Effect of a concentrated mass on coriolis flowmetering

Summary

Usually a Coriolis mass flowmeter consists of a fluid conveying vibrating pipe segment with a reflection symmetry, on which the time delay Δτ is measured between the vibrations of two symmetrically situated cross sections. For a homogeneous pipe segment, the proportionality factorK _c between Δτ and the mass flowrate$\dot Q_m$, i.e. the calibration factor of the instrument, is independent of the nature of the flowing fluid. Fixing a concentrated massm _c at the middle of the pipe segment — as required e.g. for the purpose of a symmetric excitation of the vibration — brings about a dependence of the factorK _c on the fluid density. In the present paper the influence of the massm _c on the vibration spectrum and on flowmetering is investigated in detail for an instrument working with a straight pipe segment. It turns out that, whereas the frequency of the fundamental vibration mode is strongly influenced bym _c , the calibration factorK _c is practically independent of the massm _c , up to fairly high values compared to the mass of the fluid filled pipe segment.

Übersicht

Ein Coriolis-Durchflußmeßgerät ist üblicherweise ein von einem Fluid durchströmter schwingender Rohrabschnitt, der eine Spiegelungssymmetrie besitzt und an dem der Zeitunterschied Δτ zwischen den Schwingungen zweier symmetrisch gelegener Querschnitte gemessen wird. Für einen homogenen Rohrabschnitt ist der ProportionalitätsfaktorK _C zwischen Δτ und dem Massenstrom$\dot Q_M$, d. h. der Kalibrierungsfaktor des Instrumentes, unabhängig von der Natur des Fluids. Das Anbringen einer konzentrierten Massem _c an der Mitte des Rohrabschnittes — etwa zum Zwecke einer symmetrischen Anregung der Schwingung — hat eine Abhängigkeit des FaktorsK _C von der Fluiddichte zur Folge. In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluß der Massem _c auf das Schwingungsspektrum und die Durchflußmessung bei einem Instrument mit geradem Rohrabschnitt eingehend untersucht. Es ergibt sich, daß die Schwingungsfrequenz der Grundmode zwar stark vonm _c beeinflußt wird, der KalibrierungsfaktorK _C aber praktisch unabhängig vonm _c ist, bis zu ziemlich hohen Werten vonm _c verglichen mit der Masse des gefüllten Rohrabschnittes.