Πώς μετρούν οι μετρητές ροής μάζας υγρού την ταχύτητα ροής;

Η διάκριση έχει σημασία όταν προσδιορίζεται εξοπλισμός για δοσομέτρηση, ανάμειξη ή μεταφορά προϊόντος. Μια τεχνικά σωστή ογκομετρική μέτρηση μπορεί να παράγει ένα εσφαλμένο σύνολο μάζας εάν η πυκνότητα που χρησιμοποιείται στον υπολογισμό είναι λάθος.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ροής μάζας και ροής όγκου;

Ρυθμός ροής μάζαςπεριγράφει την ποσότητα υλικού ανά μονάδα χρόνου.Ογκομετρικός ρυθμός ροήςπεριγράφει τον κατειλημμένο χώρο ανά μονάδα χρόνου, συνήθως m³/h ή L/min. Για ένα μονοφασικό υγρό, η σχέση είναι ροή μάζας=πυκνότητα × ογκομετρική ροή στις ίδιες συνθήκες λειτουργίας.

Ένας μετρητής Coriolis μπορεί να μετρήσει τη ροή μάζας χωρίς να παρέχει χωριστά υποτιθέμενη πυκνότητα διεργασίας. Αντίθετα, τα περισσότερα μαγνητικά και υπερηχητικά μετρητές χρόνου διέλευσης μετρούν την ογκομετρική ροή. Διαβάστε τοΣύγκριση ροής μάζας έναντι ροής όγκουγια τις ευρύτερες συνέπειες της επιλογής μιας ποσότητας έναντι της άλλης.

Πώς λειτουργούν οι μετρητές ροής μάζας υγρού Coriolis

Δόνηση και μετατόπιση φάσης

Ένας αισθητήρας Coriolis περιέχει έναν ή περισσότερους σωλήνες που οδηγούνται να δονούνται σε ελεγχόμενη συχνότητα. Όταν το υγρό είναι ακίνητο, οι αισθητήρες pickup ανιχνεύουν ένα μοτίβο δόνησης αναφοράς. Με τη ροή, το κινούμενο υγρό προκαλεί μια μικρή απόκριση συστροφής, έτσι τα σημεία κοντά στην είσοδο και την έξοδο δεν κινούνται πλέον την ίδια ακριβώς στιγμή.

Ο πομπός μετρά αυτή τη διαφορά φάσης ή χρονισμού και χρησιμοποιεί τη βαθμονόμηση του οργάνου για τον υπολογισμό της ροής μάζας. Μετράει τη μηχανική επίδραση της κινούμενης μάζας, αντί να μετράει την ταχύτητα και να πολλαπλασιάζεται με μια εκτιμώμενη πυκνότητα.Η εξήγηση του Endress+Hauser για την αρχή Coriolisαπεικονίζει τη συμπεριφορά του σωλήνα. Το FlowT παρέχει ένα ξεχωριστόΆρθρο με την αρχή εργασίας Coriolisγια τους αναγνώστες που χρειάζονται περισσότερες λεπτομέρειες.

Πυκνότητα, θερμοκρασία και όγκος

Πολλά όργανα Coriolis υπολογίζουν επίσης την πυκνότητα από τη συχνότητα συντονισμού του σωλήνα: η αποτελεσματική μάζα του υγρού μέσα στο σωλήνα επηρεάζει τον τρόπο δόνησης του. Η ανίχνευση θερμοκρασίας βοηθά στην αντιστάθμιση των αλλαγών στην ακαμψία του σωλήνα. Ο πομπός μπορεί στη συνέχεια να αντλήσει ογκομετρική ροή από τη μετρούμενη ροή μάζας και πυκνότητα. Το εάν αυτές οι μεταβλητές είναι διαθέσιμες ως έξοδοι εξαρτάται από το μοντέλο.

Η άμεση μέτρηση μάζας είναι χρήσιμη όταν μια συνταγή ή ισοζύγιο υλικού καθορίζει κιλά αντί για λίτρα. Τα μειονεκτήματά του μπορεί να περιλαμβάνουν το κόστος αγοράς, το βάρος του οργάνου, την απώλεια πίεσης και την ευαισθησία σε ορισμένους κραδασμούς ή συνθήκες μεταφοράς αερίου. Αυτές οι αντισταθμίσεις εξετάζονται στα FlowT'sΠλεονεκτήματα και περιορισμοί του Coriolisσυζήτηση.

