Die Massendurchflussmessung ist die Grundlage für viele wichtige Elemente in der Industrie, darunter die meisten Rezepturformulierungen, Materialbilanzbestimmungen sowie Abrechnungs- und Mess- und Kontrollbetriebe. Da es sich hierbei um die kritischsten Durchflussmessungen in einer Verarbeitungsanlage handelt, sind die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Massendurchflussmessung von großer Bedeutung.
Eine (kurze) Geschichte der Massendurchflussmessung
In der Vergangenheit wurde der Massendurchfluss häufig aus den Ausgängen eines Volumendurchflussmessers und eines Dichtemessers berechnet. Dichteänderungen wurden entweder direkt gemessen oder anhand der Ausgänge von Prozesstemperatur- und Drucktransmittern berechnet. Da das Verhältnis zwischen Prozessdruck oder -temperatur und Dichte nicht immer genau bekannt ist, waren diese Messungen letztlich nicht sehr präzise.
Eines der ersten Modelle eines eigenständigen Massendurchflussmessers arbeitete mit Winkelimpuls – es verfügte über ein motorbetriebenes Laufrad, das durch Beschleunigung der Flüssigkeit auf eine konstante Winkelgeschwindigkeit einen Winkelimpuls (Drehbewegung) erzeugte. Je höher die Dichte, desto mehr Winkelimpuls war erforderlich, um diese Winkelgeschwindigkeit zu erreichen. Stromabwärts des angetriebenen Laufrads wurde eine federgespannte stationäre Turbine diesem Drehimpuls ausgesetzt. Das resultierende Drehmoment (Federtorsion) war ein Indikator für den Massenstrom. Aufgrund ihrer komplexen mechanischen Konstruktion und hohen Kosten für die Wartung wurden diese Messgeräte jedoch weitgehend durch robustere und wartungsärmere Konstruktionen ersetzt.
Eine solche Konstruktion ist der Coriolis-Massendurchflussmesser, der weithin als der genaueste Massendurchflussmesser gilt und in industriellen Anwendungen für genaue Messungen weit verbreitet ist. Coriolis-Durchflussmesser verfügen über Instrumente, die nach dem Prinzip des Coriolis-Effekts funktionieren – einem bemerkenswerten (und seltsamen) Phänomen, bei dem eine sich in einem rotierenden System bewegende Masse eine Kraft erfährt, die senkrecht zur Bewegungsrichtung und zur Rotationsachse wirkt. Die ersten industriellen Coriolis-Patente stammen aus den 1950er Jahren, und die ersten Coriolis-Massendurchflussmesser wurden in den 1970er Jahren gebaut.
Das Coriolis-Prinzip
Es war G.G. Coriolis, ein französischer Ingenieur, der als Erster feststellte, dass alle Körper, die sich auf der Erdoberfläche bewegen, aufgrund der Ostrotation des Planeten dazu neigen, seitlich abzudriften. Auf der Nordhalbkugel erfolgt die Ablenkung nach rechts, auf der Südhalbkugel nach links. Diese Abweichung spielt sowohl für die Gezeitenaktivität der Ozeane als auch für das Wetter auf dem Planeten eine wichtige Rolle. Da ein Punkt auf dem Äquator pro Tag einen größeren Kreis beschreibt als ein Punkt näher an den Polen, wird ein Körper, der sich auf einen der Pole zubewegt, nach Osten abweichen, da er seine höhere (östliche) Rotationsgeschwindigkeit beibehält, während er über die sich langsamer drehende Oberfläche der Erde hinweggleitet. Diese Abweichung wird als Corioliskraft bezeichnet.
Wenn eine Flüssigkeit in einem Rohr fließt und durch die mechanische Einleitung einer scheinbaren Drehung in das Rohr einer Coriolis-Beschleunigung ausgesetzt ist, ist die durch den Coriolis-Trägheitseffekt erzeugte Ablenkungskraft eine Funktion des Massenstroms der Flüssigkeit. Wenn ein Rohr um einen Punkt gedreht wird, während Flüssigkeit durch es fließt (zum Drehpunkt hin oder von ihm weg), erzeugt diese Flüssigkeit eine Trägheitskraft (die auf das Rohr wirkt), die im rechten Winkel zur Strömungsrichtung steht.
