Funktionsprinzip des Coriolis-Massenstrommessers

Das Funktionsprinzip des Coriolis-Massenstrommessers (kurz: Coriolis-Durchflussmesser) beruht darauf, die beim Durchfluss eines Fluids durch ein schwingendes Rohr entstehende Corioliskraft zu nutzen und den Massenstrom des Fluids direkt durch Messung der Phasenverschiebung des schwingenden Rohrs zu bestimmen. Zusätzlich können Parameter wie Dichte und Temperatur ermittelt und gemessen werden.

Aufschlüsselung der Kernprinzipien

Erzeugung der Corioliskraft: Die Corioliskraft ist eine Trägheitskraft. Bewegt sich ein Objekt geradlinig in einem rotierenden Bezugssystem, wirkt eine Kraft senkrecht zur Bewegungsrichtung und zur Rotationsachse auf es. In einem Coriolis-Durchflussmesser dient das vibrierende Messrohr als „rotierendes Bezugssystem“, und die darin strömende Flüssigkeit als „bewegtes Objekt“.

Vibrationsanregung des Messrohrs: Das Messrohr des Durchflussmessers (üblicherweise U-förmig, gerade oder doppelt gebogen) wird durch einen Aktor mit einer festen Frequenz (Eigenfrequenz) zu einer periodischen Hin- und Herbewegung angeregt (ähnlich der Schwingung einer Stimmgabel). Bei fehlendem Flüssigkeitsdurchfluss ist die Schwingung des Messrohrs symmetrisch, und die Schwingungsphasen an Ein- und Auslass sind vollständig synchron.

Phasenverschiebung aufgrund von Flüssigkeitsströmung Wenn Flüssigkeit im Inneren des vibrierenden Rohrs vom Einlassende zum Auslassende strömt:

Wenn die Flüssigkeit mit dem Messrohr nach oben schwingt, wird sie einer Corioliskraft ausgesetzt, die die Schwingung behindert, was zu einer Phasenverzögerung am Einlassende des Rohrs führt.

Wenn die Flüssigkeit mit dem Messrohr nach unten vibriert, wird sie einer Corioliskraft ausgesetzt, die die Vibration verstärkt und zu einer Phasenverschiebung am Auslassende des Rohrs führt.

Dieser Kraftunterschied verursacht eine Phasenverschiebung zwischen dem Einlass- und Auslassende des Messrohrs, und die Größe der Phasenverschiebung ist direkt proportional zum Massenstrom des Fluids.

Signalerkennungs- und Berechnungssensoren (z. B. elektromagnetische Sensoren) sind an beiden Enden des Messrohrs installiert, um die Schwingungsphasensignale zu erfassen. Der Messumformer des Durchflussmessers wandelt das Phasendifferenzsignal in ein elektrisches Signal um und berechnet anschließend den Massenstrom des Fluids mithilfe eines integrierten Algorithmus (direkte Messung ohne Temperatur- und Druckkompensation). Da die Eigenfrequenz des Messrohrs mit der Dichte des Fluids im Rohr zusammenhängt, kann die Fluiddichte auch über die Schwingungsfrequenz berechnet werden.

Hauptmerkmale (in Kombination mit den technischen Parametern des Durchflussmessers)

Direkte Messung des Massenstroms: Im Gegensatz zu volumetrischen Durchflussmessern (wie Wirbel- und elektromagnetischen Durchflussmessern) ist keine Umrechnung über die Dichte erforderlich, sodass Genauigkeit und Wiederholbarkeit weniger von den Betriebsbedingungen beeinflusst werden.

Breites Anwendungsspektrum: Es kann Flüssigkeiten, Gase und Mehrphasenströmungen (wie blasenhaltige Flüssigkeiten und Suspensionen) messen und eignet sich besonders für Medien mit hoher Viskosität, hoher Temperatur und hohem Druck.

Vorteile bei den technischen Parametern: Die Genauigkeit kann üblicherweise ±0,1 % erreichen.～±0,5 %, und die Wiederholgenauigkeit kann ±0,02 % erreichen.～±0,1 %, entsprechend internationalen Standards wie ISO 9104 und ASTM D5125.