Πώς οι μετρητές θερμικής ροής μάζας μετρούν τα υγρά

Εξειδικευμένοι αισθητήρες θερμικού υγρού μετρούν τον τρόπο με τον οποίο ένα ρέον ρευστό μεταφέρει θερμότητα. Ανάλογα με το σχεδιασμό, τα ηλεκτρονικά διατηρούν μια διαφορά θερμοκρασίας ή παρακολουθούν πώς μια επιβαλλόμενη είσοδος θερμότητας αλλάζει την κατανομή θερμοκρασίας. Το σήμα του αισθητήρα σχετίζεται με τη ροή μάζας μέσω μιας βαθμονόμησης που αναπτύχθηκε για το προβλεπόμενο υγρό.

Αυτή η μέθοδος είναι ιδιαίτερα σχετική με επιλεγμένα συστήματα δοσομέτρησης χαμηλής ροής και εργαστηριακά συστήματα. Οι θερμικές ιδιότητες - συμπεριλαμβανομένης της θερμικής ικανότητας και της θερμικής αγωγιμότητας - επηρεάζουν την απόκριση. Επομένως, η αντικατάσταση ενός άλλου υγρού χωρίς να ληφθεί υπόψη η βαθμονόμηση μπορεί να οδηγήσει σε εσφαλμένο αποτέλεσμα.Ο Bronkhorst εξηγεί την υγρή θερμική αίσθησηκαι τη διάκριση μεταξύ κοινών προσεγγίσεων λειτουργίας.

Μην αντιμετωπίζετε έναν μετρητή θερμικής μάζας αερίου ως μετρητή υγρών.Για παράδειγμα, τα FlowT'sκατηγορία προϊόντων θερμικής ροής μάζαςαφορά κυρίως εφαρμογές παροχής υπηρεσιών αερίου. Μια εφαρμογή υγρού απαιτεί ένα μοντέλο ρητά σχεδιασμένο και καθορισμένο για υγρά, με κατάλληλα υγρά υλικά και βαθμονόμηση.

Πώς να υπολογίσετε το ρυθμό ροής μάζας υγρού

Όταν η ροή μάζας προέρχεται από έναν ογκομετρικό μετρητή, χρησιμοποιήστε:

Ροή μάζας (kg/h)=πυκνότητα (kg/m³) × ογκομετρική ροή (m³/h)

Ας υποθέσουμε ότι μια γραμμή μεταφέρει 5 m³/h υγρού και η πραγματική πυκνότητά της σε συνθήκες λειτουργίας είναι 950 kg/m³. Η σωστή παροχή μάζας είναι 4.750 kg/h. Αν ο ελεγκτής υποθέσει αντ' αυτού 1.000 kg/m³, αναφέρει 5.000 kg/h-250 kg/h πολύ υψηλή, ή περίπου 5,3% σε σχέση με τη σωστή τιμή.

Αυτός είναι ένας ενδεικτικός υπολογισμός, όχι ένα μετρημένο αποτέλεσμα φυτών. Δείχνει γιατί τόσο οι μετρήσεις όσο και οι μονάδες τους πρέπει να αναφέρονται σε συμβατές συνθήκες. Για μεταβαλλόμενη πυκνότητα, η στιγμιαία σχέση παραμένει έγκυρη, αλλά η συνολική μάζα θα πρέπει να συσσωρεύεται από διαδοχικές μετρήσεις αντί να υπολογίζεται από μια απλή υπόθεση πυκνότητας.

Άμεση μέτρηση μάζας έναντι μεθόδων που βασίζονται στον όγκο

Ένας ηλεκτρομαγνητικός μετρητής υπολογίζει τη ροή από την ταχύτητα του υγρού σε ένα μαγνητικό πεδίο. Δεν χρειάζεται πυκνότητα για να αναφέρει τον όγκο, αλλά η πυκνότητα έχει σημασία εάν το φυτό αργότερα μετατρέψει το αποτέλεσμα σε μάζα. Βλέπωπώς τα μαγνητικά μέτρα μετρούν τη ροήκαι τα διαθέσιμαεύρος ηλεκτρομαγνητικού μετρητή ροήςγια κατάλληλες εφαρμογές αγώγιμου υγρού.

