Ez a működési elv különösen hasznossá teszi a technológiát tiszta olajok és más viszkózus folyadékok esetében, de ugyanazok a belső hézagok, amelyek lehetővé teszik a pontos elmozdulást, szintén fontos korlátokat szabnak. A viszkozitás, a szennyeződés, a beszívott levegő, a kopás, az áramlási sebesség és a nyomásesés egyaránt befolyásolhatja a valós teljesítményt{1}}.
A következő útmutató elmagyarázza az ovális fogaskerekes áramlásmérő működési elvét a fogaskerekek mozgásától az elektromos kimenetig, majd bemutatja, hogy ez az elv hogyan befolyásolja a pontosságot, az alkalmazási alkalmasságot, a telepítést és a mérő kiválasztását.
Mi az ovális fogaskerék áramlásmérő?
Az ovális fogaskerék-áramlásmérő egy pozitív elmozdulású műszer, amely két ovális rotort tartalmaz egy szorosan megmunkált kamrában. A folyadék bejutásakor a mérőben lévő nyomáskülönbség a forgórészek elfordulását okozza. A rotorok és a kamrafal között kialakított zsebek diszkrét térfogatokat szállítanak a bemenettől a kimenetig.
A mechanikai kialakítástól függően a rotorok közvetlenül kölcsönhatásba léphetnek, vagy külön szinkronizálási elrendezést alkalmazhatnak. A lényegi mérési elv ugyanaz: minden teljes mozgás egy kiszámítható eltolt térfogatnak felel meg.
Ezt a típusú hangszert megtekintheti az oldalonfogaskerék áramlásmérő tartományés egy konkrétovális fogaskerekes áramlásmérő konfiguráció.
Az alapmechanizmust az OMEGA is dokumentáljaelmozdulásmérő műszaki kézikönyve, amely ovális rotorokat ír le, amelyek forgás közben pontos térfogatot visznek át a mérőkamrán.
Hogyan működik az ovális fogaskerék áramlásmérő?
1. Folyadék belép a mérőkamrába
A folyamatfolyadék belép a mérő bemenetébe, és nyomáskülönbséget hoz létre a rotorok felfelé és lefelé irányuló oldalai között. Ez a nyomás biztosítja a fogaskerekeket forgató mechanikai erőt. A mérőelemeknek ezért általában nincs szükségük külső motorra.
2. Egy meghatározott kötetet izolálunk
Ahogy az egyik rotor eltávolodik a kamra falától, egy zseb nyílik a rotor felülete és a ház között. Ezt a helyet folyadék tölti be. A precíziós belső hézagok korlátozzák az ellenőrizetlen szivárgást a bemenettől a kimenetig, így a folyadék nagy része a tervezett kiszorítási útvonalat követi.
Ez a legfontosabb különbség a pozitív elmozdulás mérése és a következtetési technológiák között: a mérő ismételten egy fizikailag meghatározott térfogatot kezel ahelyett, hogy először mérné a sebességet, és ezt az értéket térfogatárammá alakítaná.
3. A rotorok továbbítják a folyadékot
A két rotor szinkronizált sorrendben forog tovább. Az egyes rotorok külseje körül megfogott folyadék a kimenet felé kerül, míg egy másik kamra megtelik a bemenetnél.
Az egyik fontos szempont, hogy a fordulatonkénti elmozdulások pontos száma a mérő geometriájától függ. Ezért ennek a gyártó tervezési és kalibrációs adataiból kell származnia, nem pedig az összes ovális fogaskerék-mérőre vonatkozó általános feltételezésből.
4. A mért térfogat elhagyja a mérőt
Amikor egy feltöltött kamra eléri az alsó oldalt, a folyadék kiürül. Egy másik kamra már megtelik, így a fogaskerekek ismételt forgatása szinte folyamatos diszkrét folyadékmennyiségek átvitelét eredményezi.
5. A forgás használható áramlási jellé válik
A mechanikus mozgás helyi nyilvántartást vezethet, vagy elektronikusan észlelhető. Az elektronikus mérők mágneses, Hall{1}}effektus vagy egyéb érzékelő elrendezést használhatnak a rotor mozgásának megfelelő impulzusok generálására.
Impulzusjel küldhető kijelzőre, PLC-re, kötegvezérlőre illáramlási összegző. A vevő elektronika a mérőtényezőt használja az impulzusok halmozott térfogatra és pillanatnyi áramlási sebességre való konvertálására.
Hogyan számítják ki a teljes térfogatot és az áramlási sebességet?
A mögöttes kapcsolat egyszerű:
Teljes térfogat=elmozdult térfogat mérési ciklusonként × ciklusok száma
Az áramlási sebesség hozzáad egy időkomponenst:
Áramlási sebesség=mért térfogat ÷ eltelt idő
Az elektronikus ovális fogaskerék-mérők ezt az összefüggést általában egy K-tényezővel vagy mérőtényezővel fejezik ki, amelyet gyakran egy mérnöki térfogategységenkénti impulzusszámként határoznak meg. Az impulzusokat számláló vezérlő képes összesíteni a folyadékot, míg az impulzusfrekvencia azt jelzi, hogy az adott térfogat milyen gyorsan halad át a mérőn.
A K-tényezőt nem szabad tetszőleges univerzális számként kezelni. Az adott mérőhöz és annak kalibrálásához tartozik. Azoknál a mérőrendszereknél, ahol a pontosság számít, használja a kalibrálás során megadott vagy megállapított tényezőt, ahelyett, hogy pusztán a névleges hajtóműméretekből számítana ki.