Abbildung 1: Das Coriolis-Prinzip In Bezug auf Abbildung 1 bewegt sich ein Teilchen (dm) mit einer Geschwindigkeit (V) innerhalb eines Rohrs (T) mit einer Geschwindigkeit (V). Das Rohr dreht sich um einen festen Punkt (P), und das Teilchen befindet sich in einem Abstand von einem Radius (R) vom festen Punkt. Das Teilchen bewegt sich mit einer Winkelgeschwindigkeit (w) unter zwei Beschleunigungskomponenten, einer auf P gerichteten Zentripetalbeschleunigung und einer rechtwinklig zu ar wirkenden Coriolis-Beschleunigung:
ar (zentripetal) = w2r
at (Coriolis) = 2wv
Um dem Fluidteilchen die Coriolis-Beschleunigung (at) zu verleihen, muss vom Rohr eine Kraft von at (dm) erzeugt werden. Das Fluidteilchen reagiert auf diese Kraft mit einer gleich großen und entgegengesetzten Corioliskraft:
Fc = at(dm) = 2wv(dm)
Wenn das Prozessfluid eine Dichte (D) hat und mit konstanter Geschwindigkeit in einem rotierenden Rohr mit der Querschnittsfläche A strömt, wirkt auf einen Abschnitt des Rohrs mit der Länge X eine Corioliskraft der Größe:
Fc = 2wvDAx
Da der Massenstrom dm = DvA ist, beträgt die Corioliskraft Fc = 2w(dm)x und schließlich:
Massenstrom = Fc / (2wx)
Auf diese Weise kann die Messung der Coriolis-Kraft, die von der strömenden Flüssigkeit auf das rotierende Rohr ausgeübt wird, einen Hinweis auf den Massenstrom geben. Während das Drehen eines Rohrs beim Betrieb eines kommerziellen Durchflussmessers nicht unbedingt ein praktisches Standardverfahren ist, kann durch Schwingen oder Vibrieren des Rohrs – was praktisch ist – der gleiche Effekt erzielt werden.
How Does a Coriolis Flow Meter Work?
Coriolis mass flow meters measure mass through inertia. A liquid or gas flows through a tube which is being vibrated by a small actuator. This artificially introduces a Coriolis acceleration into the flowing stream, which produces a measurable twisting force on the tube resulting in a phase shift. This twisting force is proportional to the mass – and the meter measures mass flow by detecting the resulting angular momentum. Coriolis flow meters are capable of measuring flow through the tube in either the forward or the reverse directions.
Bei den meisten Konstruktionen ist das Rohr an zwei Punkten verankert und wird zwischen diesen Verankerungen in Schwingung versetzt. Diese Konfiguration kann man sich wie eine in Schwingung versetzte Feder-Masse-Anordnung vorstellen. Sobald sie in Bewegung gesetzt wird, schwingt eine Feder-Masse-Anordnung mit ihrer Resonanzfrequenz, die eine Funktion der Masse dieser Anordnung ist. Diese Resonanzfrequenz wird gewählt, weil die geringste Antriebskraft erforderlich ist, um das gefüllte Rohr in konstanter Schwingung zu halten.
Es gibt Empfehlungen für die Installation eines Coriolis-Durchflussmessers, um sicherzustellen, dass der Zähler ordnungsgemäß funktioniert.
Rohrkonstruktionen
Ein Rohr kann U-förmig oder gerade sein, und einige Konstruktionen können bei vertikaler Montage auch selbstentleerend sein (Abbildung 2). Wenn die Konstruktion aus zwei parallelen Rohren besteht, wird der Durchfluss durch einen Teiler in der Nähe des Einlasses des Messgeräts in zwei Ströme aufgeteilt und am Auslass wieder zusammengeführt. Bei der Ausführung mit einem einzigen durchgehenden Rohr (oder zwei in Reihe geschalteten Rohren) wird der Durchfluss innerhalb des Messgeräts nicht geteilt.
In beiden Fällen werden diese Messrohre durch Antriebe in Schwingung versetzt. Diese Antriebe bestehen aus einer mit einem Rohr verbundenen Spule und einem mit dem anderen Rohr verbundenen Magneten. Der Transmitter legt eine Wechselspannung an die Spule an, wodurch der Magnet abwechselnd angezogen und abgestoßen wird, wodurch die Rohre aufeinander zu und voneinander weg gedrückt werden. Der Sensor kann die Position, Geschwindigkeit oder Beschleunigung der Rohre erfassen. Bei Verwendung elektromagnetischer Sensoren ändern der Magnet und die Spule in den Sensoren ihre relativen Positionen, wenn die Rohre vibrieren, was zu einer Änderung des Magnetfelds der Spule führt. Daher repräsentiert die sinusförmige Ausgangsspannung der Spule die Bewegung der Rohre.
