ISO 10790:1994
(Main)Measurement of fluid flow in closed conduits — Coriolis mass flowmeters
Measurement of fluid flow in closed conduits — Coriolis mass flowmeters
Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées — Débitmètres massiques à effet Coriolis
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I NTE RNATI ON AL
IS0
STANDARD 10790
First edition
1994-1 0-01
Measurement of fluid flow in closed
conduits - Coriolis mass flowmeters
Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées - Débitmètres
massiques à effet Coriolis
Reference number
IS0 10790:1994(E)
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IS0 10790:1994(E)
Contents
Page
1 Scope . 1
2 Normative reference . 1
3 Definitions . 1
4 Principle of operation . 2
5 Coriolis mass flowmeter selection . . 3
6 Inspection and testing . 4
7 Layout and installation . 4
8 Meter performance . 5
...
9 Calibration . 6
..
10 Safety . 6
Annexes
A Calibration techniques . 7
B Bibliography . 12
0 IS0 1994
All rights reserved . Unless otherwise specified. no part of this publication may be
or utilized in any form or by any means. electronic or mechanical. including
microfilm. without permission in writing from the publisher .
International Organization for Standardization
Case Postale 56 CH-1211 Genève 20 Switzerland
Printed in Switzerland
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0 IS0 IS0 10790:1994(E1
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through IS0
technical committees. Each member body interested in a subject for
which a technical committee has been established has the right to be
represented on that committee. International organizations, governmental
and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. IS0
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard IS0 10790 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 30, Measurement of fluid flow in closed conduits, Subcommittee
SC 12, Dynamic mass flow measurement.
Annexes A and B of this International Standard are for information only.
iii
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lo IS0
IS0 10790:1994(E)
I nt roduct ion ~
This International Standard has been prepared as a guide for tho e con-
cerned with the testing, inspection, installation, operation and Cali ration
of Coriolis mass flowmeters (Coriolis mass flowmeter assemblies) or any
kind of fluids. i
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INTERNATIONAL STANDARD 0 ISO IS0 10790:1994(E)
closed conduits -
<
flowmeters or for terms the meaning of which might
be usefully recalled.
Standard defines the application cri-
3.1 Coriolis mass flowmeter: Flowmeter which
mass flowmeters and discusses ap-
regarding the fluids to be uses the interaction between the mass flow of the
fluid and the oscillations of the vibrating conduits for
mass flowmetering purposes.
The Coriolis mass flowmeter consists of a primary
device and a secondary device.
ithin certain limiting conditions to gases, mixtures
3.2 primary device (flow sensor): Mechanical as-
sembly consisting of a vibrating conduit, vibration
drive system, measurement sensor(s), supporting
structure and housing.
3.2.1 vibrating conduit: Oscillating tube(s) through
which the fluid to be measured flows.
3.2.2 vibration drive system: Means for inducing
d Normative reference
the oscillation of the vibrating conduit.
3.2.3 measurement sensor(s): Sensor(s) to monitor
oscillations and to detect the effect of the Coriolis
force.
3.2.4 supporting structure: Support for the vibrat-
ing conduit.
of IEC and IS0 maintain registers of currently 3.2.5 housing: Environmental protection for the vi-
brating conduit(s), vibration drive and sensor.
The user should consider whether the housing should
also provide secondary containment.
- Vocabulaty and symbols.
3.3 secondary device (transmitter): Electronic
9 Definitions control system providing the drive and transforming
the signals from the primary device to give meaningful
or the purpose of this International Standard the output(s) of mass flow and possibly other parameters.
efinitions given in IS0 4006 apply. The following It also provides corrections derived from parameters
d
clefinitions are given only for terms used for Coriolis such as temperature.
1
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Q IS0
IS0 10790:19r(E)
I
3.4 flowrate: Quotient of the quantity of fluid pass- ciple is shown in figure 1. A particle of mass 6m slides
cross-section of a conduit and the with constant velocity v in a tube T which is rotating
is quantity to pass through this sec- with angular velocity w about a fixed point P. The
tion. particle acquires two components of acceleration:
4,: Flowrate in which the a) a radial acceleration a, (centripetal) equal to w2r
is expressed as a mass. and directed towards P;
3.5 sensor calibration factor: Numerical factor(s) b) a transverse acceleration a, (Coriolis) equal to
unique to each primary device, which enables the 2wv at right angles to a, and in the direction
primary and sectndary devices to be matched. shown in figure 1.
To impart the Coriolis acceleration a, to the particle, a
3.6 zero insta ility: Magnitude of the irregular out-
force of magnitude 2wv6m is required in the direction
put signal at zer flow.
I l
of a,. This comes from the conduit. The reaction of
this force back on the conduit is the Coriolis force
3.7 flashing: dhenomenon which occurs when the
Fc = 2wv6m.
line pressure falls to or below the vapour pressure of
of pressure be-
the liquid, often ;due to local lowering
From this illustration it can be seen that when a fluid
cause of an increase in the liquid velocity.
of density p flows at constant velocity v along a
conduit rotating as in figure 1, any length Ax of the
3.8 cavitation: Phenomenon related to and follow-
conduit experiences a transverse Coriolis force of
t e pressure recovers and the vapour
ing flashing if
magnitude AFc = 2ovpAAx, where A is the cross-
bubbles collaps (implode), potentially causing dam-
sectional area of the conduit interior. Since the mass
age. i
flowrate 64, can be expressed as
Cavitation will c$use a measurement error and can
damage the prihary device.
we then have that
4 Principle
f operation
AFc = 206q,Ax
4.1 General
Hence we see that (direct or indirect) measurement
Coriolis mass flc dmeters operate on the principle that of the Coriolis force exerted by the flowing fluid on a
inertia forces ar generated whenever a particle in a rotating tube can provide a measure of the mass
rotating body M les relative to the body in a direction flowrate. This is the basic principle of the Coriolis
toward or away 'om the centre of rotation. This prin- mass flowmeter.
at
ar-
-____-.
Figure 1 - Generation of Coriolis force
2
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d IS0
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Coriolis mass flowmeters,
5.2 Physical installation
forces through continuous
a) the space required for the Coriolis mass
motion is not practical and instead the necess-
ry forces are generated by oscillating the vibrating flowmeter installation, including provision fgr ex-
ternal prover or master-meter should in situ cali-
onduit. The smallest driving force required to keep
bration be specified;
vibration is at, or close to, a natural fre-
b) the class and type of pipe connections and ma-
filled conduit. In most meters the flow
terials, and the dimensions of the equipment to
at two points and vibrated at a pos-
be used;
the two anchors, this giving
rotations of the two halves
c) hazardous area classification;
be of looped or
traight design.
d) climatic and environmental effects on the sensor,
the phases of the relative e.g. humidity, corrosive atmospheres, mechanical
shock, vibration and electromagnetic field.
are identical, but
hen flow is present Coriolis forces act to produce a
econdary twisting vibration which results in a small
hase difference in the relative motions at the sensing
5.3 Application and fluid property effects
oints.
operating flowrates and whether flow is
unidirectional or bidirectional, continuous, inter-
mittent or fluctuating;
otion and forced vibration are present. When there
properties of the metered fluids, including vis-
cosity, density, vapour pressure, two-phase flow
and corrosiveness;
.2 Practical implementation
effects of corrosive additives or contaminants on
the meter and the quantity and size of foreign
ue to the nature of a Coriolis mass flowmeter, the
matter, including abrasive particles, that may be
rimary device requires the secondary device to pro-
carried in the liquid stream;
B
vide the drive and process the subsequent signal. This
theans that the primary element will have an associ-
range of operating temperatures;
ted sensor calibration factor, usually supplied by the
range of operating pressures and whether the
anufacturer. This sensor calibration factor has to be
pressure on the liquid is adequate to prevent
atched with the secondary device when combining
I new primary and secondary device. Additional coef- cavitation and flashing;
ficients must be entered if density or volume outputs
the pressure loss which will result from the flow
re required. All the outputs are usually scaled separ-
of the process fluid through the primary device
a tely.
and whether this is acceptable.
$ Coriolis mass flowmeter selection
5.4 Secondary device
he prime requirement of the metering systems is
it shall measure mass flow with the specified
a) electrical, electronic, climatic and safety compati-
Consideration shall be given to, and the
bility;
anufacturer should specify, the following points.
b) required output options;
$.l Accuracy
c) ease and security of programming;
compliance of the intended installation and oper-
ating conditions compared with the manufac- d) outputs with adequate stability and response
I turer's published data; times;
4) the calibration method and frequency.
e) output(s1 for indicating system errors.
3
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7.2 Full pipe requirement
6 Inspection and testing
The primary device shall be mounted in such a pos-
As Coriolis mass flowmeters are an integral part of
ition that it will be completely filled with the fluid be-
the process piping (in-line instrumentation), it is es-
ing metered, as otherwise the measuring
sential that the instrument be subjected to testing
performance of the instrument will be impaired. The
procedures similar to those applied to other in-line
manufacturer shall state what provisions if any are
equipment.
required to purge or drain trapped gases or liquids
In addition to the instrument calibration/performance from the instrument.
checks, the following optional tests may be per-
formed to satisfy the mechanical requirements:
7.3 Orientation
- dimensional check;
Solids settlement, plugging, coating, trapped gas or
- hydrostatic test, in accordance with a traceable
trapped condensate can affect the meter perform-
standard, as specified by the customer;
ance. Whether the primary device should be mounted
vertically or horizontally depends on the layout of the
- radiographic and/or ultrasonic examination of the
vibrating conduit and the application.
primary device to detect internal defects (i.e.
inclusions) and verify weld integrity.
7.4 Flow conditioninglstraight length
Results of the above tests shall be presented in cer-
requirements
tified reports, when requested.
The performance of a Coriolis mass flowmeter is
In addition to the above reports, the following certifi-
usually not affected by fluid swirl and non-uniform
cates shall be available at final inspection:
velocity profiles induced by upstream and down-
stream piping configurations. No special straight pip-
- material certificates, for all pressure-containing
ing lengths are normally required. However, good
parts;
piping practices shall at all times be observed.
- certificate of conformance (electrical area classi-
fication);
7.5 Valves
- certificate of performance;
Valves upstream and downstream of a Coriolis mass
flowmeter, installed for the purpose of isolation and
- calibration test results.
zero setting, can be of any type, however, they should
provide tight shutoff. Control valves in series with a
Coriolis mass flowmeter should be installed down-
stream, in order to maintain the highest possible
7 I Layout and installation
pressure in the flowmeter and thus reduce the chance
of cavitation or flashing.
7.1 General
7.6 Cleaning
The manufacturer shall state the preferred installation
For certain applications (e.g. hygienic services), pro-
arrangement and any restrictions that apply.
visions to clean the Coriolis mass flowmeter in situ
shall be provided.
The installation should be designed to provide a
maximum operating life. If needed, strainers, filters,
Cleaning can be accomplished by
airlvapour eliminators or other protective devices
should be provided upstream of the meter to remove - mechanical means (pigging or ultrasonic);
solids or vapours that could cause premature wear or
measurement error. - hydrodynamic means;
The installation meay provide facilities for calibrating - sterilization;
each meter, and if so should be capable of duplicating
normal operating conditions at the time of calibration. - chemical or biological means.
4
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4J IS0
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-1.7 Pulsations and vibrations 8 Meter performance
he manufacturer should specify the operating res-
8.1 Fluid parameters
nant frequency range of his instrument to enable
of possible influences of process or other
8.1.1 Density and viscosity effects
xternal mechanically imposed frequencies.
The Coriolis measurement principle is to the first ap-
he manufacturer's recommendations shall be ob-
proximation not density- or viscosity-dependent.
erved regarding
However, wide variations in viscosity or density can
influence the performance of a Coriolis mass
application of pulsation dampers;
flowmeter.
application of vibration isolators/flexible con-
8.1.2 Multiphase flow
nections;
Liquid mixtures and mixtures of solids in liquids can
t mounting/clamping of the instrument.
be measured satisfactorily in certain application.
Multiphase applications involving free gas can cause
additional measurement errors and in some cases can
stop operation.
j.8 Cavitationlflashing
8.1.3 Influence of process fluid
cavitation and flashing in a Coriolis mass
Erosion, corrosion and coating of the vibrating conduit
(and immediately upldown stream thereof)
can cause additional measurement errors.
ust at all times be avoided, as they impair the ac-
integrity of the flowmeter.
8.2 Process parameters
ARNING - Because of the relatively high fluid
elocities in Coriolis mass flowmeters, local dy-
8.2.1 Temperature effects
pressure loss inside the meter can lead to
Temperature changes affect the output of the primary
device. Compensation for this effect is usually incor-
porated in the secondary device.
8.2.2 Pressure effects
j.9 Pipe stress and torsion
Static pressure changes can affect the accuracy of the
the primary device will be subjected to axial, bending
primary device. As this is a minor effect, compen-
nd torsional forces during operation. Changes in
sation is not normally applied.
these forces as a result of process temperature and
1 ressure variations can affect the performance of the
8.2.3 Vibration/acceleration effects
oriolis mass flowmeter. Care should be taken with
i damping arrangements.
The primary device can be sensitive to mechanical,
hydraulic and acoustic vibration. See 7.7.
spoolpiece equal in size to the Coriolis mass
should be used during the construction
8.2.4 Pulsation effects
new piping unit. This prevents excessive
being exerted on the Coriolis mass
Pulsating flow may affect the performance of a
during assembly of the pipework.
Coriolis mass flowmeter.
8.3 Zero adjustment
4.10 Cross-talk between primary devices Zero instability (see 3.6) introduces systematic bias
into meter output. The Coriolis mass flowmeter zero
should be adjusted after initial installation or any sub-
I two or more Coriolis mass flowmeters are to be
sequent change to the installation. The zero of some
ounted close together, the manufacturer should be
meters may require adjustment at the process tem-
onsulted for methods for avoiding cross-talk and in-
between the primary devices. perature, pressure and density. Inadequate compen-
t,erference +
5
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sation for temperature effects on the elasticity of the
10.1 Mechanical aspeots
vibrating conduit can contribute to this error. It is rec-
ommended that the zero be checked each week dur-
10.1.1 Mechanical stress
ing the first month of operation. If the change in zero
is small, then the frequency of checking can be re- The meter should be designed to withstand all loads
originating from the conduit system, temperature,
duced.
pressure and vibration. The user must respect the
In addition to zero instability, zero offsets can occur
design limitations of the primary element at all times.
caused by the effects of temperature, pressure etc.
All meters shall be hydrostatically tested at 1,5 times
Manufacturers should specify how to check and ad-
the rated operating pressure to ensure that they will
just the zero point, and the recommended intervals
withstand the pressures encountered during use.
between checks.
10.1.2 Erosion
Fluids can cause erosion within the conduits due to
solid particles or cavitation under flowing conditions.
9 Calibration
The effect of erosion is installation-dependent and
must be assessed on an individual basis.
The calibration of a Coriolis mass flowmeter is similar
to the calibration of any other flowmeter. The cali-
10.1.3 Corrosion
bration consists of comparing the output of the meter,
either analog or digital, with a suitable standard of
Corrosion, including galvanic corrosion, of the wetted
higher accuracy.
materials can adversely affect the operating life of the
As the Coriolis mass flowmeter is a mass flow device,
primary device. Care should be taken when selecting
wherever possible calibration should be carried out
the material of construction to ensure that the pro-
a mass or gravimetric standard (see
against
cess fluids, including materials used for cleaning the
IS0 4185). Mass comparison should be used at all
piping, are compatible with the materials of con-
times where practical.
struction. Special attention should be given to cor-
rosion and galvanic effects in no-flow or empty
Calibration against a volume standard (see IS0 831 6),
All process-wetted materials must
conduit conditions.
combined with density determination, may be needed
be specified.
for many applications, especially for field calibrations.
The errors introduced by this method have to be
10.2 Housing design
carefully assessed. A master-meter should be used
carefully, to ensure stability of the master and to avoid
If the vibrating conduit of the Coriolis mass flowmeter
interference between the master and the meters un-
were to fail, the housing containing the conduit can
der test.
be exposed to unfavourable conditions whi
...
