ข้อดีและข้อเสียของเครื่องวัดอัตราการไหลมวล Coriolis

เหตุใดเครื่องวัดอัตราการไหล Coriolis จึงได้รับความนิยม และมีข้อดีข้อเสียอย่างไร?

มาเริ่มกันด้วยหลักการของโคริโอลิสกันก่อน

เครื่องวัดอัตราการไหล Coriolis ทำงานอย่างไร?

อนุภาคมวล δm เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ v ผ่านท่อที่หมุนด้วยความเร็วเชิงมุม ω รอบจุดคงที่ P อนุภาคนี้มีองค์ประกอบของความเร่งสองอย่าง:
1. ความเร่งสู่ศูนย์กลาง (αr):
ขนาด: ω2r
ทิศทาง : มุ่งหน้าสู่จุด P.
2. ความเร่งของโคริโอลิส (αt):
ขนาด: 2ωv
ทิศทาง: ตั้งฉากกับ (αr)

ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน (แรง = มวล × ความเร่ง) ความเร่งแบบโคริโอลิสต้องการแรงที่สอดคล้องกันในทิศทาง αt ซึ่งกำหนดโดย 2ωvδm2ωvδm แรงนี้ถูกกระทำโดย *ท่อ* ต่อของไหล *แรงปฏิกิริยา* ที่ของไหลกระทำต่อท่อคือ Fc=2ωvδm (แรงโคริโอลิส)

องค์ประกอบมวลของไหลคือ δm = ρAΔxδm = ρAΔx (โดยที่ ρ = ความหนาแน่นของไหล, A = พื้นที่หน้าตัดของท่อ) ดังนั้น แรงโคริโอลิสส่วนเพิ่มคือ:

โดยที่อัตราการไหลของมวลที่เพิ่มขึ้น

สำหรับรูปทรงของท่อสั่นเฉพาะที่มีคุณลักษณะการสั่นสะเทือนคงที่ ΔFc จะขึ้นอยู่กับ δqm เท่านั้น ดังนั้น การวัดแรงโคริโอลิส (ΔFc) ที่เกิดจากของไหลที่ไหลโดยตรงหรือโดยอ้อม จะให้การวัดอัตราการไหลของมวล (qm) นี่คือหลักการทำงานพื้นฐานของเครื่องวัดอัตราการไหลของมวลโคริโอลิส

• สามารถวัดอัตราการไหลของมวลได้โดยตรงด้วยความแม่นยำในการวัดสูง ความแม่นยำสามารถเข้าถึง 0.1-0.5% เครื่องวัดอัตราการไหล Coriolis ถือเป็นเครื่องวัดอัตราการไหลที่แม่นยำที่สุดในโลกในปัจจุบัน

เครื่องวัดอัตราการไหลที่มีความแม่นยำที่สุดในโลก

• มีของไหลที่วัดได้หลากหลายประเภท รวมถึงของไหลที่มีความหนืดสูง เช่น เรซิน น้ำผึ้ง กาว บิทู เมน โพลิเมอร์ กาก น้ำตาล ของไหล สองเฟสที่เป็นของเหลวและของแข็ง ของไหลสองเฟสที่เป็นของเหลวและก๊าซที่มีก๊าซร่องรอย และก๊าซความดันปานกลางและสูงที่มีความหนาแน่นเพียงพอ

สามารถวัดของเหลวที่มีความหนืดสูงได้ด้วยเครื่องวัดอัตราการไหล Coriolis

• อัตราการไหลแบบกระแสน้ำวนและการกระจายความเร็วการไหลที่ไม่สม่ำเสมอที่เกิดจากท่อต้นน้ำและปลายน้ำไม่มีผลต่อประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์การไหล โดยทั่วไปแล้ว การติดตั้งเซ็นเซอร์ไม่จำเป็นต้องใช้ท่อตรง อย่างไรก็ตาม มาตรวัดการไหลส่วนใหญ่จำเป็นต้องใช้ท่อตรงทั้งต้นน้ำและปลายน้ำ เช่น มาตรวัดการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้า มาตรวัดการไหลแบบกังหัน มาตรวัดการไหลแบบกระแสน้ำวนบนถนน เป็นต้น

ไม่จำเป็นต้องใช้ท่อตรงก่อนและหลังเครื่องวัดอัตราการไหลมวล

• การเปลี่ยนแปลงความหนืดของของไหลไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อค่าที่วัดได้ เครื่องวัดอัตราการไหล Coriolis สามารถวัดของเหลวที่มีความหนืดสูง เช่น 500,000 cp
• การเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของของไหลมีผลเพียงเล็กน้อยต่อค่าที่วัดได้ เครื่องวัดอัตราการไหล Coriolis สามารถวัดของเหลวข้นที่มีความหนาแน่นสูง เช่น เยื่อกระดาษ ปูน ของเหลวข้น เป็นต้น โดยทั่วไป ความหนาแน่นของของเหลวข้นจะต้องไม่เกิน 3 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร เพื่อการวัดค่าที่ถูกต้องของเครื่องวัดอัตราการไหล Coriolis