Abbildung 2-A und Abbildung 2-B: Betrieb eines Coriolis-Durchflussmessers mit zwei Rohren und einem geraden Rohr Wenn in einer Zwei-Rohr-Konstruktion kein Durchfluss vorhanden ist (Abbildung 2-A), führt die durch den Spulen- und Magnetantrieb verursachte Schwingung zu identischen Verschiebungen an den beiden Messpunkten (B1 und B2). Bei vorhandenem Durchfluss erzeugen die Coriolis-Kräfte eine sekundäre Torsionsschwingung, die zu einer geringen Phasendifferenz in den Relativbewegungen führt. Diese wird an den Messpunkten erfasst. Die durch die Coriolis-Kraft verursachte Auslenkung der Rohre tritt nur auf, wenn sowohl eine axiale Strömung als auch eine Rohrschwingung vorhanden sind. Bei einer Schwingung ohne Durchfluss oder einem Durchfluss ohne Schwingung erzeugt das Messgerät kein Ausgangssignal.
Die Eigenfrequenz der Rohrkonstruktion ist eine Funktion ihrer Geometrie, der verwendeten Materialien und der Masse der Rohrbaugruppe (Masse des Rohrs plus Masse der Flüssigkeit im Rohr). Die Masse des Rohrs ist fest. Da die Masse der Flüssigkeit ihrer Dichte (D) multipliziert mit ihrem Volumen (das ebenfalls fest ist) entspricht, kann die Schwingungsfrequenz mit der Dichte der Prozessflüssigkeit (D) in Beziehung gesetzt werden. Daher kann die Dichte der Flüssigkeit durch Messung der Resonanzfrequenz der Schwingungen der Rohre bestimmt werden. (Beachten Sie, dass die Dichte bei Null Durchfluss gemessen werden kann, solange die Rohre mit Flüssigkeit gefüllt sind und schwingen.)
Die Wandstärke variiert erheblich von Design zu Design; jedoch sind selbst die stabilsten Rohre dünner als die Prozessrohrleitungen. Um die längste Lebensdauer des Messgeräts zu erzielen, wird empfohlen, das Design mit der dicksten Wandstärke und der langsamsten Durchflussgeschwindigkeit zu wählen, das die erforderliche Genauigkeit und den erforderlichen Messbereich bietet.
Transmitter-Ausführungen
Transmitter können entweder mit Wechsel- oder Gleichstrom betrieben werden und erfordern eine separate Verkabelung für die Stromversorgung und für ihre Ausgangssignale. Der Coriolis-Durchflussmesser-Transmitter kann integriert oder ferngesteuert montiert werden (Abbildung 3). Der Transmitter steuert den Betrieb des Treibers und verarbeitet und überträgt die Sensorsignale. Der Kalibrierfaktor (K) im Speicher des Transmitters passt den Transmitter an das jeweilige Durchflussrohr an. Dieser Kalibrierfaktor definiert die Proportionalitätskonstante zwischen der Coriolis-Kraft und dem Massenstrom für die dynamische Federkonstante der jeweiligen Schwingrohre.
Abbildung 3: Coriolis-Transmitter mit Tastatur und Display Der Transmitter wandelt nicht nur Sensoreingaben in standardisierte Ausgangssignale um. Die meisten Transmitter bieten auch mehrere Ausgänge, darunter Massendurchfluss, Gesamtmassendurchfluss, Dichte und Temperatur. Es sind sowohl analoge als auch Impulsausgänge verfügbar, und intelligente Transmitter können digitale Ausgänge für die Integration in DCS-Systeme generieren.