NORME
IS0
I N T E R NAT I O N A L E
10790
Première édition
1994-1 0-01
Mesure de débit des fluides dans les
conduites fermées - Débitmètres
massiques à effet Coriolis
Measurement of fluid flow in closed conduits - Coriolis mass flowmeters
Numéro de référence
IS0 10790:1994(F)
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IS0 10790:1994(F)
Sommaire
Page
1 Domaine d'application . 1
2 Référence normative . 1
3 Définitions . 1
4 Principes de fonctionnement . 2
5 Choix du débitmètre massique à effet Coriolis . 3
6 Vérifications et essais . 4
7 Disposition et installation . 4
8 Caractéristiques de fonctionnement des débitmètres . 5
9 Étalonnage . :. . $.' . . :.: .: . 1 Q
10 Sécurité . 6
Annexes
A Techniques d'étalonnage . . . 8
B Bibliographie . 13
O IS0 1994
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut etre reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord
écrit de l'éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 CH-1 21 1 Genève 20 Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
0 IS0
IS0 10790:1994(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d'organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
I'ISO. Chaque comité membre intéressé par une
comités techniques de
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I'ISO participent également aux travaux. L'ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale IS0 10790 a été élaborée par le comité technique
ISOflC 30, Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées,
sous-comité SC 12, Mesure dynamique du débit-masse.
Les annexes A et B de la présente Norme internationale sont données
uniquement à titre d'information.
...
111
---------------------- Page: 3 ----------------------
La présente Norme internationale donne des indications relatives à la
conception, aux essais, au contrôle, à l'installation, à la mise en service
et à l'étalonnage des débitmètres massiques à effet Coriolis (ensembles
de débitmètres massiques à effet Coriolis) utilisés pour mesurer le débit
de tous types de fluides.
---------------------- Page: 4 ----------------------
ORME INTERNATIONALE 0 IS0
IS0 10790: 1994( F)
liesure de débit des fluides dans les conduites
srmées - Débitmètres massiques à effet Coriolis
Domaine d'application
3 Définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale,
présente Norme internationale définit les critères
I'ISO 4006 s'appliquent.
Ailisation des débitmètres massiques à effet les définitions données dans
à prendre en Les définitions qui suivent ne sont données que pour
violis et détermine les indications
les termes spécifiques des débitmètres à effet
mpte en ce qui concerne les fluides à mesurer,
Coriolis ou pour les termes dont il est utile de rappeler
istallation, les performances et le fonctionnement
le sens.
! ces débitmètres.
présente Norme internationale est de portée gé-
3.1 débitmètre massique à effet Coriolis: Débit-
à la mesure des
'rale. Elle s'applique principalement
mètre utilisant la relation entre le débit-masse d'un
uides, mais aussi dans certaines conditions, des gaz
fluide et les oscillations des conduites vibrantes pour
des mélanges liquidelgaz ou liquide/solide.
calculer le débit-masse.
)TE 1 De nombreux débitmètres massiques à effet
Le débitmètre massique à effet Coriolis se compose
riolis permettent également de mesurer la masse volu-
d'un élément primaire et d'un élément secondaire.
que. II est conseillé aux utilisateurs de tels instruments
s'adresser directement aux constructeurs pour obtenir
3.2 élément primaire (capteur de débit): Partie
vantage d'informations sur la précision de mesure et les
mécanique se composant d'un conduit de vibration,
Icédures d'étalonnage, le calcul du volume, ou tout autre
d'un générateur de vibrations, d'un (de) capteur(s) de
Iblème relatif à la masse volumique.
contrôle de fréquence, d'une structure support et
d'une enveloppe.
3.2.1 conduit de vibration: Tube oscillant dans le-
quel s'écoule le fluide à mesurer.
Référence normative
3.2.2 générateur de vibrations: Système d'induc-
tion des oscillations du conduit vibrant.
norme suivante contient des dispositions qui, par
ite de la référence qui en est faite, constituent des
3.2.3 capteurM de contrôle de fréquence:
;positions valables pour la présente Norme interna-
Capteur(s1 enregistrant les oscillations de façon à dé-
nale. Au moment de la publication, l'édition indi-
tecter les effets de la force de Coriolis.
ée était en vigueur. Toute norme est sujette à
lision et les parties prenantes des accords fondés
r la présente Norme internationale sont invitées à 3.2.4 structure support: Support du conduit vibrant.
:hercher la possibilité d'appliquer l'édition la plus
:ente de la norme indiquée ci-après. Les membres
3.2.5 enveloppe: Protection contre les effets de
la CE1 et de I'ISO possèdent le registre des Nor-
l'environnement des conduits vibrants, du générateur
?s internationales en vigueur A un moment donné.
de vibrations, et du capteur.
3 4006:1991, Mesure de débit des fluides dans les L'utilisateur devra décider si le boîtier doit aussi as-
nduites fermées - Vocabulaire et symboles. surer une protection de confinement secondaire.
1
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3.3 élément secondaire (transmetteur): Système par implosion, risquant d'entraîner des dégâts méca-
niques.
de commande électronique qui inclut le circuit d'exci-
tation et transforme les signaux reçus de l'élément
La cavitation se traduira, au niveau du débitmètre, par
primaire en un signal de sortie directement propor-
une erreur de mesure et elle est susceptible d'en-
tionnel au débit-masse (et éventuellement à d'autres
dommager l'élément primaire.
paramètres). Il assure un certain nombre de correc-
tions en tenant compte de paramètres tels que la
température.
4 Principes de fonctionnement
débit: Quotient de la quantité de fluide traver-
3.4
sant une section de conduite par le temps mis par 4.1 Généralités
cette quantité pour passer à travers cette section.