สามารถวัดสารละลายได้หากความหนาแน่นน้อยกว่า 3 g/cm³

• มีเอาต์พุตหลายตัว ซึ่งสามารถส่งสัญญาณการไหลมวลหรือปริมาตร ความหนาแน่นของของไหล อุณหภูมิของของไหล และสัญญาณอื่นๆ ได้พร้อมกัน นอกจากนี้ยังมีพอร์ตอินพุตและเอาต์พุตดิจิทัลหลายพอร์ต และบางรุ่นสามารถใช้งานฟังก์ชันควบคุมแบบแบตช์ได้ มีเอาต์พุตความถี่ พัลส์ กระแส 4-20mA และรองรับเอาต์พุต MODUBS RTU (RS485), HART หรือ Profibus
• การวัดการไหลแบบสองทิศทาง
• การวัดอัตราการไหลที่มีแรงดันสูงซึ่งสามารถวัดสื่อที่มีแรงดันสูงได้ แม้แต่สื่อที่มีแรงดันสูงถึง 14,000 psi ถือว่าหายากที่จะสามารถทนต่อแรงดันสูงเช่นนี้ได้

สำหรับสารละลายซีเมนต์แรงดันสูง แรงดัน 40MPa ข้อต่อ 4 นิ้ว

• เครื่องวัดอัตราการไหล Coriolis นั้นเหมือนกับเครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้า ที่สามารถวัดอัตราการไหลแบบสองทิศทางได้ แต่ก่อนที่จะทำการวัดแบบย้อนกลับ จะต้องตั้งค่าพารามิเตอร์ในเครื่องส่งสัญญาณเสียก่อนจึงจะวัดอัตราการไหลแบบย้อนกลับได้

• สามารถวัดของเหลวที่มีความหนืดสูง เช่น น้ำมันดิบ น้ำมันหนัก น้ำมันดิบตกค้าง และของเหลวอื่นๆ ที่มีความหนืดสูง ก่อนหน้านี้ใช้เครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตร เครื่องวัดอัตราการไหลแบบเป้าหมาย ฯลฯ ในการวัดอัตราการไหล ปัจจุบันใช้เครื่องวัดอัตราการไหลแบบมวล Coriolis ซึ่งมีความน่าเชื่อถือสูงและให้ผลการวัดที่แม่นยำ
• เครื่องวัดอัตราการไหล Coriolis สามารถวัดของเหลวที่มีขนาดเล็กมากได้ เช่น 1 กิโลกรัม/ชั่วโมง ด้วย การวัดอัตราการไหลของมวล ที่เล็กเช่นนี้  แทบจะไม่มีเครื่องวัดอัตราการไหลอื่นใดที่สามารถทำได้
  



เครื่องวัดอัตราการไหล Coriolis ขนาดเล็กสำหรับการวัดอัตราการไหลระดับไมโคร


• เครื่องวัดอัตราการไหลมวล Coriolis สามารถวัดความหนาแน่นของของเหลวได้พร้อมกัน ช่วยให้สามารถคำนวณอัตราการไหลเชิงปริมาตรและหาอัตราส่วนของของเหลวสององค์ประกอบ (เช่น น้ำมันและน้ำที่เข้ากันไม่ได้) โดยการป้อนค่าความหนาแน่นของของเหลวทั้งสองชนิด ตัวกลาง 1 และตัวกลาง 2

เปอร์เซ็นต์ที่แสดงของเครื่องวัดอัตราการไหลของมวลคือเปอร์เซ็นต์ของตัวกลาง 1 ในตัวกลางผสม 1 และตัวกลาง 2 เปอร์เซ็นต์ที่แสดงคือตั้งแต่ O ถึง 100%

ข้อเสียของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบ Coriolis

• เสถียรภาพเป็นศูนย์ต่ำซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำของเครื่องวัดอัตราการไหล
• ไม่สามารถใช้วัดของไหลที่มีความหนาแน่นต่ำ เช่น ก๊าซความดันต่ำ หรือก๊าซความหนาแน่นต่ำได้
• ปริมาณก๊าซในของเหลวที่สูงขึ้นเล็กน้อยอาจทำให้ข้อผิดพลาดในการวัดเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
• มีความไวต่อการรบกวนจากแรงสั่นสะเทือนจากภายนอก
• ไม่สามารถใช้กับเส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่กว่านี้ได้ ปัจจุบันขนาดสูงสุดที่เราสามารถทำได้คือ มาตรวัดอัตราการไหล Coriolis ขนาด 10 นิ้ว

• การสูญเสียความดันนั้นมีมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำการวัดของเหลวที่มีความดันไออิ่มตัวสูง การสูญเสียความดันอาจทำให้ของเหลวกลายเป็นไอ และเกิดโพรงอากาศได้

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบโคริโอลิส