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A Coriolist-Massendurchflussmesser Misst den Massendurchfluss direkt, indem es die Phasenverschiebung in vibrierenden Rohren erfasst, die durch die Coriolis-Kraft verursacht wird, die auf sich bewegende Flüssigkeit wirkt. Die Grundformel lautet F = 2m(v × ω) , wobei F die Corioliskraft, m die Fluidmasse, v der Fluidgeschwindigkeitsvektor und ω die Winkelgeschwindigkeit des vibrierenden Rohrs ist. Durch dieses direkte Prinzip entfällt die Notwendigkeit, Flüssigkeitsdichte, Temperatur oder Druck zu messen, um ein volumetrisches Signal in einen Massewert umzuwandeln, was Coriolis-Messgeräten einen inhärenten Genauigkeitsvorteil gegenüber allen Arten von Volumendurchflussmessern bei Anwendungen verschafft, bei denen sich die Flüssigkeitseigenschaften ändern. Typisch Messgenauigkeit is ±0,1 % bis ±0,5 % Messwert für Massendurchfluss und ±0,1 % bis ±0,2 % Dies macht diese Technologie zum Referenzstandard für Anwendungen in der Chemietechnik, im eichpflichtigen Verkehr, in der pharmazeutischen Chargenproduktion und in der Lebensmittelverarbeitung. Dieser Leitfaden erklärt das Funktionsprinzip ausführlich, quantifiziert die wichtigsten Leistungsparameter (Nullpunktstabilität, Druckverlust, Messgenauigkeit), verdeutlicht den Funktionsunterschied zwischen dem Durchflusssensor und dem Signalwandler und bietet einen direkten Vergleich zwischen direkter Massendurchflussmessung und volumetrischer Durchflussmessung, sodass Sie sicher die richtige Technologie auswählen können.
Das Funktionsprinzip von a Coriolist-Massendurchflussmesser basiert auf dem Coriolis-Effekt, der 1835 vom französischen Wissenschaftler Gaspard-Gustave de Coriolis entdeckt wurde. Wenn sich eine Masse durch ein rotierendes oder oszillierendes Bezugssystem bewegt, erfährt sie eine Kraft senkrecht sowohl zu ihrer Bewegungsrichtung als auch zur Rotationsachse. In einem Coriolis-Durchflussmesser erzeugt das vibrierende Rohr das oszillierende Referenzsystem und die fließende Flüssigkeit sorgt für die bewegte Masse.
Die Coriolis-Kraftgleichung lautet:
F c = 2 × m × (v × ω)
In der Praxis eines Messgeräts ist der messbare Ausgang die Phasenverschiebung zwischen der Vibration der Einlasshälfte des Durchflussrohrs und der Auslasshälfte. Die Phasenverschiebung Δt ist direkt proportional zum Massendurchfluss:
ṁ = K f × Δt
Wo ṁ ist der Massendurchfluss (kg/s), K f ist der für die Rohrgeometrie und das Rohrmaterial spezifische Durchflusskalibrierungsfaktor (bestimmt bei der Werkskalibrierung) und Δt ist die Zeitdifferenz zwischen den Signalen des Upstream- und Downstream-Bewegungssensors (Sekunden). Bei einem Durchfluss von Null vibrieren beide Sensoren in perfekter Phasensynchronisation und Δt ist gleich Null. Wenn Flüssigkeit fließt, bewirkt die Corioliskraft, dass der Einlassabschnitt hinterherhinkt und der Auslassabschnitt voreilt, wodurch eine messbare Phasendifferenz entsteht, die linear mit der Massendurchflussrate skaliert.
