Влияние пузырьков газа на вибрационные параметры измерительных трубок кориолисового расходомера

Abstract

В связи с разработкой методики измерения параметров потоков «жидкость-газ» кориолисовыми массовыми расходомерами (КМР) предпринята попытка оценить влияние присутствия пузырьков газа на параметры колебаний измерительной трубки КМР. Разработана балочная конечноэлементная модель прямой трубки, реализованная средствами пакета MATLAB. Поток флюида описывается в ID-приближении, присутствие газового пузырька моделируется локальным (с точностью до размера конечного элемента) изменением плотности потока в месте расположения пузырька в данный момент времени. Возбуждение поперечных колебаний трубки осуществляется с помощью внешней гармонической силы, приложенной в центре трубки. Частота возбуждения задается равной частоте собственных колебаний заполненной трубки с пузырьком. Выполнена серия численных экспериментов, в которых варьировались объемная доля газовой фазы и скорость флюида. Выявлена зависимость от этих факторов обусловленного эффектом Кориолиса фазового сдвига между колебаниями плеч расходомера. Оценена погрешность определения массового расхода, обусловленная присутствием пузырьков. Проведена серия экспериментов по наблюдению пузырьковых эффектов с промышленным расходомером ДУ15. Найдено качественное согласие результатов расчетов и экспериментов. In developing a methodology for measuring the mass flow rates of liquid-gas flows by Coriolis mass flowmeters (CMF), an attempt is made to estimate the effect of the presence of gas bubbles on the observed parameters of the vibrations of the CMF measuring tube. The finite-element model CMF with a straight tube, created in MATLAB package, is presented. The fluid flow is described in the 1D- approximation, the presence of a gas bubble is modeled by a local change in the flux density at the bubble location at a given time (the size of the bubble depends on the size of the finite element). Bending vibrations of the tube are carried out by means of an external harmonic force applied at the center of the tube. The drive frequency is set equal to the modal frequency of the filled tube. A series of numerical experiments has been performed, in which the gas volume fraction (GVF) and the fluid velocity varied.