科里奥利流量测量和控制概述

科里奥利原理

1835年，法国科学家Gaspard-Gustave Coriolis阐述了在旋转的参照系下观察到移动物体偏离直线的影响。20世纪70年代，科里奥利效应开始被应用在质量流量计领域：流体流经振荡管时会导致频率、相移、振幅的改变，流经振荡管的质量流量与此变化成正比，同时流体密度可以作为次级输出。

科里奥利与其他流量测量原理的比较

其它流量计都是基于流速、体积或压差测量流量，因此实际的质量流量必须进行密度和/或温压修正。通常，直接测量质量流量显然更精准。热式质量流量计基于传感器的温差测量质量流量。然而根据热交换原理，流量计的校准取决于流体的热容量。科里奥利流量计却完全不同，它直接测量流体质量流量，无论液体或气体。此外科里奥利力流量计的最大优势是精度高、响应速度快。

当前科里奥利质量流量计市场分析

通常，科里奥利质量流量计主要应用于中高液体流量测量。在工业过程控制中应用居多，如化工厂、油气市场，以及食品饮料行业。但是低流量测量要更为复杂，且成本高昂。

mini CORI-FLOW 解决方案

科里奥利工作原理

研发 mini CORI-FLOW 系列的目标是实现结构紧凑、经济高效的迷你型质量流量计/控制器，实现（超）低流量精准的测量和控制。微型科里奥利传感器的独特设计，即使压力、温度、密度、电导率和粘度等工况变化，始终能够保持其卓越的测量性能。

紧凑型科里奥利质量流量控制器

与其它科里奥利流量计比较，mini CORI-FLOW 集成PID控制和耦合控制阀或泵，提供非常紧凑并节约成本和空间的科里奥利MFC。

气液两用

不同于某些科里奥利质量流量计，mini CORI-FLOW 也可应用于气体流量。

（超）低流量测量范围

mini CORI-FLOW 独特的传感器设计使其可精准测量流量从0.1…5g/h (1.3...66.6 mln/min N2) 到 0.3…30 kg/h (4…400 ln/min N2)。

RS232和现场总线数字通讯技术

mini CORI-FLOW 具有先进的数字技术，提供现场总线接口可选和累计、报警等附加功能。该系列仪表可根据客户要求采用RS232通讯或现场总线接口，配合各种免费软件，直接对仪表进行设置。

热式MFC的替代方案

mini CORI-FLOW 旨在实现传统MFC的简便替换。模拟或总线通讯，mini CORI-FLOW 都具有相同的空间占比和电气性能。相比热式MFC，科里奥利仪表更加精准，响应更加快速，且不受流体属性的影响。

mini CORI-FLOW™ 质量流量计

概述

mini CORI-FLOW 系列是Bronkhorst®基于科里奥利原理设计的精准紧凑型质量流量计和控制器。旨在满足低流量市场需求，全系列共三种型号，均具备“多量程”功能，流量范围从5 g/h到30 kg/h（满量程值）。用户可按需调整校准范围并保持出厂时的精度规格。因此，可减少不同范围流量计的库存，降低采购成本。该系列仪表配备坚固的IP65防护外壳，可用于ATEX-Zone 2危险区域。

卓越的科里奥利传感器

mini CORI-FLOW 系列采用形状独特的单管回路传感器，结合其它部件形成振荡系统。当流体流经振荡管时，科里奥利传感器检测相位移并将数据传输到集成PCB板，质量流量与此输出信号成严格的正比关系。科里奥利的质量测量快速、精准并且可双向测量。mini CORI-FLOW还可次级输出流体密度和温度。

应用领域

mini CORI-FLOW 仪表可应用于气/液体的流量测量或控制系统，包括但不仅限于半导体加工、燃料电池技术、食品、（石化）化工和制药行业，以及分析装置和微反应器的定量给料系统等。

流量范围

*最大量程取决于质量流量计两端的压力差，特别是用于气体测量时。请参阅本手册第6，7页的图表。

特性

• 直接质量流量测量，不受流体属性影响
• 精度高，重复性高
• 多量程：用数字接口轻松重置现场量程（有效量程比：2000:1，如M13）
• IP65设计，ATEX Cat.3, Zone 2 认证可选
• 金属密封结构
• 双向测量可选
• 额外的密度和温度输出
• 标准0…5(10) Vdc 和 0(4)…20 mA模拟及数字通讯
• 现场总线通讯可选（DeviceNet™、PROFIBUS DP、Modbus-RTU 或 FLOW-BUS）
• 报警和（批次）计数功能