Die Resonanzfrequenz eines vibrierenden Rohrs hängt von der Gesamtmasse des Rohrs und der darin befindlichen Flüssigkeit ab. Da die Rohrmasse konstant und bekannt ist, ergibt die Messung der Resonanzfrequenz direkt die Flüssigkeitsdichte:
ρ = K d / f² C
Wo ρ ist die Flüssigkeitsdichte (kg/m³), f ist die gemessene Resonanzfrequenz (Hz), K d ist eine Dichtekalibrierungskonstante und C ist ein Temperaturkorrektur-Offset. Dies bedeutet, dass ein einzelner Coriolis-Massendurchflussmesser gleichzeitig den Massendurchfluss, die Flüssigkeitsdichte und (durch die Kombination dieser beiden Werte) den Volumendurchfluss und die Konzentration für binäre Flüssigkeitsmischungen misst. Diese multivariable Ausgabe von einem Gerät ohne zusätzliche Hardware ist ein erheblicher praktischer Vorteil bei Anwendungen im Chemieingenieurwesen.
Der entscheidende Unterschied bei der Coriolis-Massendurchflussmessung besteht darin, dass die Coriolis-Kraft durch die bewegte Masse und nicht durch Volumen, Druckdifferenz, Geschwindigkeitsprofil oder Turbulenz erzeugt wird. Die Messung ist also:
Verständnis Direkte Massendurchflussmessung vs. volumetrische Durchflussmessung ist die Grundlage, um die Wahl eines Coriolis-Messgeräts gegenüber einer kostengünstigeren Alternative zu rechtfertigen. Der Unterschied hat direkte Auswirkungen auf die Messgenauigkeit, die Qualität der Prozesskontrolle und die Integrität des eichpflichtigen Verkehrs.
A Volumenstrommesser (Turbine, Wirbel, elektromagnetisch, Ultraschall oder Differenzdruck) misst den Volumenstrom Q in m³/h oder Liter pro Minute. Um dies in einen Massendurchfluss ṁ umzurechnen, muss das Messgerät oder Steuersystem mit der Flüssigkeitsdichte ρ multiplizieren:
ṁ = Q × ρ
Das Problem besteht darin, dass die Flüssigkeitsdichte je nach Temperatur, Druck und Zusammensetzung variiert. Bei Wasser ändert sich die Dichte um ca 0,04 % pro °C nahe Umgebungsbedingungen – bescheiden genug, dass ein fester Dichtewert für viele Wassermessanwendungen akzeptabel ist. Bei Flüssigkeiten mit großer Temperaturempfindlichkeit der Dichte (viele Lösungsmittel, Säuren und Kohlenwasserstoffe) oder bei Gasen, bei denen die Dichte stark vom Druck abhängt, führt die Verwendung einer festen oder angenommenen Dichte zu erheblichen Massenstromfehlern. A Eine Temperaturschwankung von 10 °C in Toluol verändert seine Dichte um etwa 0,9 %. Dies führt zu einem entsprechenden Massendurchflussfehler von 0,9 % in einem volumetrischen Messgerät, das einen festen Dichtewert verwendet.
| Fehlerquelle | Volumenstrommesser | Coriolist-Massendurchflussmesser |
|---|---|---|
| Verzerrung des Strömungsprofils (vorgelagerte Rohrleitungen) | ±0,5 % bis ±2 % ohne Geradeauslauf | Nicht anwendbar (Strömungsprofil unabhängig) |
| Dichtefehler aufgrund von Temperaturschwankungen (±10 °C) | ±0,5 % bis ±1,5 % des Massenergebnisses | Nicht zutreffend (Direkt gemessene Masse) |
| Änderung der Flüssigkeitszusammensetzung (Konzentrationsschwankung) | ±1 % bis ±5 % je nach Flüssigkeit | Nicht zutreffend |
| Inhärenter Messfehler des Messgeräts | ±0,2 % bis ±1,0 % des Messwerts | ±0,1 % bis ±0,5 % of reading |
| Viskositätsempfindlichkeit | Bedeutend für Turbinen- und DP-Typen | Keine |
| Minimales Durchflussregelverhältnis | 10:1 bis 30:1 typisch | 100:1 bis 1000:1 |
Volumenstrommesser sind die richtige Wahl, wenn:
Verständnis the Unterschied zwischen Coriolis-Sensor und Durchflusswandler ist für die korrekte Spezifikation, Installation und Fehlerbehebung von entscheidender Bedeutung. Ein Coriolis-Massendurchflussmessersystem besteht aus zwei funktional unterschiedlichen Komponenten, die physisch integriert (kompakte oder integrierte Montage) oder physisch getrennt (entfernte Montage mit einem Kabel dazwischen) sein können.
