A különbségtétel az adagoláshoz, keveréshez vagy termékszállításhoz szükséges berendezések meghatározásakor számít. A műszakilag helyes térfogati leolvasás továbbra is hibás össztömeget eredményezhet, ha a számítás során használt sűrűség rossz.
Mi a különbség a tömegáram és a térfogatáram között?
Tömegáramaz egységnyi idő alatti anyagmennyiséget írja le.Térfogatáramaz egységnyi idő alatt elfoglalt teret írja le, általában m³/h vagy L/perc. Egyfázisú folyadék esetén az összefüggés a tömegáram=sűrűség × térfogatáram azonos működési feltételek mellett.
A Coriolis mérő képes tömegáramot mérni anélkül, hogy külön feltételezett folyamatsűrűséget adna. Ezzel szemben a legtöbb mágneses és tranzitidejű ultrahangos mérő térfogatáramot mér. Olvassa el atömegáram és térfogatáram összehasonlításaaz egyik mennyiség kiválasztásának a másikkal szembeni tágabb következményei miatt.
Hogyan működnek a Coriolis folyadéktömeg-áramlásmérők
Rezgés és fáziseltolás
A Coriolis érzékelő egy vagy több csövet tartalmaz, amelyek szabályozott frekvencián rezegnek. Amikor a folyadék áll, a felszedőérzékelők referencia vibrációs mintát észlelnek. Áramláskor a mozgó folyadék kis csavarodási reakciót vált ki, így a bemeneti és kimeneti nyílás közelében lévő pontok már nem mozognak pontosan egy időben.
A távadó méri ezt a fázis- vagy időbeli különbséget, és a műszer kalibrációját használja a tömegáram kiszámításához. Ez a mozgó tömeg mechanikai hatásának mérése, nem pedig a sebesség mérése és a becsült sűrűséggel való szorzás.Endress+Hauser magyarázata a Coriolis-elvrőlszemlélteti a cső viselkedését. A FlowT külön biztosítCoriolis működési elvű cikkazoknak az olvasóknak, akiknek több részletre van szükségük.
Sűrűség, hőmérséklet és térfogat
Sok Coriolis műszer a sűrűséget a cső rezonanciafrekvenciájából is számítja: a csőben lévő folyadék effektív tömege befolyásolja a rezgést. A hőmérséklet-érzékelés segít kompenzálni a cső merevségében bekövetkező változásokat. A távadó ezután térfogatáramot tud levezetni a mért tömegáramból és sűrűségből. Az, hogy ezek a változók elérhetők-e kimenetként, a modelltől függ.
A közvetlen tömegmérés akkor hasznos, ha a recept vagy az anyagmérleg kilogrammokat ad meg liter helyett. Hátránya lehet a beszerzési költség, a műszer súlya, a nyomásveszteség és bizonyos rezgési vagy gázelvonó körülményekre való érzékenység. Ezeket a kompromisszumokat a FlowT vizsgáljaA Coriolis előnyei és korlátaivita.
Hogyan mérik a termikus tömegárammérők a folyadékokat
Speciális termikus folyadékérzékelők mérik, hogy az áramló folyadék hogyan szállítja a hőt. Kiviteltől függően az elektronika hőmérséklet-különbséget tart fenn, vagy figyeli, hogyan változtatja meg a beállított hőbevitel a hőmérséklet-eloszlást. Az érzékelő jele a kívánt folyadékhoz kifejlesztett kalibráción keresztül a tömegáramhoz kapcsolódik.
Ez a módszer különösen releváns a kiválasztott alacsony áramlású adagoló- és laboratóriumi rendszerekben. A hőtulajdonságok – beleértve a hőkapacitást és a hővezetőképességet – befolyásolják a reakciót. Ezért a kalibrálás figyelembe vétele nélkül más folyadékkal való helyettesítés helytelen eredményt eredményezhet.Bronkhorst elmagyarázza a folyadék hőérzékelésétvalamint a közös működési megközelítések megkülönböztetése.