Για υπάρχοντες σωλήνες νερού ή συμβατούς αγωγούς διεργασίας, αμετρητής υπερήχων με σφιγκτήραμπορεί να αποφύγει το κόψιμο της γραμμής. Η ένδειξη του όγκου του εξακολουθεί να χρειάζεται μια έγκυρη είσοδο πυκνότητας για τον υπολογισμό της μάζας. Οι διαφορές εγκατάστασης συζητούνται στομέτρηση clamp-on έναντι inline υπερήχων.

Τι προκαλεί σφάλματα μέτρησης ροής μάζας υγρού;

Μηδενική μετατόπιση σε χαμηλή ροή

Η μηδενική προσαρμογή Coriolis καθορίζει την αναφορά μη ροής του οργάνου. Ο μετρητής πρέπει να είναι γεμάτος, το υγρό σταθερό και η πραγματική ροή να διακόπτεται, ακολουθώντας τη διαδικασία του κατασκευαστή. Ένα λανθασμένο μηδέν μπορεί να δημιουργήσει μια σχεδόν σταθερή μετατόπιση που γίνεται σημαντική σε χαμηλή ροή.

Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι ένα σύστημα έχει ύψος 0,2 kg/h λόγω μετατόπισης. Στα 100 kg/h, το σφάλμα είναι 0,2%. στα 10 kg/h, γίνεται 2%. Αυτό δεν περιγράφει την ακρίβεια ενός συγκεκριμένου κατασκευαστή. Δείχνει γιατί ένας μετρητής πρέπει να αξιολογείται στο χαμηλότερο απαιτούμενο σημείο λειτουργίας του, όχι μόνο στην κανονική ροή.

Φυσαλίδες αερίου και δόνηση

Το παρασυρόμενο αέριο μπορεί να αλλάξει την απόκριση των σωλήνων Coriolis και να παραμορφώσει τις ενδείξεις πυκνότητας ή μάζας ροής. Τα αποτελέσματα εξαρτώνται από την κατανομή των φυσαλίδων, το ιξώδες, το καθεστώς ροής και την επεξεργασία σήματος του οργάνου. Ορισμένα μοντέλα περιλαμβάνουν λειτουργίες ροής δύο φάσεων. αυτά δεν μπορούν να θεωρηθούν για κάθε μοντέλο.Η τεχνική λευκή βίβλος του Emerson για το συμπαρασυρόμενο αέριολεπτομερώς τους περιορισμούς εφαρμογής και τη σημασία της συμπεριφοράς των φυσαλίδων.

Οι εξωτερικοί μηχανικοί κραδασμοί, η καταπόνηση του σωλήνα και η κακή τοποθέτηση μπορούν επίσης να επηρεάσουν την απόδοση του Coriolis. Επιβεβαιώστε τις οδηγίες εγκατάστασης πριν αλλάξετε την απόσβεση σήματος ή επιχειρήσετε μηδενική ρύθμιση.

Αναντιστοιχία ιδιοτήτων υγρού και εγκατάστασης

Για τους μετρητές θερμικών υγρών, η εσφαλμένη βαθμονόμηση υγρού μπορεί να επηρεάσει τα αποτελέσματα. Για τους μαγνητικούς μετρητές, η ανεπαρκής αγωγιμότητα ή ένας ατελώς γεμάτος σωλήνας μπορεί να εμποδίσει την αξιόπιστη μέτρηση όγκου. Για συστήματα υπερήχων, το λανθασμένο πάχος τοιχώματος, η κακή σύζευξη αισθητήρα ή οι φυσαλίδες αέρα μπορεί να υποβαθμίσουν το σήμα. Το σφάλμα μπορεί να είναι στην εφαρμογή και όχι στα ηλεκτρονικά του πομπού.

