مبدأ عمل مقياس تدفق كوريوليس

مبدأ عمل مقياس تدفق الكتلة بسيط ولكنه فعال للغاية. هذه الظاهرة موجودة في كل مكان حولنا في العالم المادي؛ على سبيل المثال، دوران الأرض وتأثيره على الطقس.

يحتوي مقياس التدفق من نوع كوريوليس على أنبوب يُشغّل بواسطة اهتزاز ثابت. عند مرور سائل (غاز أو سائل) عبر هذا الأنبوب، يُسبب زخم تدفق الكتلة تغيرًا في اهتزاز الأنبوب، فيلتوي الأنبوب، مما يؤدي إلى انزياح طور. يمكن قياس هذا الانزياح واستخلاص ناتج خطي يتناسب مع التدفق.

مقاييس تدفق الكتلة هي أنواع مقاييس التدفق التي تستخدم بشكل أساسي في العمليات المتعلقة بالكتلة مثل التفاعلات الكيميائية ونقل الحرارة وما إلى ذلك. في كل هذه العمليات، يعد القياس الدقيق للتدفق شرطًا أساسيًا.

يعمل مقياس كوريوليس على تأثير كوريوليس، ومن هنا جاء اسمه. تُعتبر مقاييس كوريوليس مقاييس كتلة حقيقية، إذ إنها تقيس عادةً معدل تدفق الكتلة مباشرةً، بينما تقيس تقنيات قياس التدفق الأخرى التدفق الحجمي.

بما أن الكتلة ثابتة، فلا حاجة لتعديلات لتغيير خصائص السوائل. لذا، يعمل مقياس كوريوليس بشكل خطي.

عندما يتدفق سائل في أنبوب ويتعرض لتسارع كوريوليس من خلال إدخال دوران ظاهري ميكانيكي في الأنبوب، فإن مقدار قوة الانحراف الناتجة عن تأثير كوريوليس القصوري سيكون مرتبطًا بمعدل تدفق كتلة السائل. إذا دار أنبوب حول نقطة أثناء تدفق السائل عبره (باتجاه أو بعيدًا عن مركز الدوران)، فإن هذا السائل سيولد قوة قصور ذاتي (مؤثرة على الأنبوب) تكون بزاوية قائمة على اتجاه التدفق.

كيف يعمل مقياس التدفق كوريوليس؟

يعتمد مبدأ عمل مقياس تدفق كوريوليس على تأثير كوريوليس. باختصار، قوة كوريوليس هي إحدى قوى القصور الذاتي التي تؤثر على تذبذبات الأنابيب.

عند بدء العمل، يبدأ المحرك بدفع الأنبوب، مما يؤدي إلى تذبذبه بتردد معين. توجد المستشعرات على الجانبين، وتسجل معاملات اهتزاز التيار (بدون تدفق).

عندما لا يكون الأنبوب ممتلئًا، يتذبذب كلا الطرفين في نفس الطور. على رسم بياني لتذبذبات التردد، تكون قيمة الجيبية عند المدخل مساوية لقيم المعلمات عند المخرج.

يُعد تتبع تردد التقلبات الجزء الرئيسي من القياس. عندما تبدأ مادة، مثل سائل، بالتحرك عبر الأنابيب، يتعرض الأنبوب لتشوهات إضافية في التردد بسبب قصور التدفق. يحدث ذلك بسبب تفاعل التدفق مع جدران الأنابيب. قد تتأثر النتائج بشدة بالاهتزازات الخارجية. إذا تعذر تجنب ذلك، يمكنك استخدام مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية.

بسبب ظهور تأثيرات إضافية على الجدران، يبدأ مدخل الأنبوب ومخرجه بالاهتزاز في مراحل مختلفة. عندها، ستختلف تذبذباتهما الجيبية في شكل انزياح طفيف بينهما.

تطبيقات مقياس تدفق كوريليس

يتيح مبدأ تشغيل مقياس تدفق كوريوليس العمل مع مجموعة واسعة من الوسائط. يمكن للأجهزة العمل مع الوسائط الملوثة لأن المستشعرات لا تلامس التدفق. يُستخدم مقياس تدفق الكتلة من نوع كوريوليس عادةً للعمل مع المواد التالية:

الغازات

ماء

هواء

وقود

المواد اللزجة

إن قياس كثافة مقياس تدفق كوريوليس هذا قادر أيضًا على قياس المواد الملاطية.

مميزات وعيوب مقياس تدفق كوريوليس

بعد النظر في تصميم مستشعر التدفق ومبدأ عمله، دعونا نلقي نظرة على المزايا والعيوب الرئيسية لمثل هذا الجهاز.

مزايا مقياس التدفق كوريوليس:

دقة القياسات

قابلية عالية للتكرار

لا يعتمد على اتجاه التدفق

عدم وجود أجزاء متحركة

الحد الأدنى من الخدمة التقنية المطلوبة

القدرة على العمل مع المواد شديدة اللزوجة

عيوب مقياس التدفق كوريوليس:

بشكل عام، تُمثل هذه الأنواع من المحولات طريقةً بسيطةً وفعّالةً لقياس معاملات التدفق في خطوط الأنابيب. ومع ذلك، فهي تتطلب ظروفًا فيزيائيةً مستقرةً للتشغيل.