Transmitter sind häufig mit lokalen Displays und Tastaturen ausgestattet, um einen einfachen Zugriff auf Prozessdaten zu ermöglichen. Coriolis-Transmitter bieten mehr als nur Durchflussinformationen und Zusatzfunktionen. Batch-Steuerungsfunktionen, Überwachung des Brix-Werts oder des HFCS-Gehalts in Prozent, Viskosität, Feststoffanteil in Prozent, PID, API-Dichte und spezifisches Gewicht sind ebenfalls verfügbar. Wenn Viskositätsinformationen benötigt werden, muss der Druckabfall des Messgeräts gemessen werden. Für andere Funktionen müssen möglicherweise Informationen im Speicher des Transmitters vorprogrammiert werden. Darüber hinaus verfügen Transmitter über weitere Hardware- und Softwareoptionen, mit denen der Benutzer sie an die jeweilige Anwendung anpassen kann.
Coriolis Evolution
Die erste Generation der Coriolis-Messgeräte bestand aus einem einzigen gekrümmten, dünnwandigen Rohr, in dem durch Verringerung der Rohrquerschnittsfläche im Verhältnis zum Prozessrohr hohe Flüssigkeitsgeschwindigkeiten erzeugt wurden. Die Rohrverformung wurde in Bezug auf einen festen Punkt oder eine feste Ebene gemessen. Die Rohre wurden so angeregt, dass an den Ankerpunkten lokal begrenzte Biege Kräfte mit hoher Amplitude erzeugt wurden. Dies führte zu starken Vibrationsproblemen, die durch Zwei-Rohr-Konstruktionen gemildert wurden (Abbildung 2-A).
Diese Zwei-Rohr-Konstruktionen reduzierten externe Vibrationsstörungen, verringerten die zum Schwingen der Rohre erforderliche Leistung und minimierten die von der Rohrkonstruktion ausgehende Schwingungsenergie. Ein Antrieb wurde verwendet, um die Rohrschwingung auszulösen, und zwei Sensoren wurden verwendet, um die Coriolis-Auslenkungen zu erfassen. Obwohl diese Konstruktion die Leistung erheblich verbesserte, führte die Kombination aus reduziertem Durchmesser, dünnwandigen Rohren und hohen Flüssigkeitsgeschwindigkeiten (bis zu 50 ft/sec) immer noch zu vorzeitigem Ausfall des Messgeräts, einschließlich potenziell katastrophaler Leckagen, wenn das Messgerät für korrosive und erosive Anwendungen eingesetzt wurde. Darüber hinaus waren die nicht wiederherstellbaren Druckverluste hoch (manchmal über 50 psid) und die Genauigkeit war nicht hoch genug, um den Anwendern die Umstellung von Chargenprozessen auf kontinuierliche Prozesse zu ermöglichen.
Abbildung 4-A und Abbildung 4-B: Verbesserungen am Coriolis-Design Zu den jüngsten Designverbesserungen gehören die Einleitung einer Vielzahl neuer Rohrformen, darunter solche, die den Durchfluss nicht teilen (Abbildung 2-B), und die Verwendung mehrerer Antriebe (Abbildung 5A). Dickwandige Rohre (fünfmal dicker als frühere Konstruktionen), die Verwendung von Vollbohrungsdurchmessern und schweren Verteilern, um die Rohrkonstruktion von den durch Rohrverbindungen verursachten Belastungen zu isolieren, sowie Durchflussrohr-Gehäuse, die gleichzeitig als sekundäre Auffangbehälter dienen, haben alle zur Leistungsverbesserung beigetragen.
Bei einigen Konstruktionen wurden Biegebeanspruchungen durch Torsionsbeanspruchungen ersetzt, um eine Konzentration von Spannungen zu vermeiden, die zu Rohrrissen führen können (Abbildung 5B). Bei anderen Konstruktionen wurden die Auswirkungen von Rohrleitungsvibrationen minimiert, durch eine Quer-Montage der Rohrkonstruktionen zur Rohrleitung.
Diese Verbesserungen führten zu einer Zunahme der Anzahl der Anbieter und trugen zur Entwicklung einer neuen Generation von Coriolis-Durchflussmessern bei, die ebenso zuverlässig und robust sind wie herkömmliche Volumenstrommesser. Die neuen Konstruktionen arbeiten bei niedrigeren Strömungsgeschwindigkeiten (unter 10 ft/sec) und geringeren Druckabfällen (unter 12 psid), können in jeder Ausrichtung installiert werden und bieten eine längere Lebensdauer bei schlammigen, viskosen, korrosiven oder erosiven Anwendungen. Die Rohre werden weit unterhalb ihrer Belastungsgrenzen in Schwingung versetzt und bestehen in der Regel aus Edelstahl, Hastelloy® und Titan.
