборе настройки можно проводить либо через ноутбук, либо вручную через экран.

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ПОЛОМОК МАССОМЕРА

            Из-за сложности прибора неисправностей может быть много. Основными являются – неисправность электронных компонентов, плат, процессора, отклоняющих магнитов и т.д. Если у прибора исправный процессор, то с помощью внутренней диагностики можно увидеть коды ошибок и определить неисправность.

НЮАНСЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ МАССОМЕРА

            Кориолисовый расходомер – довольно сложное оборудование, хотя и не имеет каких-либо вращающихся или изнашивающихся деталей.
Обслуживать и настраивать массомеры может только специально обученный персонал. Для некоторых типов расходомеров необходимо специализированное программное обеспечение (Prolink и т.д.)
В качестве регламентных работ рекомендуется протяжка контактов, проверка защиты электроники от влаги и пыли.
При настройке параметров массомера необходимо убедиться в правильности введенных значений и отсутствии ошибок при самотестировании.