РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ НУЛЯ КОРИОЛИСОВОГО РАСХОДОМЕРА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УПРУГОДЕМПФИРУЮЩИХ СВОЙСТВ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

Александр Анатольевич Яушев, Павел Александрович Тараненко

Аннотация


В связи с задачей обеспечения точности и надежности измерений массового расхода
флюида кориолисовым расходомером рассматривается вопрос об интерпретации замеченной ранее в эксперименте связи между жесткостью крепления расходомера и основной наблюдаемой величиной– сдвигом фаз между колебаниями двух соответственных точек
на противоположных плечах измерительной трубки. Установлено, что в случае близости
одной из собственных частот системы«кориолисов расходомер– трубопроводы», зависящей от жесткости закрепления, к частоте резонансных колебаний, на которой работает
расходомер, наблюдается недопустимое увеличение погрешности измерений, связанное со
смещением нуля прибора. Смещение нуля кориолисового расходомера– это величина
разности фаз при нулевом расходе. Численные эксперименты, выполненные на конечно-элементной модели системы«кориолисов расходомер– трубопровод», в балочно-оболочечном приближении показали, что наблюдаемый на опыте сдвиг фаз зависит не
только от массового расхода флюида, но также и от свойств системы– наличия в окрестности рабочей частоты одной из собственных частот системы«кориолисов расходомер–
трубопроводы», зависящей от жесткости закрепления, демпфирующих свойств системы и
величины дисбаланса двух измерительных трубок. Расчетно-экспериментальным путем
установлено, что наблюдаемое смещение нуля обусловлено появлением в окрестности рабочей частоты одной из собственных частот системы«кориолисов расходомер– трубо-проводы», приводящим к увеличению более чем на два порядка разности фаз двух соот-ветствующих точек измерительных трубок на рабочей форме колебаний расходомера, рос-ту амплитуд колебаний корпуса расходомера и изменению фазы его колебаний на180°.


Ключевые слова


кориолисов расходомер; смещение нуля; метод конечных элементов; демпфирование; расчет вынужденных колебаний

Полный текст:

PDF

Литература


T. Wang R. Baker, Coriolis flowmeters: a review of developments over the past 20 years, and an assessment of the state of the art and likely future directions. Flow Measurement and Instrumentation, 2014, vol. 40, pp. 99–123. DOI: 10.1016/j.flowmeasinst.2014.08.015

Anklin M., Drahm W., Rieder A. Coriolis massflowmeters: Overview of the current state of the art and latest research. Flow Measurement and Instrumentation, 2006, vol. 17, no. 6, pp. 317–323. DOI: 10.1016/j.flowmeasinst.2006.07.004

Binulal B.R., Kochupillai J. Coriolis Flow meter: A Review from 1989 to 2014. International Journal of Scientific and Engineering Research, 2014, vol. 5, no. 7, pp. 718–723. DOI: 10.1016/j.flowmeasinst.2016.01.004

Plache K.O. Measuring mass flow using the Coriolis principle. Instrumentation: A Reader. Springer, Boston, MA, 1990, pp. 55–62. DOI: 10.1007/978-1-4613-2263-4_6

Baker R. C. Coriolis flowmeters: industrial practice and published information. Flow Measurement and Instrumentation, 1994, vol. 5, no. 4, pp. 229–246. DOI: 10.1016/0955-5986(94)90027-2

Cheesewright R., Belhadj A., Clark C. Effect ofMechanical Vibrations on Coriolis Mass Flow Meters. Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 2003, no. 1 (125), pp. 103–113. DOI: 10.1115/1.1539098

Clark C., Cheesewright R. The influence upon Coriolismass flow meters of external vibrations at selected frequencies. Flow Measurement and Instrumentation, 2003, no. 1–2 (14), pp. 33–42. DOI:

1016/S0955-5986(02)00065-1

Cheesewright R., Clark C. The effect of flow pulsations on Coriolis mass flow meters. Journal of Fluids and Structures, 1998, no. 8 (12), pp. 1025–1039. DOI: 10.1006/jfls.1998.0176

Enz S., Thomsen J.J. Predicting phase shift effects for vibrating fluid-conveying pipes due to Coriolis forces and fluid pulsation. Journal of Sound and Vibration, 2011, vol. 330, iss. 21, pp. 5096–5113.

DOI: 10.1016/j.jsv.2011.05.022.

Cunningham T.J. Zero shifts in Coriolis sensors due to imbalance. AIAA Tech. Paper, AIAA-94-1621. 1994, pp. 2409–2418. DOI: 10.2514/6.1994-1621

Cunningham T.J. Zero shifts due to non-proportional damping. Proceedings of the International Modal Analysis Conference – IMAC, 1997, vol. 1, pp. 237–243.

Kolahi K., Storm R., Rock H. Detection of zero shift in Coriolis Mass Flowmeters. Proceedings of the XVI IMEKO World Congress, 2000, vol. 6, pp. 61–66. DOI: 10.1111/j.1747-1567.1992.tb00713.x

Storm R., Kolahi K., Rock H. Model-based correction of Coriolis mass flowmeters. IEEE transactions on instrumentation and measurement, 2002, vol. 51, no. 4, pp. 605–610. DOI: 10.1109/TIM.2002.802248

Keita N.M. Contribution to the understanding of the zero shift effects in Coriolis mass flowmeters. Flow Measurement and Instrumentation, 1989, no. 1 (1), pp. 39–43. DOI: 10.1016/0955-5986(89)90008-3

Thomsen J.J., Dahl J. Analytical predictions for vibration phase shifts along fluid-conveying pipes due to Coriolis forces and imperfections. Journal of Sound and Vibration, 1989, vol. 1, iss. 1, pp. 39–43. DOI: 10.1016/0955-5986(89)90008-3

Dahl J., Thomsen J.J. Phase shift effects for fluid conveying pipes with non-ideal supports.

CD-ROM Proceedings of ICTAM 2008 (International Congress of Theoreticaland Applied Mechanics).

, pp. 1–2.

Enz S., Thomsen J.J., Neumeyer S. Experimental investigation of zero phase shift effects

for Coriolis flowmeters due to pipe imperfections. Flow Measurement and Instrumentation, 2011,

no. 1 (22), pp. 1–9. DOI: 10.1016/j.flowmeasinst.2010.10.002

Enz S. Effect of asymmetric actuator and detector position on Coriolis flowmeter and measured phase shift. Flow Measurement and Instrumentation, 2010, no. 4 (21), pp. 497–503. DOI:

1016/j.flowmeasinst.2010.07.003

Яушев А.А. Анализ влияния условий закрепления на смещение нуля кориолисового расходомера. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия«Машинострое-ние». 2017. Т. 17. №4. С. 91–98. [Yaushev A.A. [Analysis of the Influence of Fixing the Coriolis Flowmeter on Zero Point Shift]. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Mechanical Engineering Industry, 2017, vol. 17, no. 4, pp. 91–98. (in Russ.)] DOI: 10/14529/engin170409

Henry M., Yaushev A., Taranenko P. Method for Diagnosing Random Zero Shift in Coriolis Flowmeter Caused by its Mechanical Support. 2018 Global Smart Industry Conference (GloSIC). IEEE, 2018, pp. 1–6. DOI: 10.1109/GloSIC.2018.8570122


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.