Störungen
Die Wirkung der Coriolis-Kraft auf das Schwingrohr ist gering. Der Volldurchfluss kann eine Auslenkung von nur 0,001 Zoll verursachen. Um einen Durchflussbereich von 100:1 zu erreichen, müssen Sensoren in der Lage sein, Auslenkungen mit einer Genauigkeit von 0,000001 Zoll in industriellen Umgebungen zu erfassen, in denen sich der Prozessdruck, die Temperatur und die Flüssigkeitsdichte ständig ändern – und in denen Rohrvibrationen die Messung stören.
Die Elastizität von Metallrohren ändert sich mit der Temperatur; sie werden elastischer, wenn sie wärmer werden. Um den entsprechenden Messfehler zu beseitigen, wird die Rohr-Temperatur kontinuierlich mit einem RTD-Element gemessen und zur kontinuierlichen Kompensation von Schwankungen der Rohr-Elastizität verwendet.
Coriolis-Massendurchflussmesser werden in der Regel mit Wasser kalibriert, da die Konstanten für alle anderen Flüssigkeiten gültig sind. Die Kalibrierung für die Dichte erfolgt in der Regel durch Befüllen der Rohre mit zwei oder mehr (stagnierenden) Kalibrierflüssigkeiten mit bekannter Dichte.
Genauigkeit und Messbereichsverstellbarkeit
Coriolis-Messgeräte bieten eine Genauigkeit von 0,1 bis 2 % bei einem Massendurchflussbereich von bis zu 100:1. Im Allgemeinen bieten gebogene Rohrkonstruktionen eine größere Messbereichsverstellbarkeit (100:1 bis 200:1), während Messgeräte mit geraden Rohren auf 30:1 bis 50:1 begrenzt sind und eine geringere Genauigkeit aufweisen. Der Gesamtfehler des Messgeräts ist die Summe aus der Grundungenauigkeit und dem Nullpunktverschiebungsfehler, dem Fehler, der auf das unregelmäßige Ausgangssignal zurückzuführen ist, das bei Null-Durchflussbedingungen erzeugt wird. Der Nullpunktverschiebungsfehler wird zum dominierenden Teil des Gesamtfehlers am unteren Ende des Messbereichs, wo der Fehler zwischen 1 % und 2 % der Durchflussrate liegt. Einige Hersteller geben die Gesamtgenauigkeit als Prozentsatz der Durchflussrate für den oberen Teil des Durchflussbereichs und als Prozentsatz der Spanne für den unteren Teil an, während andere sie als Prozentsatz der Durchflussrate plus Nullpunktverschiebungsfehler angeben.
Bei der Verwendung zur Dichtemessung liegt der typische Messbereich einer Coriolis-Messung zwischen 0,002 und 0,0005 g/cm³.
Fehler werden durch Luft- oder Gasblasen in der Prozessflüssigkeit verursacht. Bei homogen verteilten kleinen Blasen ist mehr Leistung erforderlich, um die Rohre in Schwingung zu versetzen, während sich bei einer Trennung des Gases von der Flüssigkeit ein dämpfender Effekt auf die Rohrschwingung (und damit ein Fehler) entwickelt. Kleine Hohlräume verursachen aufgrund des Schwappens der Prozessflüssigkeit in den Rohren auch Geräusche. Größere Hohlräume erhöhen die für die Schwingung der Rohre erforderliche Energie auf ein übermäßiges Maß und können zu einem vollständigen Ausfall führen.
Da das Durchflussrohr während des Betriebs des Messgeräts axialen, Biege- und Torsionskräften ausgesetzt ist, kann die Leistung beeinträchtigt werden, wenn Prozess- oder Umgebungstemperatur- und Druckschwankungen diese Kräfte verändern, und eine Neunullung des Messgeräts erforderlich sein.
Schwankungen in der Dichte der Prozessflüssigkeit können die Frequenzübertragungsfunktion mechanischer Systeme beeinträchtigen, sodass ältere Modelle neu kalibriert werden müssen, um sie vor Leistungseinbußen zu schützen. Aufgrund ihrer Rohrkonfiguration sind neuere Modelle von Dichteänderungen über einen großen Messbereich spezifischer Gewichtsunterschiede nicht betroffen.