Le débitmètre massique à effet Coriolis fonctionne
3.4.1 débit-masse, qm: Débit dans lequel la quantité
sur le principe que des forces d'inertie sont générées
de fluide traversant le débitmètre est exprimée en
chaque fois qu'une particule d'un corps en rotation se
masse.
déplace soit vers le centre de la rotation, soit dans la
direction opposée. Ce principe est illustré à la
3.5 coefficient d'étalonnage du capteur: Facteur
figure 1. Une particule de masse 6m s'écoule à vitesse
numérique spécifique à un élément primaire et per-
constante v dans un tube T tournant à la vitesse an-
mettant la mise en adéquation des éléments primaire
gulaire w autour d'un point fixe P. La particule est
et secondaire.
soumise à une accélération formée de deux compo-
santes:
3.6 instabilité du zéro: Amplitude du signal irrégu-
lier de sortie lorsque l'écoulement est inexistant.
a) accélération radiale a, (centripète) égale à W*Ï et
dirigée vers le point P;
3.7 vaporisation rapide: Phénomène apparaissant
lorsque la pression à l'intérieur des conduits vibrants
b) accélération transversale 4 (de Coriolis) égale à
à la tension de vapeur du
devient inférieure ou égale
~WV, perpendiculaire à ar et orientée dans la di-
liquide. Ce phénomène résulte souvent d'une perte
rection indiquée sur la figure 1.
de pression locale due à une augmentation de la vi-
Pour que la particule soit soumise à l'accélération de
tesse du liquide.
Coriolis q, une force de grandeur 2wv6m doit s'exer-
3.8 cavitation: Phénomène lié à la vaporisation ra- cer dans la direction de 4. Cette dernière provient du
pide et qui suit cette dernière dans le cas où la pres- conduit. La réaction de cette force sur le conduit est
sion augmente et que les bulles de vapeur s'écrasent la force de Coriolis, F, = 2wv6m.
or-------
Figure 1 - Génération de la force de Coriolis
2
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4 tso
IS0 10790:1994(F)
orsqu'un fluide de masse volumique p s'écoule à vi- d'excitation et de traitement du signal. Cela signifie
t sse constante v dans un conduit en rotation, que l'élément primaire est caractérisé par un coeffi-
4
oomme indiqué sur la figure 1, toute longueur Ax du
cient d'étalonnage, généralement indiqué par le fabri-
onduit est soumise à une force transversale de cant. Ce coefficient d'étalonnage doit être adapté à
oriolis, d'amplitude AFc = 2ovpAAx, où A est l'aire l'élément secondaire lorsqu'on lui raccorde un élé-
e section transversale du conduit. Étant donné que
ment primaire neuf. D'autres coefficients peuvent
I débit-masse 64,
être nécessaires si l'élément secondaire comporte
i
des sorties masse volumique ou volume. Les diffé-
~ 6-$m=pvA
rentes sorties sont généralement étalonnées séparé-
ment.
il en découle que
AFc = 2064,Ax
5 Choix du débitmètre massique à effet
Coriolis
de la force de Coriolis
du fluide sur le tube en ro-
L'objectif premier du système de mesure est d'assu-
le débit-masse. C'est le
rer le mesurage du débit-masse avec la précision re-
fondamental de fonctionnement du débitmè-
cherchée. Les points suivants doivent être respectés
à effet Coriolis.
et spécifiés par le constructeur:
ans les débitmètres massiques à effet Coriolis
5.1 Précision
actuellement, la génération des for-
mouvement continu de rotation n'est
a) conformité de l'installation et des conditions de
est remplacée
fonctionnement aux données publiées par le
constructeur;
b) méthode d'étalonnage et fréquence des étalon-
nages.
5.2 Installation matérielle
a) spécification de l'espace nécessaire à l'installation
du débitmètre massique à effet Coriolis et des
moyens d'étalonnage sur place;
boucles.
b) classe et type des raccords de tuyauterie, de
Lorsqu'il n'y a pas d'écoulement, les phases des dé- même que matériaux et dimensions des équi-
placements relatifs mesurées aux points de détection pements à utiliser;
s nt identiques mais lorsque le fluide s'écoule, les
c) classification en zone dangereuse;
f rces de Coriolis s'exercent et produisent une vi-
bration secondaire de torsion qui se traduit par un Ié-
d) prise en compte de l'influence sur le capteur des
g, ! r déphasage au droit des capteurs.
conditions climatiques et environnementales, en
II convient de noter que les forces de Coriolis (et donc particulier dans le cas d'ambiances humides et
corrosives, de chocs mécaniques, de vibrations
une déformation du conduit) apparaissent uniquement
et de champ électromagnétique.
axial et vibration induite
nt conjugés. Lorsque le fluide ne s'écoule pas, ou
l'écoulement s'opère dans des conduits qui
5.3 Utilisation et effets des propriétés des
a pas de déformation, donc pas
pas, il n'y
fluides
pour le débitmètre.
a) débit de fonctionnement et caractéristiques de
l'écoulement: unidirectionnel ou bidirectionnel,
41.2 Implantation
continu, intermittent ou fluctuant;
E~n raison de la nature du débitmètre massique à I'ef-
b) propriétés des fluides mesurés, en particulier vis-
f t Coriolis, l'élément primaire doit être complété par
cosité, masse volumique, tension de vapeur, na-
U n élément secondaire qui comporte des circuits ture biphasique et corrosivité;
3
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effets des substances corrosives ou des polluants En outre, les certificats suivants doivent également
être établis et fournis lors du contrôle final:
sur la résistance du débitmètre, quantité et di-
mensions des matières étrangères (notamment
- certificat des matériaux pour toutes les pièces
particules abrasives) susceptibles d'être charriées
soumises à la pression;
par le liquide;
- certificat de conformité à la réglementation relative
plage de température de fonctionnement;
au matériel électrique;
plage de pression de fonctionnement; il est
- certificat de conformité aux critères techniques
également important de savoir si la pression du
annoncés par le fabricant;
liquide est suffisante pour éviter la cavitation et la
vaporisation rapide;
- certificat d'étalonnage avec mention des paramè-
tres d'étalonnage.
perte de charge résultant de l'écoulement du
fluide dans l'élément primaire et caractère accep-
table de celle-ci.