A gáz hőtömeg-mérőt ne kezelje folyadékmérőként.Például a FlowTtermikus tömegáram termékkategóriafőként gázszolgáltatási alkalmazásokkal foglalkozik. A folyékony alkalmazáshoz kifejezetten folyadékokhoz tervezett és meghatározott modell szükséges, megfelelő nedvesített anyagokkal és kalibrációval.
A folyadéktömeg áramlási sebességének kiszámítása
Ha a tömegáramot térfogatmérőből származtatják, használja:
Tömegáram (kg/h)=sűrűség (kg/m³) × térfogatáram (m³/h)
Tegyük fel, hogy egy vezeték 5 m³/h folyadékot szállít, és a tényleges sűrűsége üzemi körülmények között 950 kg/m³. A helyes tömegáram 4750 kg/h. Ha a vezérlő ehelyett 1000 kg/m³-t feltételez, akkor 5000 kg/h-250 kg/h túl magas értéket jelez, vagy körülbelül 5,3%-ot a helyes értékhez képest.
Ez egy szemléltető számítás, nem egy mért üzemi eredmény. Megmutatja, hogy a méréseknek és mértékegységeiknek miért kell kompatibilis feltételekre vonatkozniuk. Változó sűrűség esetén a pillanatnyi összefüggés érvényben marad, de a teljes tömeget egymást követő mérésekből kell összegyűjteni, nem pedig egyetlen sűrűségfeltevésből számítani.
Közvetlen tömegmérés vs. térfogat-alapú módszerek
| Technológia | Mért mennyiség | Mikor érdemes megfontolni | Kritikus korlátozás |
|---|---|---|---|
| Coriolis | Közvetlen tömeg; gyakran sűrűség | Tömegalapú adagolás, változó sűrűség | Költség, nyomásveszteség, gáz és mechanikai feltételek |
| Dedikált folyékony termikus | Kalibrált hőátadási válasz, amely tömegáramot eredményez | Megfelelő alacsony folyadékáramlás | Folyadékspecifikus termikus tulajdonságok és kalibrálás |
| Elektromágneses | Térfogatáram | Vezetőképes folyadék, elegendő térfogat vagy megbízható sűrűség áll rendelkezésre | Megfelelő vezetőképességet és teljes csövet igényel |
| Szorítós ultrahangos | Általában térfogatáram | Utólagos vezetékek megfelelő akusztikai feltételekkel történő felszerelése | Cső tulajdonságai, buborékok, teljes cső állapota |
Az elektromágneses mérő az áramlást a folyadék mágneses térben való sebességéből számítja ki. A térfogat jelentéséhez nincs szükség sűrűségre, de a sűrűség számít, ha a növény később az eredményt tömeggé alakítja. Lásdhogyan mérik a mágneses mérőműszerek az áramlástés a rendelkezésre állóelektromágneses áramlásmérő tartománymegfelelő vezető-folyadék alkalmazásokhoz.
Meglévő víz- vagy kompatibilis technológiai csövek esetén abefogható ultrahangos mérőelkerülheti a vonal elvágását. A térfogatának leolvasásához továbbra is érvényes sűrűségbevitelre van szükség a tömeg kiszámításához. A telepítési különbségeket itt tárgyaljukbefogós versus inline ultrahangos mérés.
Mi okozza a folyadéktömeg-áramlás mérési hibáit?
Nulla-eltolás alacsony áramlásnál
A Coriolis nulla beállítás határozza meg a műszer áramlásmentes referenciaértékét. A mérőnek tele kell lennie, a folyadéknak stabilnak kell lennie, és a tényleges áramlást le kell állítani a gyártó eljárása szerint. A helytelen nulla szinte állandó eltolást hozhat létre, amely alacsony áramlás esetén jelentőssé válik.
Szemléltetésképpen tegyük fel, hogy egy rendszer 0,2 kg/h értéket mutat egy eltolás miatt. 100 kg/h-nál a hiba 0,2%; 10 kg/h-nál 2%-os lesz. Ez nem írja le egy adott gyártó pontosságát. Megmutatja, miért kell egy mérőt a legalacsonyabb szükséges működési pontján értékelni, nem csak normál áramlásnál.