Dimensionierung und Druckabfall
Aufgrund des großen Messbereichs von Coriolis-Durchflussmessern (30:1 bis zu 200:1) kann derselbe Durchfluss mit zwei oder drei unterschiedlich großen Durchflussrohren gemessen werden. Durch die Verwendung des kleinstmöglichen Messgeräts werden die Anschaffungskosten gesenkt und die Beschichtungsbildung reduziert, jedoch steigen die Erosions-/Korrosionsraten und der Druckverlust, was zu höheren Kosten für den Betrieb und die Pumpen führt.
Eine Verkleinerung (Verwendung eines Messgeräts, das kleiner als das Rohr ist) ist akzeptabel, wenn das Rohr überdimensioniert ist und die Prozessflüssigkeit sauber und viskositätsarm ist.
Verschiedene Coriolis-Messgeräte verursachen unterschiedliche Druckverluste, aber im Allgemeinen benötigen sie mehr als herkömmliche Volumenmessgeräte, die normalerweise mit weniger als 10 psid im Betrieb sind. Dieser höhere Druckverlust ist auf den reduzierten Rohrdurchmesser und den umständlichen Strömungsweg zurückzuführen. Neben den Pumpkosten kann der Druckverlust ein Problem darstellen, wenn der Durchflussmesser in einem Niederdrucksystem installiert ist, wenn die Gefahr von Kavitation oder Flash-Effekten besteht oder wenn die Viskosität der Flüssigkeit sehr hoch ist.
Die Viskosität nicht-newtonscher Flüssigkeiten ist eine Funktion ihrer Strömungsgeschwindigkeit. Dilettante-Flüssigkeiten beispielsweise erhöhen ihre scheinbare Viskosität (Strömungswiderstand) mit zunehmender Geschwindigkeit. Diese scheinbare Viskosität kann drastisch höher sein als ihre Viskosität im Ruhezustand. Um Lieferanten Daten über die Strömungsviskosität in einem bestimmten Rohr zur Verfügung zu stellen, kann der Druckverlust pro Fuß Rohr (der bei der Berechnung der Pumpengröße verwendet wird) als Näherungswert herangezogen werden.
Anwendungen und Einschränkungen
Coriolis-Massendurchflussmesser sind die genauesten Durchflussmesser und werden in vielen verschiedenen Anwendungen in einer Vielzahl von Branchen sowie in wissenschaftlichen Anwendungen eingesetzt – zur Messung sowohl korrosiver als auch sauberer Gase und Flüssigkeiten. Sie bieten eine hohe Genauigkeit bei der Messung von Massendurchfluss, Dichte, Temperatur und Viskosität.
Im Gegensatz zu geschwindigkeitsbasierten Technologien (wie Verdrängungsdurchflussmessern, Ultraschall-Durchflussmessern und Turbinen-Durchflussmessern) können Coriolis-Massendurchflussmesser den Durchfluss jeder Art von mäßig dichtem Gas oder Flüssigkeiten mit geringem Durchfluss erfassen, darunter Rohöl und andere Arten von Kraftstoffen, Reinigungsmittel und andere Chemikalien, pflanzliche Öle und tierische Fette, Zahnpasta und Alkohol, alle Arten von Lebensmitteln und nicht-newtonsche Flüssigkeiten. Für hygienische Anwendungen, die den Anforderungen an die Reinigung vor Ort entsprechen, sind selbstentleerende Ausführungen erhältlich.
Die meisten Messgeräte sind mit eigensicheren Schaltungen zwischen dem Durchflussrohr und dem Transmitter ausgestattet. Daher ist die Antriebsleistung, die an das Durchflussrohr abgegeben werden kann, begrenzt.
Beim Entladen von Flüssigkeiten aus Tankwagen, Fässern oder Eisenbahnwaggons kann es zu einem Slug-Flow kommen, wodurch die Messleistung unvorhersehbar wird. Wenn der Transmitter über eine Slug-Flow-Wiederherstellungsfunktion verfügt, stoppt er die Messung, wenn ein Slug-Flow durch übermäßigen Antriebsstromverbrauch oder durch einen Abfall der Prozessdichte (Verringerung der Sensorausgangsamplitude) erkannt wird.