7 Disposition et installation
5.4 Élement secondaire
7.1 Généralités
a) compatibilité électrique, électronique, climatique
Le fabricant doit indiquer l'implantation qu'il préfère
et en matière de sécurité;
et toutes les réserves correspondantes éventuelles.
b) options de sortie demandées;
II convient que l'installation soit conçue en vue d'une
durée de fonctionnement maximale. II est recom-
c) facilité et sécurité de la programmation;
mandé d'installer, si nécessaire, des épurateurs, fil-
tres, séparateurs airlvapeur et autres appareils de
d) stabilité et temps de réponse des sorties;
protection en amont du débitmètre de façon à élimi-
ner les solides ou vapeurs susceptibles, selon l'utili-
e) sorite(s) indiquant les erreurs du système.
sation, de créer une usure prématurée ou d'engendrer
des erreurs de mesure.
6 Verifications et essais
L'installation peut comporter des équipements spé-
Les débitmètres massiques à effet Coriolis faisant ciaux pour l'étalonnage sur place des débitmètres et,
dans ce cas, il sera nécessaire de garder à ce
partie intégrante des tuyauteries du processus, il est
très important qu'ils soient soumis à des essais simi- moment-là, les conditions normales de fonction-
laires à ceux pratiqués sur toutes les autres parties nement pendant l'étalonnage.
de cette même boucle.
7.2 Remplissage de la conduite
En plus de la vérification de l'étalonnage et des per-
formances du débitmètre, il pourra être procédé à des
L'élément primaire doit être monté de façon à être
essais facultatifs en fonction des exigences mécani-
entièrement rempli du fluide à mesurer pour ne pas
ques:
dégrader les performances de mesure du débitmètre.
Le fabricant doit fournir toutes les recommandations
- vérifications dimensionnelles;
à la purge ou au drainage du système pour
relatives
évacuer les poches de gaz ou de liquide.
- essai hydrostatique conforme à une norme spéci-
fiée par le client;
7.3 Orientation
- contrôle radiographique et/ou ultrasonique de
Les dépôts de particules solides, revêtements, col-
l'élément primaire permettant de détecter d'éven-
matages et la présence de gaz ou condensats dans
tuels défauts internes (par exemple inclusions) et
les fluides peuvent affecter les performances du dé-
contrôle de l'intégrité des soudures.
bitmètre. L'élément primaire pourra être monté verti-
Les résultats de ces essais doivent être présentés sur calement ou horizontalement en fonction de la forme
demande du client dans des rapports certifiés. du conduit de vibration et de l'application.
4
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4 IS0
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- l'utilisation de raccordements flexibles/d'isola-
Exigences relatives au conditionnement
teurs de vibrations;
l'écoulement aux longueurs droites
- l'installation et le mode de fixation du débitmètre.
performances du débitmètre massique à effet
ne sont généralement pas affectées par des
ou des profils de vitesses non uniformes
7.8 Cavitation et vaporisation rapide
à la configuration des canalisations en
La longueur des conduites droites Les phénomènes de cavitation et de vaporisation ra-
les règles de l'art de la pide doivent être évités dans le débitmètre massique
toujours être respec- à effet Coriolis (et dans les canalisations directement
en amont ou en aval du débitmètre) car ils affectent
la précision et la fiabilité du débitmètre.
AVERTISSEMENT - La vitesse d'écoulement du
d.5 Robinetterie
fluide étant élevée à l'intérieur du débitmètre
en amont et en aval d'un débit- massique à effet Coriolis, la perte de charge dy-
namique qui peut être observée au niveau du
ètre massique à effet Coriolis, à des fins d'iso-
mesureur est susceptible d'entraîner un effet de
réglage du zéro, peuvent être de
cavitation.
Toutefois, elles doivent assurer une
étanchéité. Des vannes de régulation de débit
à ef-
ontées en série avec un débitmètre massique
7.9 Contraintes et torsion
sont à installer en aval de l'élément pri-
aire de façon à maintenir un niveau de pression le
Pendant sa durée de fonctionnement, l'élément pri-
possible dans le débitmètre et à réduire
maire est soumis à des forces axiales, de flexion et
de cavitation ou de vaporisation ra-
de torsion. Les modifications de ces forces en fonc-
tion des variations de température et de pression du
processus risquent d'affecter les performances du
débitmètre massique à effet Coriolis. Une attention
7~.6 Nettoyage
particulière sera portée sur les moyens de fixation.
Dans le cas d'une nouvelle installation, une man-
(par exemple processus
chette de taille équivalente à celle du débitmètre
doivent être prévus pour
massique à effet Coriolis est à utiliser à la place dudit
massique à effet Coriolis ins-
débitmètre pendant toute la durée des travaux. Ceci
permettra d'éviter que le débitmètre massique à effet
effectué à l'aide de:
Coriolis ne subisse des contrainte excessives pendant
le montage et l'assemblage des tuyauteries.