Die Durchflusssensor ist das Hauptelement, das physisch mit der Prozessflüssigkeit in Kontakt kommt. Es besteht aus:
Die Signalwandler (auch Sender oder Elektronikeinheit genannt) empfängt die analogen Rohsignale von den Abnehmerspulen des Durchflusssensors und verarbeitet sie, um kalibrierte Messwerte und Prozessausgänge zu erzeugen. Zu seinen Funktionen gehören:
In der integrierten (kompakten) Konfiguration wird der Signalwandler direkt oben auf dem Durchflusssensor montiert, wodurch die Kabellänge minimiert und die Installation vereinfacht wird. In der Remote-Konfiguration wird der Konverter separat montiert – an einer Wand, einer Schalttafel oder einem Schaltschrank – und über ein spezielles Signalkabel von bis zu 10 mm mit dem Sensor verbunden 100 Meter (330 Fuß) je nach Hersteller. Eine Fernmontage ist erforderlich, wenn:
Bei der Bewertung von a Coriolist-Massendurchflussmesser Für eine bestimmte Anwendung dominieren zwei Spezifikationen die Genauigkeitsdiskussion: Messgenauigkeit (was den Fehler bei normalen Betriebsdurchflussraten bestimmt) und Null Stabilität (der die minimal messbare Durchflussrate und den Fehler bei niedrigen Durchflussbedingungen bestimmt).
Die Genauigkeit des Coriolis-Durchflussmessers wird als Prozentsatz des Messwerts (auch als Prozentsatz der Rate oder POR bezeichnet) ausgedrückt, was bedeutet, dass der Fehler proportional zur gemessenen Durchflussrate ist. Ein Meter mit ±0,1 % der Ablesegenauigkeit bei 100 kg/min hat eine absolute Unsicherheit von ±0,1 kg/min. Bei 50 kg/min ergibt die gleiche Bewertung von ±0,1 % eine Unsicherheit von ±0,05 kg/min. Dies steht im günstigen Gegensatz zu volumetrischen Messgeräten, die in Prozent des Skalenendwerts (PFS) angegeben sind und bei denen unabhängig von der tatsächlichen Durchflussrate derselbe absolute Fehler gilt, was bei niedrigen Durchflussraten zu großen prozentualen Fehlern führt.
Typische Messgenauigkeitsspezifikationen nach Stufe:
Null Stabilität (auch Nullpunktstabilität oder Nulldrift genannt) ist die maximale Schwankung der Ausgabe des Messgeräts, wenn der Durchfluss tatsächlich Null ist. Er wird in Massendurchflusseinheiten ausgedrückt (z. B. kg/h oder g/min) und stellt einen additiven Fehlerterm dar, der unabhängig von der Durchflussrate konstant ist. Die gesamte Messunsicherheit beträgt bei jeder Durchflussrate:
Gesamtunsicherheit = ±(Genauigkeit % × Durchflussrate) Nullstabilitätswert
Bei hohen Durchflussraten ist der Nullpunktstabilitätsterm im Vergleich zur prozentualen Ablesegenauigkeit vernachlässigbar. Bei niedrigen Durchflussraten wird die Nullpunktstabilität zur dominanten Fehlerquelle. Dies definiert die praktische Mindestdurchflussrate für eine bestimmte Genauigkeitsanforderung:
Minimale Durchflussrate = Nullstabilitätswert / Zielgenauigkeitsanteil
Zum Beispiel ein Coriolis-Messgerät DN25 (1 Zoll) mit einer Nullpunktstabilität von 0,2 kg/h und einer Nenngenauigkeit von ±0,1 % des Messwerts: Um eine Gesamtgenauigkeit von 1 % zu erreichen, beträgt der minimale Betriebsdurchfluss 0,2 kg/h geteilt durch 0,01 = Mindestens 20 kg/h . Unter 20 kg/h dominiert die Nullstabilität und der Gesamtfehler liegt über 1 %.