Πώς να επιλέξετε τη σωστή μέθοδο

1. Καθορίστε την απαιτούμενη έξοδο.Η διαδικασία ελέγχεται σε κιλά, λίτρα, συγκέντρωση ή σύνολο παρτίδων; Αποφύγετε να πληρώσετε για άμεση μέτρηση μάζας όταν ο όγκος ικανοποιεί ήδη το δασμό.
2. Χαρακτηρίστε το υγρό.Καταγράψτε το εύρος πυκνότητας, το ιξώδες, την αγωγιμότητα, τη θερμοκρασία, την πίεση, τα στερεά και το αναμενόμενο παρασυρόμενο αέριο. Για θερμικά όργανα, προσδιορίστε το ακριβές υγρό ή μείγμα που χρησιμοποιείται για τη βαθμονόμηση.
3. Καθορίστε ολόκληρο το εύρος ροής.Παρέχετε ελάχιστη, κανονική και μέγιστη ροή, όχι μόνο διάμετρο σωλήνα. Ελέγξτε το όριο χαμηλής ροής του μετρητή, τη βάση ακρίβειας, την απώλεια πίεσης και οποιονδήποτε όρο μηδενικής σταθερότητας. Οοδηγός επιλογής μέτρησης ροήςεξηγεί πώς αυτές οι συνθήκες λειτουργίας επηρεάζουν το μέγεθος.
4. Συγκρίνετε το κόστος εγκατάστασης και κύκλου ζωής.Μια εγκατάσταση Coriolis μπορεί να δικαιολογήσει υψηλότερο αρχικό κόστος για τη μαζική δοσολογία. Ένας μετρητής όγκου με αξιόπιστη είσοδο πυκνότητας μπορεί να επαρκεί για νερό διεργασίας σταθερής πυκνότητας. Συμπεριλάβετε τις απαιτήσεις τερματισμού λειτουργίας, την πρόσβαση στην υπηρεσία και το κόστος βαθμονόμησης.
5. Επιβεβαιώστε την αλυσίδα μέτρησης.Εάν ένα PLC πολλαπλασιάζει τη ροή όγκου με την πυκνότητα, ελέγξτε τις μονάδες, το ρυθμό ενημέρωσης και την κλιμάκωση του σήματος. Ο ρόλος του απομπός ροής και οι εξόδους τουέχει σημασία όταν μεταβιβάζονται τιμές σε έναν ελεγκτή.

Παράδειγμα επεξεργασμένης επιλογής: Ένα μείγμα μεταβλητής πυκνότητας

Εξετάστε μια υποθετική διαδικασία ανάμειξης υγρών όπου η συνταγή απαιτεί 2.000 kg συμπυκνώματος ανά παρτίδα. Καθώς τα συστατικά αναμειγνύονται, η θερμοκρασία και η σύνθεση αλλάζουν, έτσι μια σταθερή πυκνότητα που εισάγεται σε έναν ογκομετρητή μπορεί να μην αντιπροσωπεύει πλέον το υγρό. Ένας μετρητής Coriolis είναι ένας λογικός υποψήφιος επειδή αθροίζει άμεσα τη μεταφερόμενη μάζα, υπό την προϋπόθεση ότι το εύρος ροής, η απώλεια πίεσης και η κατάσταση του υγρού είναι αποδεκτά.

Ένας ογκομετρητής δεν είναι αυτόματα ακατάλληλος. Εάν είναι διαθέσιμη μια αξιόπιστη εν σειρά μέτρηση πυκνότητας και το σύστημα ελέγχου διεργασίας συνδυάζει σωστά τις συγχρονισμένες τιμές, η υπολογιζόμενη μάζα μπορεί να ικανοποιήσει μια κατάλληλη απαίτηση ακρίβειας. Συγκρίνετε τη συνολική αβεβαιότητα και το κόστος εγκατάστασης και των δύο ρυθμίσεων. μην υποθέσετε ότι ο ακριβότερος αισθητήρας παράγει πάντα το καλύτερο συνολικό αποτέλεσμα της διαδικασίας. Πρόκειται για υποθετικές συνθήκες, όχι για αναφερόμενη εγκατάσταση πελάτη.