3 moyens mécaniques («pigging» ou ultrasons);
7.10 Couplage parasite entre éléments
moyens hydrodynamiques;
primaires
stérilisation;
Dans le cas où deux débitmètres massiques à effet
Coriolis, ou plus, doivent être montés à proximité les
moyens chimiques ou biologiques.
uns des autres, le constructeur est à consulter quant
aux méthodes permettant d'éviter les parasites et les
interférences entre les éléments primaires.
7 7 Pulsations et vibrations
t
constructeur devra normalement préciser la plage
8 Caractéristiques de fonctionnement
fréquence de résonance en service de son débit-
des débitmètres
afin de permettre l'évaluation des éventuelle
du processus ou d'autres fréquences im-
8.1 Paramètres du fluide
les équipements externes.
du constructeur sont à suivre 8.1.1 Effets de la masse volumique et de la
viscosité
l'utilisation d'amortisseurs de pulsations; La masse volumique et la viscosité du fluide à mesu-
5
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ou après tout changement ultérieur de l'installation.
rer sont en principe sans incidence sur la mesure du
Le zéro de certains débitmètre peut avoir besoin
débit. Cependant, toute variation importante de la
d'être réglé aux conditions de température, pression
viscosité et de la masse volumique serait susceptible
et masse volumique du processus. Une compen-
d'affecter les performances du débitmètre massique
à effet Coriolis. sation insuffisante de l'effet de température sur
l'élasticité du conduit de vibration peut contribuer à
cette erreur. II est recommandé de vérifier le zéro
8.1.2 Écoulement multiphasique
chaque semaine pendant le premier mois d'utilisation
du débitmètre. Si la dérive est faible, la fréquence de
Les mélanges de liquides ou mélanges
ces contrôles pourra être réduite.
solides/liquides peuvent être mesurés assez faci-
lement dans certaines applications. En revanche, les
Outre l'instabilité du zéro, des dérives du zéro peu-
applications multiphasiques comportant des produits
vent intervenir sous l'effet de la température, de la
gazeux peuvent entraîner des erreurs de mesure
pression et d'autres paramètres. Le constructeur doit
susceptibles, dans certains cas, de bloquer le fonc-
vérifier et ajuster le zéro à intervalles de temps rai-
tionnement.
sonnables.
8.1.3 Influence des propriétés du fluide
9 Étalonnage
L'érosion, la corrosion et les dépôts à l'intérieur des
conduits de vibration peuvent provoquer des erreurs
L'étalonnage du débitmètre massique à effet Coriolis
de mesure supplémentaires.
est similaire à celui des autres débitmètres. L'étalon-
nage consiste à comparer les signaux de sortie du
débitmètre (qu'il s'agisse de signaux analogiques ou
8.2 Paramètres du processus
numériques) à un étalon de référence de haute préci-
sion.
8.2.1 Effets de la température
Le débitmètre massique à effet Coriolis étant un ap-
Les variations de température affectent les signaux
pareil de mesure du débit massique, l'étalonnage sera
de sortie de l'élément primaire. Cet effet est géné-
effectué dans la mesure du possible par référence à
ralement compensé au niveau de l'élément secon-
des étalons gravimétriques (voir IS0 4185). La com-
daire.
paraison des masses est à utiliser en priorité.
8.2.2 Effets de la pression L'étalonnage par référence à des étalons volumiques
(voir IS0 8316) associé à un calcul de masse volumi-
Les variations de la pression statique peuvent affecter
que peut être nécessaire dans de nombreuses appli-
la précision de l'élément primaire. Toutefois, I'inci-
cations, en particulier pour l'étalonnage sur site. Le
dence étant minime, aucune correction n'est habi-
degré d'incertitude de la mesure propre à cette mé-
tuellement appliquée.
thode doit être évalué avec soin. Le compteur pilote
est à manipuler avec précaution pour en assurer la
8.2.3 Effets des vibrations et des forces fiabilité et éviter les interférances entre compteur pi-
d'accélération lote et débitmètre en essai.
II convient d'effectuer l'étalonnage dans les condi-
L'élément primaire peut être sensible aux vibrations
tions et avec des fluides qui soient les plus proches
mécaniques, hydrauliques et acoustiques. (Voir 7.7.)
possible de ceux de l'application finale. Pour le débit-
mètre massique à effet Coriolis, le réglage du zéro du
8.2.4 Effets des pulsations
débitmètre se fera sur le circuit d'étalonnage puis une
seconde fois en situation réelle de fonctionnement.
Les écoulements pulsatoires peuvent affecter les
Des conseils et recommandations complémentaires
performances du débitmètre massique à effet
pour l'étalonnage et son niveau sont donnés à I'an-
Coriolis.
nexe A.
8.3 Réglage du zéro
10 Sécurité
L'instabilité du zéro (voir 3.6) e,ntraîne systéma-
tiquement une dérive au niveau du signal de sortie. Les précautions suivantes concernant la sécurité sont
C'est pourquoi le zéro du débitmètre massique à effet à considérer lors de l'utilisation des débitmètres
Coriolis devrait être réglé après la première installation massiques à effet Coriolis.