Druckverlust (permanenter Druckabfall) über dem Durchflussmesser ist eine praktische Einschränkung, die sich auf das Systemdesign, die Pumpendimensionierung und die Machbarkeit der Installation eines Coriolis-Messgeräts in einer bestimmten Rohrleitung auswirkt. Coriolis-Zähler haben von Natur aus einen höheren Druckverlust als die meisten volumetrischen Zählertypen, da der Strömungsweg durch schmale, gebogene oder eingeschränkte Rohre umgeleitet wird, die eher auf Vibrationsempfindlichkeit als auf hydraulische Effizienz optimiert sind.
Der Druckverlust in einem Coriolis-Messgerät hängt hauptsächlich von der Bohrung des Durchflussrohrs im Verhältnis zur Bohrung des Prozessrohrs, der Rohrgeometrie (U-Rohr, gerade oder Omega) und der Flüssigkeitsgeschwindigkeit ab. Der Druckverlust skaliert ungefähr mit dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit und linear mit der Flüssigkeitsviskosität bei niedrigen Reynolds-Zahlen:
| Metergröße | Nenndurchfluss | Druckverlust (Wasser) | Rohrtyp |
|---|---|---|---|
| DN6 (1/4 Zoll) | 0 bis 40 kg/h | 0,3 bis 1,2 bar | U-Rohr |
| DN15 (1/2 Zoll) | 0 bis 600 kg/h | 0,15 bis 0,8 bar | U-Rohr |
| DN25 (1 Zoll) | 0 bis 2.000 kg/h | 0,1 bis 0,6 bar | U-Rohr or straight |
| DN50 (2 Zoll) | 0 bis 15.000 kg/h | 0,05 bis 0,3 bar | Gerades oder U-Rohr |
| DN100 (4 Zoll) | 0 bis 70.000 kg/h | 0,03 bis 0,15 bar | Gerades Rohr |
Chargenkontrolle – die automatische Abgabe einer voreingestellten Flüssigkeitsmenge – ist eine der wertvollsten Anwendungen für Coriolis-Massendurchflussmesser. Die Kombination aus direkter Massenmessung, hoher Genauigkeit bei variierenden Durchflussraten und schneller Reaktionszeit macht Coriolis-Messgeräte zur Referenztechnologie für hochpräzise Chargenabfüllung in der Pharma-, Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie in der chemischen Produktion.
In einem Chargensteuerungssystem akkumuliert der Signalwandler den Massendurchflusszähler vom Beginn der Charge an. Wenn sich die kumulierte Summe dem voreingestellten Chargenziel nähert, gibt der Konverter ein Vorwarnsignal aus (normalerweise bei 85 bis 95 % der Zielmasse ), wodurch das Steuerventil oder die Pumpe den Durchfluss auf eine Rieselrate für eine feine Annäherung reduziert. Bei Erreichen der Zielmasse gibt der Konverter ein Charge-Complete-Signal aus, das das Ventil schließt oder die Pumpe stoppt. Der entscheidende Leistungsparameter für die Chargengenauigkeit ist die Wiederholbarkeit der Schließpunkterkennung, was in einem Coriolis-System typischerweise der Fall ist ±0,05 % des Chargenziels – deutlich besser als Gewichtsverlust- oder volumetrische Batch-Systeme.
Wenn das Batch-Schließsignal ausgegeben wird, fließt die Flüssigkeit, die sich bereits zwischen dem Ventil und dem Aufnahmebehälter bewegt, weiter (das Nachlauf- oder Tropfvolumen). Um dies zu kompensieren, verfügen moderne Coriolis-Signalwandler über eine Vorschaltfunktion (Abschaltvorlauf), die eine berechnete Nachlaufmasse vom Chargensollwert subtrahiert und das Schließsignal frühzeitig ausgibt. Das Nachlaufvolumen wird gemessen, über frühere Chargen gemittelt und kontinuierlich aktualisiert. Diese automatische Kompensation ermöglicht die Wiederholbarkeit von Charge zu Charge ±0,1 % oder besser auch bei hohen Füllraten.