M13质量流量计

液体应用

mini CORI-FLOW 适用于大多数液体并采用全金属密封结构，控制器配备Kalrez®材质的高性能阀座。

mini CORI-FLOW Mass Flow Meter with local readout module,

mounted on an optional heavy mass body

高精度

科里奥利流量计精度卓越。测量液体时，其质量流量精度优于±0.2%读数。

下图的曲线表征了M13测量液体时的精度。

mini CORI-FLOW™ 质量流量计

气体应用

相比热式质量流量仪表，科里奥利原理具有以下优势：

• 无转换系数（如基于重量单位）
• 可测量未知流体或混合介质
• 可测量（超）临界气体
• 超高精度、响应快速

测量气体时，气体质量流量精度优于±0.5%读数。下图的曲线表征了M13测量气体时的精度。

气体测量应用时，必须考量流量计和相关管道带来的压损。下页的表格图解了 mini CORI-FLOW 在不同入口压力下，若干常见气体的最大流量范围。

质量流量计尺寸

不同入口压力下气体的最大流量范围

注：

• (1) 所有气体流量的测量误差为±0.5%读数±零点稳定性
• (2) “液化”：如果流体在特定条件下液化，不建议使用；仪表测量时应避免气液转换！
• (3) 气体的最大可测流量范围会随出口端压力的上升而下降。
• (4) 同等工况下，气体流量控制器的最大流量范围约为流量计的0.75。
• 例如：P1=10 bara，P2=1 bara ，20°C，M13流量计的最大范围约为475 g/h 或 6.3 ln/min 等值空气。
• 同等工况下，M13控制器的最大范围约为0.75 * 475 = 356 g/h 或 4.7 ln/min。
• (5) 若需控制上表中相同流量范围的气体，需提高33%的入口压力（P1）（P1除以0.75）。例如：为控制475 g/h 或 6.3 ln/min 等值空气，需将入口压力从10 bara 提高到13.3 bara (P2 = 1 bara, T=20°C)。

mini CORI-FLOW™ 质量流量控制器

概述

mini CORI-FLOW 的电路板集成高度自适应的PID控制功能来快速平稳控制任何电驱控制阀。基于应用，可集成直驱阀，也可针对特殊用途安装分体阀门，如压力调节阀。液体应用中的一体式控制阀，其顶部有一排气接口，可在系统启动时轻松把空气和其它气体排空。针对液体定量配料，Bronkhorst®提供另一种替代方案来控制流量。即采用科里奥利流量计加齿轮泵，而非控制阀，因此无需对液体源加压。

热式质量流量控制器的替代方案

相比传统热式MFC，科里奥利MFC精度更高，且不受流体属性的影响。无可动部件或阻流件。此外，科里奥利传感器本质上响应速度更快。 

mini CORI-FLOW 与典型的热式MFC空间占比相同。电气规格也相同，标配模拟（0-5 Vdc / 4-20 mA）和数字（RS232）输出，可选通讯接口PROFIBUS DP、 DeviceNet 、 Modbus-RTU 或FLOW-BUS。科氏MFC外壳坚固且带IP65防护，有ATEX-Zone 2认证可选。PN100压力等级的控制阀有常闭(nc)或常开(no)可选。

一体式控制阀可选：

• V10I: 气体流量控制阀 (nc)
• V11I: 气体流量控制阀 (no)
• V14I: 液体流量控制阀 (nc)

流量范围

* 最大流量范围取决于前后两端的压差，特别是测量气体时。

应用领域

mini CORI-FLOW 流量计/控制器可用于工业环境（包括可选的ATEX Cat.3 Zone 2）、实验室和OEM：

• 试验工厂
• 燃料电池技术
• 半导体加工
• 食品&医药行业
• 分析装置
• 微反应器的液体定量给料系统
• 等离子体表面技术
• （石油）化工行业

特性

除上述特性，mini CORI-FLOW 控制器还具有以下特点：

• 快速稳定的控制
• 集成PID控制的电子部件
• 非常紧凑的设计：与热式MFC空间占比相同
• 外部金属密封；Kalrez®材质柱塞阀座

M14V14I 质量流量控制器

mini CORI-FLOW™ 质量流量控制器

质量流量控制器压损

经验表明，液体流经控制阀的压差（ΔP）至少是系统总ΔP的50%，气体的压差最好更高（约75%）。

紧密耦合控制阀

对于控制应用，一体式控制阀MFC通常是首选，因为该解决方案紧凑和经济。然而，分体式控制阀有时更实用、更具技术优势。可能是标准的直接作用阀、电磁阀或适合高压差应用的先导阀。

控制性能

mini CORI-FLOW MFC具有高度稳定的控制输出且响应快速；请参阅随设定值变化的典型响应曲线。

由于传感器的极速响应（50...200 msec），从而实现超速控制，如定量给料应用。更多资讯请洽我司服务团队。

质量流量控制器尺寸

带压力调节阀的质量流量计

mini CORI-FLOW™ 流量计搭配控制泵的液体定量给料系统

某些流量控制的替代方案

某些应用中无法（不推荐）使用控制阀，如液体容器无法受压时。Bronkhorst®提供与科里奥利流量计紧密耦合的无脉冲齿轮泵、HPLC泵或隔膜泵的替代方案。

液体定量给料系统

mini CORI-FLOW 定量给料系统由科里奥利流量计、齿轮泵和连接部件组成。此外，Bronkhorst®还提供电气和机械接口，测试并优化PID控制器。

全系列的泵适合极低到很高的流量范围、高压和腐蚀性流体。除模拟通讯外，也可采用RS232或现场总线接口进行数字通讯。通过数字接口可轻松重置流量范围，其控制量程比可达1:2000!