Πώς να συγκρίνετε την ακρίβεια και να επαληθεύσετε τα αποτελέσματα

Ελέγχετε πάντα εάν μια προδιαγραφή αναφέρεται ως ποσοστό ανάγνωσης ή ως πλήρης κλίμακα. Για ένα υποθετικό όργανο πλήρους κλίμακας 1.000 kg/h, το ±0,5% της πλήρους κλίμακας αντιστοιχεί σε ±5 kg/h. Με ρυθμό λειτουργίας 100 kg/h, αυτό από μόνο του ισούται με το 5% της ανάγνωσης. Αντίθετα, το ±0,5% της ένδειξης αντιστοιχεί σε ±0,5 kg/h στο ίδιο σημείο. Οι πραγματικές προδιαγραφές μπορεί να προσθέσουν μηδενική σταθερότητα, επαναληψιμότητα ή άλλους όρους.

Η βαθμονόμηση θα πρέπει να συγκρίνει το πλήρες αποτέλεσμα της μέτρησης με κατάλληλη αναφορά σε σχετικά σημεία ροής. Για τη ροή μάζας υγρού, οι βαρυμετρικές μέθοδοι προσδιορίζουν τη μάζα που συλλέγεται σε μετρημένο χρόνο.Το NIST περιγράφει ένα πρότυπο βαρυμετρικής βαθμονόμησης υγρού, ενώ του FlowTεξήγηση βαθμονόμησης ροής υγρούκαλύπτει σφάλματα, ιχνηλασιμότητα και τεκμηρίωση. Ένας αριθμός εργοστασιακής ακρίβειας δεν υποκαθιστά την επαλήθευση της εγκατεστημένης διαδικασίας.

Συχνές Ερωτήσεις

Μπορεί ένας μαγνητικός ροόμετρο να αναφέρει τη ροή μάζας;

Μπορεί να αναφέρει υπολογισμένη ροή μάζας όταν παρέχονται αξιόπιστες πληροφορίες πυκνότητας στον πομπό ή στο σύστημα ελέγχου. Ο κύριος αισθητήρας παραμένει ογκομετρητής.

Είναι το Coriolis πάντα πιο ακριβές από την υπολογισμένη ροή μάζας;

Όχι. Η απόδοση εξαρτάται από τα συγκεκριμένα όργανα, τη βαθμονόμηση, τις συνθήκες διεργασίας και την αβεβαιότητα πυκνότητας. Συγκρίνετε την πλήρη αβεβαιότητα υπό πραγματικές συνθήκες λειτουργίας και όχι μόνο με την αρχή μέτρησης.

Μπορούν οι μετρητές ροής θερμικής μάζας να μετρήσουν οποιοδήποτε υγρό;

Όχι. Υπάρχουν εξειδικευμένα μοντέλα υγρών, αλλά η θερμική τους απόκριση εξαρτάται από τις ιδιότητες του υγρού και τη βαθμονόμηση. Επιβεβαιώστε εγκεκριμένα υγρά, εύρος λειτουργίας και συμβατότητα υγρού υλικού.

Οι μετρητές ροής μάζας υγρού χρειάζονται ευθύ σωλήνα;

Οι απαιτήσεις διαφέρουν. Οι μετρητές Coriolis εξαρτώνται γενικά λιγότερο από το προφίλ ταχύτητας ανάντη από πολλές ογκομετρικές τεχνολογίες, αλλά η τάση των σωληνώσεων και η μηχανική υποστήριξη εξακολουθούν να έχουν σημασία. Ακολουθήστε το ακριβές εγχειρίδιο μοντέλου.

Σύναψη

Η ροή μάζας υγρού μπορεί να μετρηθεί απευθείας με την τεχνολογία Coriolis, να συναχθεί μέσω μιας βαθμονομημένης θερμικής απόκρισης υγρού ή να υπολογιστεί από τον μετρημένο όγκο και την πυκνότητα. Η σωστή προσέγγιση είναι αυτή που ικανοποιεί την απαίτηση διεργασίας σε όλο το εύρος της πραγματικής ροής και των ιδιοτήτων ρευστού.

Το FlowT παρέχει βιομηχανικές ηλεκτρομαγνητικές και υπερηχητικές επιλογές μέτρησης. Αυτά δεν πρέπει να παρουσιάζονται ως άμεσοι μετρητές υγρής μάζας Coriolis. Για την αξιολόγηση του έργου,στείλτε στην ομάδα FlowT τις απαιτήσεις σας για υγρό, σωλήνα και μέτρησηκαι επιβεβαιώστε εάν η μέτρηση όγκου με μετατροπή πυκνότητας είναι κατάλληλη.