Anwendungen in der Chemietechnik stellen das größte einzelne Marktsegment für Coriolis-Massendurchflussmesser dar, angetrieben durch die einzigartigen Anforderungen chemischer Prozesse, die andere Durchflussmesstechnologien nicht zuverlässig erfüllen können. Im Folgenden werden die spezifischen technischen Gründe und realen Anwendungsfälle erläutert.
Chemische Reaktionen laufen auf der Grundlage von Molverhältnissen ab, die direkt proportional zu den Massenverhältnissen reiner Substanzen sind. Ein von Volumenstromreglern gespeister Reaktor ist immer dann fehleranfällig, wenn die Temperatur, der Druck oder die Konzentrationsänderungen vor der Flüssigkeit die Dichte beeinflussen. Ein Coriolis-Messgerät liefert den tatsächlichen Massenfluss jedes Reaktanten und ermöglicht es dem Verhältnisregler, unabhängig von vorgelagerten Prozessschwankungen eine präzise Stöchiometrie aufrechtzuerhalten. In einem kontinuierlichen Veresterungsreaktor läuft bei 120 °C, wobei die Reaktantendichte mit der Temperatur um ±2 % variiert , ein volumetrisches Dosiersystem führt bis zu 2 % stöchiometrischer Überschuss eines Reaktanten – Rohstoffverschwendung und potenzielle Verschlechterung der Produktqualität. Ein Coriolis-System sorgt für eine exakte Genauigkeit des Massenverhältnisses ±0,2 % unter den gleichen Bedingungen.
Viele chemische Prozessflüssigkeiten sind mit den internen Komponenten herkömmlicher Durchflussmesser nicht kompatibel. Elektromagnetische Durchflussmesser erfordern eine leitfähige Flüssigkeit und sind mit Kohlenwasserstoffen nicht kompatibel. Turbinenradgaszähler verfügen über bewegliche Innenteile, die bei aggressiven Medien korrodieren oder festfressen. Wirbelzähler haben Probleme mit Bedingungen hoher Viskosität oder geringem Durchfluss. Coriolis-Messgeräte haben keine internen beweglichen Teile (die Rohrwände bewegen sich, es besteht jedoch kein mechanischer Kontakt zwischen beweglichen und stationären benetzten Teilen), und die Auswahl an benetzten Materialien ist breit gefächert:
Die simultaneous density output of a Coriolis meter enables real-time concentration measurement for binary fluid mixtures without any additional analytical instrument. By storing a density-versus-concentration calibration curve in the Signal converter, the converter automatically calculates and outputs concentration as a process variable. Established applications in Chemical engineering include:
Coriolis-Messgeräte messen den Gasmassendurchfluss nach genau dem gleichen Prinzip wie den Flüssigkeitsdurchfluss. Das vibrierende Rohr erzeugt eine Phasenverschiebung proportional zur Gasmasse, die sich pro Zeiteinheit durch das Rohr bewegt, unabhängig von der Gaszusammensetzung oder davon, ob das Gas den idealen Gasgesetzen gehorcht. Dies ist für Anwendungen im Chemieingenieurwesen von Bedeutung, weil:
| Industriesektor | Bewerbung | Gemessene Variable | Hauptvorteil vs. Alternative |
|---|---|---|---|
| Petrochemie | Steuerung des Reaktantenzufuhrverhältnisses | Massendurchfluss | Dichteunabhängig, keine Temperaturkorrektur erforderlich |
| Spezialchemikalien | Säure-/Basedosierung | Massenstromkonzentration | Keine beweglichen Teile in korrosiven Medien |
| Pharmazeutisch | API-Chargendosierung | Massentotalisierung | ±0,1 % Chargengenauigkeit, CIP/SIP-kompatibel |
| Essen und Trinken | Zuckersirupmischung | Massenstrom Brix (Konzentration) | Gleichzeitige Dichte ermöglicht Inline-Brix |
| Öl und Gas | Messung im eichpflichtigen Verkehr | Massenstromdichte | AGA- und OIML-zertifiziert, ersetzt zwei Instrumente |
| Polymerverarbeitung | Additivinjektion (hohe Viskosität) | Massendurchfluss | Viskositätsunabhängig, funktioniert über 100.000 cP |
Die performance advantages of Coriolis technology are only realized when the meter is correctly installed, commissioned, and maintained. Common installation errors account for the majority of field accuracy problems reported with Coriolis meters.