---------------------- Page: 10 ----------------------
.so
IS0 10790:1994(F)
sont compatibles avec le fluide et les produits de
1.1 Aspects mécaniques
nettoyage des canalisations qui seront utilisés. Une
attention toute particulière sera accordée à la corro-
.I .I Contraintes mécaniques
sion (galvanique ou autre) dans les canalisations vides
ou sans écoulement. Tous les matériaux amenés à se
:onvient d'adapter le débitmètre pour qu'il puisse
trouver en contact avec les fluides devront faire l'objet
sister aux contraintes imposées par le système de
iauterie en termes de température, pression et vi- de spécifications.
ition. Les limites d'utilisation définies lors de la
nception de l'élément primaire doivent à tout mo-
10.2 Conception de l'enveloppe
snt être respectées. Tous les débitmètres doivent
e soumis à des essais hydrostatiques à 1,5 fois la
En cas de rupture du conduit de vibration du débit-
3ssion d'utilisation spécifiée pour s'assurer de leur
mètre massique à effet Coriolis, le boîtier protégeant
;istance à de telles pressions.
cet élément risque d'être soumis à des conditions
défavorables pouvant entraîner sa rupture. II est im-
.1.2 Érosion
portant de veiller aux points suivants:
raison des particules solides qu'ils contiennent ou
a) la pression à l'intérieur de l'enveloppe pourrait
us l'effet de la cavitation due aux conditions exéder les limites spécifiées;
?coulement, les fluides provoquent parfois l'érosion
s conduites. Les effets de l'érosion dépendent de b) le fluide pourrait être toxique, corrosif ou volatil
et pourrait s'échapper du boîtier.
Istallation et doivent être évalués cas par cas.
Pour éviter ces problèmes, les options suivantes
.I .3 Corrosion
pourront être demandées:
corrosion et notamment la corrosion galvanique
a) enveloppe résistante à la pression;
s matériaux en contact avec les fluides peut réduire
durée de vie de l'élément primaire du débitmètre.
b) disques de rupture ou soupapes de surpression,
s matériaux de construction devront donc être sé-
orifices d'évacuation des fluides ou évents.
Ltionnés avec soin pour s'assurer que ces matériaux
7
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Annexe A
(informative)
Tech niques d'étal on nage
données lorqu'il est nécessaire, en particulier dans le
A.l Introduction
cas des méthodes volumétriques. L'évaporation du li-
quide d'essai devrait être limitée ou corrigée. En ce
L'étalonnage d'un débitmètre massique à effet
qui concerne les méthodes gravimètriques, la for-
Coriolis est similaire à celui de tout autre débitmètre.
mation de condensats sur les parois du réservoir de-
II consiste à comparer les valeurs de sortie du débit-
vrait être évitée et il convient de tenir compte de la
mètre en essai avec des valeurs de référence appro-
poussée due aux phénomènes de convection si le
priées. L'étalonnage peut se faire à trois niveaux;
réservoir est chaud.
comme décrit en A.5.1:
0
Lorsque des étalonneurs gravimètriques dynamiques
Niveau 1: Étalonnage préliminaire du capteur et du
ou statiques sont utilisés, il convient d'appliquer une
transmetteur.
correction de la poussée aérostatique à la masse
Niveau 2: Étalonnage de production de base ou de
nette pour déterminer la masse sous vide. L'absence
routine.
de correction de poussée aérostatique (par exemple
lorsqu'il s'agit de mesurer des gaz de pétrole liqué-
Niveau 3: Étalonnage élargi.
fiés) devrait être mentionnée, le cas échéant, dans le
certificat d'étalonnage. Dans le cas d'une pesée dy-
Les débitmètres massiques à effet Coriolis devraient
namique, les relevés sont pris pendant l'écoulement
être étalonnés à l'aide d'étalonneurs gravimètriques.
du liquide dans le réservoir. Pour davantage de préci-
L'incertitude globale correspondra à la somme des
sions sur cette méthode et les calculs d'incertitude
incertitudes sur la mesure de la masse volumique et
qui y sont associés, se reporter à I'ISO 4185.
sur la mesure de l'écoulement, et peut être calculée
conformément à I'ISO 5168, I'ISO 7066-1 et
A.2.2 Étalonneurs gravimètriques de
I'ISO 7066-2.
laboratoire
A.2 Methodes d'étalonnage
Dans la méthode ((départ-arrêt)), le poids initial du ré-
servoir est déterminé, puis on laisse le fluide s'écouler
A.2.1 Généralités
dans le réservoir pendant une période donnée, au 0
terme de laquelle la vanne est fermée et un second
Les deux mëthodes principales d'étalonnage des dé-
relevé du poids effectué. La différence entre les deux
bitmètres reposent sur des méthodes gravimétriques
relevés correspond à la masse de fluide écoulée en
(IS0 4185) ou volumétriques (IS0 8316). Les métho-
un temps donné. Le débit change au début et à la fin,
des faisant appel à un compteur étalon peuvent
c'est-à-dire à chaque fois que la vanne est activée.
également être utilisées. Dans les méthodes
Pour minimiser cet effet, la durée d'écoulement de-
gravimètriques, le temps et la masse sont mesurés,
vrait être suffisamment longue par rapport à la durée
tandis que dans les méthodes volumétriques, le
d'actionnement des vannes de façon à limiter le degré
temps nécessaire à l'écoulement d'un volume déter-
d'incertitude de la mesure. Le débitmètre devrait
miné est mesuré. La masse et le volume peuvent être
également avoir un temps de réponse assez rapide
déterminés de trois façons: soit par des méthodes de
et ne pas être affecté par les variations soudaines de
calcul statique (voir IS0 4185) soit en mode dynami-
débit en début et en fin d'essai.
que (voir IS0 83161, soit par la méthode de ((départ-
arrêt)) décrite en A.2.2. Si cette dernière méthode est
A.2.3 Méthodes volumétriques de
retenue pour l'étalonnage de débitmètres massiques
laboratoire
à effet Coriolis, le temps d'écoulement du fluide doit
s'étendre sur une période suffisamment longue pour
Les systèmes volumétriques sont largement utilisés
compenser les
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.