Gázbuborékok és vibráció
A magával ragadó gáz megváltoztathatja a Coriolis-csövek reakcióját, és torzíthatja a sűrűség- vagy tömegáram-leolvasásokat. Az eredmények a buborékeloszlástól, a viszkozitástól, az áramlási rendszertől és a műszer jelfeldolgozásától függenek. Egyes modellek kétfázisú áramlási funkciókat tartalmaznak; ezeket nem lehet minden modellre feltételezni.Emerson műszaki fehér könyve a magával ragadó gázrólrészletezi az alkalmazási korlátokat és a buborékok viselkedésének fontosságát.
A külső mechanikai vibráció, a csőfeszültség és a rossz szerelés szintén befolyásolhatja a Coriolis teljesítményét. A jel csillapításának megváltoztatása vagy a nullázási kísérlet megkezdése előtt ellenőrizze a telepítési utasításokat.
A folyadék tulajdonságai és a telepítés nem egyezik
Termikus folyadékmérők esetében a helytelen folyadékkalibrálás befolyásolhatja az eredményeket. Mágneses mérőknél az elégtelen vezetőképesség vagy a nem teljesen feltöltött cső megakadályozhatja a megbízható térfogatmérést. Ultrahangos rendszerek esetén a nem megfelelő falvastagság, az érzékelő rossz csatolása vagy a légbuborékok ronthatják a jelet. A hiba inkább az alkalmazásban lehet, mint a távadó elektronikájában.
Hogyan válasszuk ki a megfelelő módszert
- Határozza meg a kívánt kimenetet.A folyamatot kilogrammban, literben, koncentrációban vagy tételben szabályozzák? Kerülje a közvetlen tömegmérés fizetését, ha a térfogat már kielégíti a feladatot.
- Jellemezze a folyadékot.Jegyezze fel a sűrűségtartományt, a viszkozitást, a vezetőképességet, a hőmérsékletet, a nyomást, a szilárd anyagokat és a várhatóan magával ragadó gázt. Termikus műszerek esetén határozza meg a kalibráláshoz használt pontos folyadékot vagy keveréket.
- Adja meg a teljes áramlási tartományt.Minimális, normál és maximális áramlást biztosítson, ne csak a csőátmérőt. Tekintse át a mérő alacsony áramlási határértékét, pontossági alapját, nyomásveszteségét és bármely nulla stabilitási feltételét. Aáramlásmérés kiválasztási útmutatóelmagyarázza, hogy ezek a működési feltételek hogyan befolyásolják a méretezést.
- Hasonlítsa össze a telepítési és életciklus-költséget.A Coriolis telepítés magasabb kezdeti költséget indokolhat a tömegalapú adagolásnál. Egy megbízható sűrűségbevitellel rendelkező térfogatmérő elegendő lehet állandó sűrűségű technológiai vízhez. Tartalmazza a leállítási követelményeket, a szolgáltatáshoz való hozzáférést és a kalibrálás költségeit.
- Erősítse meg a mérési láncot.Ha a PLC megszorozza a térfogatáramot a sűrűséggel, ellenőrizze az egységeket, a frissítési sebességet és a jelskálázást. A szerepe aáramlástávadó és kimeneteiszámít az értékek vezérlőnek való átadásakor.
Kidolgozott kiválasztási példa: Változó sűrűségű keverék
Vegyünk egy feltételezett folyékony keverési eljárást, ahol a recept 2000 kg koncentrátumot igényel tételenként. Ahogy az összetevők keverednek, a hőmérséklet és az összetétel változik, ezért előfordulhat, hogy a térfogatmérőbe beírt rögzített sűrűség már nem reprezentálja a folyadékot. A Coriolis mérő logikus jelölt, mert közvetlenül összesíti az átvitt tömeget, feltéve, hogy áramlási tartománya, nyomásvesztesége és folyadékállapota elfogadható.