Im Gegensatz zu den meisten Durchflussmessern beeinflusst die Ausrichtung des Coriolis-Messgeräts relativ zur Schwerkraft mehrere praktische Aspekte:
Die Flow sensor relies on detecting extremely small vibration phase differences (picosecond timing differences) in the flow tubes. External forces that stress the tube geometry or introduce vibration at the tube resonant frequency directly degrade Zero stability. Installation requirements:
Coriolis-Messgeräte gehören zu den stabilsten verfügbaren Durchflussmessinstrumenten und müssen in der Regel nicht außer Betrieb genommen werden, um eine Neukalibrierung mit der für die meisten anderen Messgerätetypen erforderlichen Frequenz durchzuführen. Empfohlene Wartungspraktiken:
Die fundamental formula is F c = 2m(v × ω) , wo F c ist die Corioliskraft, m ist die Flüssigkeitsmasse, v ist die Flüssigkeitsgeschwindigkeit und ω ist die Winkelgeschwindigkeit des vibrierenden Rohrs. In praktischen Messgeräten ausgedrückt wird die messbare Leistung ausgedrückt als ṁ = K f × Δt , wobei ṁ der Massendurchfluss in kg/s, K ist f ist der bei der Werkskalibrierung ermittelte Kalibrierungsfaktor und Δt ist die Phasenverschiebung (Zeitdifferenz) zwischen den Signalen des vorgeschalteten und nachgeschalteten Abnehmersensors. Δt ist bei Nulldurchfluss Null und steigt linear mit der Massendurchflussrate. Das gleiche Resonanzrohr sorgt auch für Dichte ρ = K d /f² C , wobei f die gemessene Resonanzfrequenz ist.
Die Durchflusssensor ist das Hauptelement, das die vibrierenden Durchflussrohre, die Antriebsspule, die Aufnehmersensoren und den RTD enthält. Es wird in die Prozessrohrleitung eingebaut und steht in physischem Kontakt mit der Prozessflüssigkeit. Die Signalwandler ist die Elektronikeinheit, die die analogen Rohsignale vom Sensor empfängt, sie digitalisiert, Massendurchfluss und Dichte berechnet, Kalibrierungsfaktoren und Temperaturkompensation anwendet und die 4 bis 20 mA-, Impuls- und digitalen Kommunikationsausgänge generiert. Die beiden können physisch integriert sein (kompakte Montage) oder über ein bis zu 100 Meter langes Kabel verbunden sein (entfernte Montage). Der Durchflusssensor allein kann keine kalibrierte Ausgabe erzeugen; Der Konverter allein kann den Durchfluss ohne die physikalische Messung des Sensors nicht erkennen.
Chemische Prozesse erfordern eine massenbasierte Steuerung für stöchiometrische Genauigkeit, Produktqualität und eichpflichtigen Verkehr. A Volumenstrommesser Um die Masse zu erhalten, muss seine Leistung mit der Flüssigkeitsdichte multipliziert werden. Die Dichte ändert sich jedoch mit der Temperatur, dem Druck und der Flüssigkeitszusammensetzung – die bei chemischen Prozessen alle unterschiedlich sind. Ein Coriolis-Messgerät misst die Masse direkt und eliminiert dichtebedingte Fehler. Weitere Gründe sind: Keine beweglichen Teile in aggressiven Flüssigkeiten (kompatibel mit Hastelloy-, Titan- und Tantal-Rohrmaterialien), viskositätsunabhängige Messung (gültig von Wasser bis zu Polymerschmelzen über 100.000 cP), gleichzeitige Dichteausgabe, die eine Inline-Konzentrationsmessung ermöglicht, und ein sehr hohes Turndown-Verhältnis (100:1 bis 1000:1), das sowohl normale als auch Tropfdurchflussraten in einem Messgerät abdeckt.