Die Menge an Luft in der Prozessflüssigkeit, die von einem Messgerät toleriert werden kann, hängt von der Viskosität der Flüssigkeit ab. Flüssigkeiten mit einer Viskosität von bis zu 300.000 Centipoise können mit Coriolis-Messgeräten gemessen werden. Der Gasgehalt in solchen hochviskosen Flüssigkeiten kann bis zu 20 % betragen, wobei die kleinen Blasen weiterhin homogen verteilt bleiben. Der Gasgehalt in Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität, wie z. B. Milch, trennt sich bereits bei Konzentrationen von nur 1 %.
Coriolis-Durchflussmesser mittlerer Größe (unter 2 Zoll) bieten kurze Amortisationszeiten bei Anwendungen, bei denen die Genauigkeit die Produktionskosten senkt (Baden, Abrechnung) oder bei denen mehrere Messungen (einschließlich Dichte, Temperatur, Druck) erforderlich sind. Andererseits sind sie möglicherweise nicht wettbewerbsfähig, wenn sie in einfachen Durchflussmessanwendungen eingesetzt werden, bei denen volumetrische Sensoren ausreichen und bei denen Wiederholbarkeit wichtiger ist als Präzision. Die Möglichkeit, Daten zur Gesamtmasse, Feststoffanteil, Feststoffprozent und Viskosität aus einem einzigen Gerät zu extrahieren, senkt die Gesamtkosten der Messung, verbessert die Prozesssteuerung und bietet Redundanz für andere Geräte.
Für Schlamm und andere Mehrphasenflüssigkeiten werden in der Regel durchgehende Rohrkonstruktionen bevorzugt für Anwendungen. Bei Split-Tube-Konstruktionen wird der Gesamtdurchfluss durch Teiler aufgeteilt, wobei die beiden resultierenden Ströme nicht genau den gleichen Massenstrom aufweisen müssen, um die Genauigkeit zu gewährleisten (sie müssen jedoch die gleiche Dichte haben). Unterschiedliche Dichten in den beiden parallelen Rohren führen zu einem Ungleichgewicht im System und verursachen Messfehler. Wenn der Strom eine sekundäre Phase enthält, kann ein einfacher Strömungsteiler den Durchfluss daher möglicherweise nicht gleichmäßig auf die beiden Rohre verteilen.
Durchgehende Rohrkonstruktionen werden auch für die Messung von Flüssigkeiten bevorzugt, die das Messgerät beschichten und/oder verstopfen können. Durchgehende Rohre, die so dimensioniert sind, dass sie die größten Feststoffpartikel in der Prozessflüssigkeit passieren lassen, verstopfen weniger leicht und sind einfacher zu reinigen.
Geradlinige Rohrkonstruktionen können mechanisch gereinigt werden, während gebogene Rohrkonstruktionen in der Regel mit Reinigungslösungen bei Geschwindigkeiten von mehr als 10 ft/sec ausgespült werden. Geradlinige Rohrkonstruktionen werden aufgrund der Anforderungen an die Selbstentleerung auch für hygienische Anwendungen bevorzugt.
Lange, gebogene Rohre verdrehen sich leichter als kurze, gerade Rohre und erzeugen daher unter den gleichen Bedingungen stärkere Signale. Im Allgemeinen bieten U-förmige Ausführungen einen größeren Messbereich (100:1 bis 200:1), während Messgeräte mit geraden Rohren auf 30:1 bis 50:1 begrenzt sind – mit geringerer Genauigkeit.
Messgeräte mit geraden Rohren sind unempfindlicher gegenüber Rohrleitungsbelastungen und Vibrationen, einfach zu installieren, erfordern einen geringeren Druckabfall, können mechanisch gereinigt werden, sind kompakter und benötigen weniger Platz für die Installation. Sie werden auch bei Anwendungen bevorzugt, bei denen die Prozessflüssigkeit bei Umgebungstemperaturen erstarren kann.
Nicht alle Gehäuse sind so konstruiert, dass sie dem unter Druck stehenden Prozessmedium standhalten und es im Falle eines Rohrbruchs zurückhalten können, insbesondere wenn das Prozessmedium unter solchen Bedingungen verdampfen kann. In diesem Fall können sekundäre Auffangbehälter bestellt werden, die das gesamte Durchflussrohr einschließlich seines Gehäuses umschließen. Solche sekundären Gehäuse können mit Berstscheiben oder Überdruckventilen sowie mit Abläufen oder Entlüftungsöffnungen ausgestattet werden.
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