特性

• 设计简便紧凑，易于使用
• 无需加压液体源
• 泵控由流量计可调PID控制器的电压输出信号实现
• 完整的给料系统，尺寸小巧
• 直接质量流量测量/控制（非体积流量）
• 精度高、稳定性高（几乎无脉冲）
• 响应报警保护以防空转对泵的损坏。
• 流量设定可通过：模拟信号{0…5(10) V / 0(4)...20 mA} 或数字通讯（RS232、PROFIBUS DP、DeviceNet™、Modbus-RTU或 FLOW-BUS）

液体定量给料系统由mini CORI-FLOW 质量流量计和紧密耦合齿轮泵组成。

mini CORI-FLOW™ 应用

气/液体的前体输送

沉积过程中的流体前体，无论气相或液相，都必须控制精准。 mini CORI-FLOW 系列高精度MFC专为严苛应用量身打造。得益于“多量程”可调功能，OEM客户能够大大减少备品备件，实现降本增效。

mini CORI-FLOW 添加剂给料系统

很多应用需要跟随主站通过比例测量和控制实现紧凑、精准的添加剂定量配料。 mini CORI-FLOW 可轻松搭配自主工作系统实现此功能，无需额外的电脑硬件和软件。下面的系统配置，通过FLOW-BUS事先设定好主从控制比例，添加剂流量即可随主流量变化而自动调整。集成U/f转换器的泵将输出电压转换为旋转速度，以达到所需流量。

比例控制：从站随主站的比例可调

mini CORI-FLOW 用作批量计数器

mini CORI-FLOW 测量流量，集成PID控制器可控制比例阀。设定值可通过其自带的模拟信号或数字通讯（RS232 或 fieldbus）来设置。所需的批量可编辑为集成计数器的极限值。每个批次后，可通过仪表按钮、外部开关或数字接口复位流量计。达到计数器极限值时，mini CORI-FLOW 将关闭阀门直到下次复位。数字集成功能使用户能够自定义高精度、快速、重复性好又紧凑的批量/配料系统。针对超快的批量配料，可搭配截止阀结合限流针阀来实现。

批量控制，带就地读取/控制模块可选

mini CORI-FLOW™ 应用

超临界气体测量与控制

二氧化碳（CO2）难以测量是因其液相、气相和临界状态无法确认。例如，当温度>31.1°C，压力约73.8 bara的工况下CO2就处于临界状态。随着压力或温度的变化，密度(ρ)和热容比(Cp)等物理特性急剧变化，因此基于热式原理的精准质量流量测量变得非常困难。

mini CORI-FLOW 解决方案，基于真正的质量测量，与被测介质的物理属性无关。

测量真正的质量流量，不管流体是气相、液相或介于气液之间的临界状态。相关经验证明，该测量原理非常准确可靠。针对控制应用，Bronkhorst®提供金属密封流量计搭配压力调节阀的解决方案。更多定制方案请联系我们。

mini CORI-FLOWTM 搭配压力调节阀

CORI-FILL: 紧凑型流体配料组件

mini CORI-FLOW 或 CORI-FLOW 系列MFM搭配控制阀或（齿轮）泵即可实现紧凑型流体定量配料系统。只需组装好流体组件并上电，MFM内置的PID控制器将优化阀或（齿轮）泵的控制，配料剂量即刻开始。在操控模块（或遥控PC）输入目标流量或批量即可实现质量定量给料，不受环境温度、背压影响。集成CORI-FILL技术，科里奥利MFM的累加器能够高精准地批次剂量，确保执行器基于批量达成即刻响应。配备以下组件即可实现上述目标：

• 流量计
• 阀/泵
• 批量计数模块/PLC
• 相关软件

只需CORI-FILL ，即可提供所有上述功能，无需对硬件进行复杂的编程。

应用

CORI-FILL已成功应用于添加剂如芳香剂、调味剂、色素及消毒液(H2O2)的配料剂量。

如需宣传册，可登陆 www.cori-fill.com 下载。

技术参数

流量范围

机械部件

性能参数

电气性能

校准

上述参数基于20°C工况。技术参数如有变更，恕不另行通知。

配电磁阀的质量流量计

选型表