Null Stabilität ist die maximale Schwankung des Massendurchflussausgangs des Messgeräts, wenn kein tatsächlicher Durchfluss vorliegt (echte Nullbedingung). Er wird in Massendurchflusseinheiten (z. B. kg/h) ausgedrückt und stellt einen additiven absoluten Fehler dar, der für alle Durchflussraten gilt, nicht nur für Null. Bei hohen Durchflussraten ist die Nullpunktstabilität vernachlässigbar. Bei niedrigen Durchflussraten wird er zum dominierenden Fehler. Die praktische minimale Betriebsdurchflussrate wird wie folgt berechnet: Nullstabilitätswert dividiert durch den akzeptablen Fehleranteil. Bei einer Nullpunktstabilität von 0,2 kg/h und einem Genauigkeitsziel von 1 % beträgt der Mindestdurchfluss beispielsweise 20 kg/h. Die Nullpunktstabilität wird durch Temperaturänderungen, externe Vibrationen bei der Rohrresonanzfrequenz, mitgerissenes Gas und Prozessdruckschwankungen beeinträchtigt.
Coriolist-Massendurchflussmessers achieve ±0,1 % bis ±0,5 % of reading für den Massendurchfluss, der auf vergleichbarer Basis für die Massenmessung besser oder gleich den besten verfügbaren Alternativen ist. Elektromagnetische Durchflussmesser erreichen ±0,2 % bis ±0,5 % des Messwerts für den Volumenstrom in leitfähigen Flüssigkeiten, erfordern jedoch eine separate Dichtemessung für die Masse. Wirbelzähler erreichen ±0,7 % bis ±1,0 % des Messwerts für den Volumendurchfluss. Turbinenradzähler erreichen ±0,25 % bis ±0,5 % des Messwerts für den Volumendurchfluss. Der Hauptvorteil von Coriolis besteht darin, dass sein Wert von ±0,1 bis 0,5 % die tatsächliche Massengenauigkeit darstellt, ohne dass eine zusätzliche Messung erforderlich ist, während alle Genauigkeitswerte volumetrischer Messgeräte mit der Unsicherheit der Dichtemessung kombiniert werden müssen, um Massengenauigkeit zu erhalten.
Druckverlust ist bei Coriolis-Messgeräten höher als bei den meisten Volumenmessgeräten, da die Durchflussrohrbohrung enger als die Leitungsbohrung ist und der Flüssigkeitsweg einer gekrümmten Geometrie folgt. Typische Werte reichen von 0,03 bis 1,2 bar bei Nenndurchflussmengen, abhängig von Zählergröße und Rohrgeometrie (U-Rohr-Ausführungen haben einen höheren Druckverlust als Geraderohr-Ausführungen). Um den Druckverlust zu verringern, kann das Messgerät gegenüber der Leitungsgröße um einen Nenndurchmesser vergrößert werden (dies verringert auch die Strömungsgeschwindigkeit und das Geräusch, erhöht jedoch den minimal messbaren Durchfluss im Verhältnis zur Nullpunktstabilität). Messgeräte sollten auf der Hochdruckseite (Auslassseite) der Pumpen installiert werden, um Kavitation zu vermeiden.
Ja. Coriolis-Messgeräte messen den Gasmassendurchfluss nach dem gleichen Prinzip wie den Flüssigkeitsdurchfluss – die Corioliskraft wird durch die Masse des in Bewegung befindlichen Gases erzeugt, unabhängig von der Gaszusammensetzung. Dies ist ein erheblicher Vorteil, da die Gasdichte erheblich mit Druck, Temperatur und Zusammensetzung variiert, was die Umrechnung von Volumen in Masse für Gase mit sich ändernden Eigenschaften unzuverlässig macht. Coriolis-Messgeräte für die Gasversorgung werden typischerweise im Vergleich zur Leitungsbohrung größer dimensioniert, um eine ausreichende Empfindlichkeit bei niedrigeren Gasmassendurchflussraten zu erreichen. Sie werden für die Spezialgasdosierung, den eichpflichtigen Hochdruck-Erdgasverkehr und die Reaktorgasmessung in der Chemietechnik eingesetzt.
