مبدأ عمل مقياس تدفق الكتلة كوريوليس

يعتمد مبدأ عمل مقياس تدفق الكتلة كوريوليس (المشار إليه اختصاراً بمقياس تدفق كوريوليس) على استخدام قوة كوريوليس المتولدة عند تدفق السائل داخل أنبوب مهتز، وقياس معدل تدفق كتلة السائل مباشرةً عن طريق رصد فرق الطور في الأنبوب المهتز. كما يمكنه أيضاً استخلاص وقياس معايير أخرى مثل الكثافة ودرجة الحرارة.

تحليل المبادئ الأساسية

توليد قوة كوريوليس: قوة كوريوليس هي قوة قصور ذاتي. عندما يتحرك جسم ما حركة خطية في إطار مرجعي دوار، فإنه يتعرض لقوة عمودية على كل من اتجاه الحركة ومحور الدوران. في مقياس تدفق كوريوليس، يعمل أنبوب القياس المهتز كإطار مرجعي دوار، ويعمل السائل المتدفق داخل الأنبوب كجسم متحرك.

محرك الاهتزاز لأنبوب القياس: يتم تحريك أنبوب القياس في مقياس التدفق (عادةً ما يكون على شكل حرف U أو مستقيمًا أو منحنيًا مرتين) بواسطة مشغل بتردد ثابت (التردد الطبيعي) لإجراء اهتزاز ترددي دوري (مشابه لاهتزاز الشوكة الرنانة). عندما لا يكون هناك تدفق للسائل داخل الأنبوب، يكون اهتزاز أنبوب القياس متناظرًا، وتكون أطوار الاهتزاز عند طرفي مدخل ومخرج الأنبوب متطابقة تمامًا.

فرق الطور الناتج عن تدفق السوائل عندما يتدفق السائل من طرف المدخل إلى طرف المخرج داخل الأنبوب المهتز:

عندما يهتز السائل لأعلى مع أنبوب القياس، فإنه يتعرض لقوة كوريوليس التي تعيق الاهتزاز، مما يؤدي إلى تأخر في الطور عند طرف مدخل الأنبوب.

عندما يهتز السائل إلى أسفل مع أنبوب القياس، فإنه يتعرض لقوة كوريوليس التي تعزز الاهتزاز، مما يؤدي إلى تقدم الطور عند طرف مخرج الأنبوب.

يؤدي هذا الاختلاف في القوة إلى فرق في الطور بين طرفي مدخل ومخرج أنبوب القياس، ويتناسب مقدار فرق الطور طرديًا مع معدل تدفق كتلة السائل.

تُركّب مستشعرات كشف الإشارة وحسابها (مثل المستشعرات الكهرومغناطيسية) على طرفي أنبوب القياس لكشف إشارات طور الاهتزاز. يقوم جهاز إرسال مقياس التدفق بتحويل إشارة فرق الطور إلى إشارة كهربائية، ثم يحسب معدل تدفق كتلة السائل باستخدام خوارزمية مدمجة (قياس مباشر دون الحاجة إلى تعويض درجة الحرارة والضغط). في الوقت نفسه، يرتبط التردد الطبيعي لأنبوب القياس بكثافة السائل داخله، لذا يمكن حساب كثافة السائل أيضًا من خلال تردد الاهتزاز.

الميزات الرئيسية (بالإضافة إلى المعايير الفنية لمقياس التدفق)

القياس المباشر لمعدل تدفق الكتلة: على عكس عدادات التدفق الحجمي (مثل عدادات التدفق الدوامي والكهرومغناطيسي)، لا حاجة للتحويل من خلال الكثافة، لذلك تتأثر الدقة والتكرارية بشكل أقل بظروف العمل.

قابلية تطبيق واسعة للوسائط: يمكنه قياس السوائل والغازات والتدفقات متعددة الأطوار (مثل السوائل المحتوية على فقاعات والمواد المعلقة)، وهو مناسب بشكل خاص للوسائط عالية اللزوجة ودرجة الحرارة والضغط.

المزايا في المعايير التقنية: يمكن أن تصل الدقة عادةً إلى ±0.1%~±0.5%، ويمكن أن تصل قابلية التكرار إلى ±0.02%~±0.1%، بما يتوافق مع المعايير الدولية مثل ISO 9104 و ASTM D5125.