A térfogatmérő nem automatikusan alkalmatlan. Ha rendelkezésre áll egy megbízható soron belüli sűrűségmérés, és a folyamatvezérlő rendszer megfelelően kombinálja a szinkronizált értékeket, a számított tömeg megfelel a megfelelő pontossági követelménynek. Hasonlítsa össze mindkét elrendezés teljes bizonytalanságát és telepítési költségét; ne feltételezze, hogy a drágább érzékelő mindig jobb általános folyamateredményt produkál. Ezek hipotetikus feltételek, nem pedig az ügyfél által bejelentett telepítés.
A pontosság összehasonlítása és az eredmények ellenőrzése
Mindig ellenőrizze, hogy a specifikáció a leolvasás százalékában vagy a teljes skála szerint van-e megadva. Egy feltételezett 1000 kg/h-s teljes skálájú műszernél a teljes skála ±0,5%-a ±5 kg/h-nak felel meg. 100 kg/h üzemi sebességnél ez önmagában a leolvasás 5%-ának felel meg. Ezzel szemben a leolvasás ±0,5%-a ±0,5 kg/h-nak felel meg ugyanazon a ponton. A valódi specifikációk nulla stabilitást, ismételhetőséget vagy más kifejezéseket adhatnak hozzá.
A kalibrálás során össze kell hasonlítani a teljes mérési eredményt egy megfelelő referenciaértékkel a releváns áramlási pontokon. Folyékony tömegáram esetén a gravimetriás módszerek meghatározzák a mért idő alatt összegyűjtött tömeget.A NIST egy folyékony gravimetriás kalibrációs szabványt ír le, míg a FlowT-éfolyadékáramlási kalibrálás magyarázatakiterjed a hibákra, a nyomon követhetőségre és a dokumentációra. A gyári pontossági adat nem helyettesíti a telepített folyamat ellenőrzését.
Gyakran Ismételt Kérdések
A mágneses áramlásmérő jelezheti a tömegáramot?
Számított tömegáramot tud jelenteni, ha megbízható sűrűséginformációt kap a távadó vagy a vezérlőrendszer. Az elsődleges érzékelő térfogatmérő marad.
A Coriolis mindig pontosabb, mint a számított tömegáram?
Nem. A teljesítmény az adott műszerektől, a kalibrációtól, a folyamat körülményeitől és a sűrűség-bizonytalanságtól függ. Hasonlítsa össze a teljes bizonytalanságot tényleges működési feltételek mellett, ne pedig önmagában a mérési elvet.
A termikus tömegárammérők mérhetnek bármilyen folyadékot?
Nem. Léteznek speciális folyadékmodellek, de hőreakciójuk a folyadék tulajdonságaitól és a kalibrációtól függ. Ellenőrizze a jóváhagyott folyadékok, a működési tartomány és a nedves anyagok kompatibilitását.
A folyadék tömegáram-mérőknek egyenes csőre van szükségük?
A követelmények eltérőek. A Coriolis-mérők általában kevésbé függnek az upstream sebességprofiltól, mint sok volumetrikus technológia, de a csővezeték feszültsége és mechanikai támasztása továbbra is számít. Kövesse pontosan a modell kézikönyvét.
Következtetés
A folyadéktömegáram közvetlenül mérhető a Coriolis technológiával, kalibrált folyadékhőmérsékleten keresztül, vagy a mért térfogatból és sűrűségből számítható ki. A helyes megközelítés az, amely megfelel a folyamat követelményeinek a teljes tényleges áramlási és folyadék-tulajdonság-tartományban.
A FlowT ipari elektromágneses és ultrahangos mérési lehetőségeket biztosít; ezeket nem szabad közvetlen Coriolis folyadéktömeg-mérőként bemutatni. A projekt értékeléséhezküldje el a FlowT csapatának folyadék-, cső- és mérési követelményeités ellenőrizze, hogy megfelelő-e a térfogatmérés sűrűségkonverzióval.