Chargenkontrolle ist die automatische Abgabe einer voreingestellten Flüssigkeitsmenge, die bei Abfüll-, Dosier- und Formulierungsvorgängen verwendet wird. Ein Coriolis-Messgerät verbessert die Chargengenauigkeit durch drei Mechanismen: Die direkte Massenmessung eliminiert dichtebedingte Fehler, die sich auf volumetrische Chargensysteme auswirken; hohe Reaktionsgeschwindigkeit (Aktualisierungsraten von 100 Hz und höher) ermöglicht präzises Schließen des Ventils bei der Zielmasse; und die eingebaute Pre-Act-Funktion (Abschaltvorlauf) im Signalwandler kompensiert das Nachlaufvolumen, indem sie das Ventilschließsignal basierend auf dem erlernten Nachlaufverlauf etwas früher ausgibt. Die Wiederholbarkeit von Charge zu Charge ist bei einem Coriolis-System typisch ±0,05 % bis ±0,1 % der Zielmasse , im Vergleich zu ±0,5 % bis ±1,5 % bei Gewichtsverlust- oder volumetrischen Batch-Systemen.
Die Nullpunktdrift (Verschiebung des Messgerätausgangs bei echtem Nulldurchfluss) wird verursacht durch: Wärmegradienten im Durchflussrohr aufgrund schneller Temperaturänderungen; mechanische Beanspruchung durch Rohrleitungskräfte oder thermische Ausdehnung benachbarter Rohrleitungen; externe Vibration bei Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz des Rohrs; Mitgeführtes Gas im Flüssigkeitsbetrieb führt zu einer Kompressibilitätsdämpfung; und Prozessdruckänderungen, die die Rohrsteifigkeit verändern. Das Korrekturverfahren besteht darin, den Durchfluss vollständig zu stoppen, sicherzustellen, dass kein Ventilleck vorhanden ist, auf das thermische Gleichgewicht zu warten (5 bis 15 Minuten) und dann die Nullkalibrierungsroutine vom Signalwandler aus zu starten. Der Konverter mittelt das Nulldurchfluss-Phasenverschiebungssignal über 30 bis 300 Sekunden und speichert die neue Nullpunktverschiebung. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, sollte dies bei tatsächlicher Betriebstemperatur und -druck durchgeführt werden.
Coriolist-Massendurchflussmessers have four main limitations compared to alternatives. First, Kosten : Kosten für Coriolis-Meter 3 bis 10 Mal mehr als äquivalente elektromagnetische oder Wirbelzähler, was nur dann gerechtfertigt ist, wenn ihre Massenmessgenauigkeit, Viskositätsunabhängigkeit oder ihr multivariabler Ausgang wirklich benötigt werden. Zweitens, Druckverlust : Der eingeschränkte Durchflussweg führt zu einem höheren Druckabfall als bei den meisten anderen Zählertypen, was in Niederdrucksystemen oder schwerkraftgespeisten Leitungen problematisch sein kann. Drittens, Begrenzung der Zeilengröße : Coriolis-Messgeräte werden über DN100 (4 Zoll) sehr teuer und sind im Allgemeinen über DN200 (8 Zoll) nicht kosteneffektiv, wo Ultraschall- oder elektromagnetische Messgeräte bevorzugt werden. Viertens, Empfindlichkeit gegenüber eingeschlossenen Gasen : Selbst ein paar Prozent des in einem Flüssigkeitsstrom mitgerissenen Gases beeinträchtigen die Messgenauigkeit erheblich und können in schweren Fällen zu einem Rohrstillstand führen, wodurch die Coriolis-Technologie ohne spezielle mehrphasenfähige Designs für Zweiphasenströmungsanwendungen ungeeignet wird.