A NIST útmutatásafolyadék áramlásmérő kalibrálásaszemlélteti, hogy a mérőtényező és annak bizonytalansága miért része a teljes mérési eredménynek. A témával kapcsolatos további webhelytartalomért tekintse meg az útmutatótfolyadékáramlásmérő kalibrálási módszerek és nyomon követhetőség.
Miért számít a viszkozitás?
A viszkozitás kétféle módon befolyásolja az ovális fogaskerekek mérését, és ha csak az egyiket nézzük, az rossz mérőválasztáshoz vezethet.
Először is, bizonyos folyadék áthaladhat a mozgó és álló alkatrészek közötti kis hézagokon anélkül, hogy a tervezett elmozdulási ciklus teljes mértékben képviselné. Ezt általában belső szivárgásnak vagy csúszásnak nevezik. Nagyon híg folyadék esetén az ezeken a hézagokon keresztüli szivárgás jelentősebbé válhat, különösen alacsony áramlásnál.
A viszkozitás növekedésével a hézagokon keresztül történő áramlás általában korlátozottabb. Ez az egyik oka annak, hogy a térfogat-kiszorításos mérőműszerek jól teljesítenek viszkózus olajokkal és hasonló folyadékokkal.
A nagy viszkozitás azonban növeli a mozgással szembeni ellenállást is. Nagyobb nyomáskülönbségre lehet szükség a rotorok elfordításához, és a mérőben megnőhet a nyomásesés. Megfelelően magas viszkozitás esetén a felhasználható maximális áramlást csökkenteni kell.
KOBOLD útmutatása továbbpozitív elmozdulású áramlásmérőkpéldául kifejezetten megjegyzi, hogy a nagy viszkozitású folyadékok csökkentett maximális áramlást igényelhetnek a nyomásesés elfogadható tartományon belül tartásához.
A gyakorlati tanulság az, hogy a viszkozitást soha nem szabad egyedül értékelni. Ellenőrizze az áramlási sebességgel, a rendelkezésre álló nyomáskülönbséggel, a folyamat hőmérsékletével és a mérő méretével együtt.
A pontosság, az ismételhetőség és a belső csúszás nem ugyanaz
Az áramlásmérők specifikációi gyakran több olyan kifejezést használnak, amelyek könnyen felcserélhetők.
Pontosságleírja, hogy a megadott eredmény mennyire egyezik a referencia vagy elfogadott értékkel meghatározott feltételek mellett.
Ismételhetőségleírja, hogy a műszer milyen következetesen adja ugyanazt az eredményt, ha a mérést azonos körülmények között megismétlik.
Egy mérő nagymértékben megismételhető, és még mindig szisztematikus mérési hibája lehet. A kalibráció képes azonosítani és korrigálni a szisztematikus eltérés egy részét, de nem szünteti meg a mechanikai problémákat, a nem megfelelő működési feltételeket vagy a változó folyamattulajdonságokat.
Az ovális fogaskerék-mérőnél több tényező érdemel különös figyelmet.
Alacsony áramlás
Alacsony áramlásnál a belső hézagokon keresztüli szivárgás nagyobb lesz a mérőn áthaladó teljes mennyiséghez képest. Még ha az abszolút csúszás nagyon keveset is változik, a mért áteresztőképesség százalékos aránya növekedhet. Ez segít megmagyarázni, hogy a működési tartomány alsó határa miért érdemel különös figyelmet.
A kis mennyiségekre összpontosító alkalmazásokat ezért a tényleges működési tartománynak megfelelő mérőhöz kell igazítani, nem pedig egyszerűen a csőcsatlakozáshoz. Az oldal oldalai be vannak kapcsolvahajtóműmérők az alacsony áramlási sebességheztovábbi kontextust biztosítanak az ilyen típusú alkalmazásokhoz.
Hőmérséklet
A hőmérséklet hatással van a mérő anyagára, de megváltoztatja a folyadékot is. Az olaj sokkal viszkózusabb lehet hidegindításkor, mint azután, hogy a folyamat elérte az üzemi hőmérsékletet. A mérő ezért eltérő nyomásesést és csúszási viselkedést tapasztalhat ugyanazon gyártási ciklus különböző pontjain.
Viselet
A rotorfelületek, a csapágyak vagy a mérőkamra kopása megváltoztathatja a belső hézagokat. A nagyobb hézagok megváltoztathatják a szivárgási jellemzőket, és végül eltolhatják a mérő teljesítményét. Ezért lehet hasznos a kalibrálási előzmények: a mérőtényező fokozatos változása többet jelezhet, mint elektronikai problémát.
Bevont levegő
Egy ovális fogaskerék-mérő méri a mérőkamráját elfoglaló térfogatot. Ha a kamra egy része a tervezett folyadék helyett gázt tartalmaz, a forgórész továbbra is mozoghat, és a mérő továbbra is képes regisztrálni az elmozdult térfogatot. Ezért előfordulhat, hogy a megjelenített eredmény már nem jelenti azt a folyadékmennyiséget, amelyet a kezelő mérni kívánt.
Hol működnek jól az ovális fogaskerekes áramlásmérők?
A legerősebb alkalmazások általában tiszta folyadékokat jelentenek, ahol a közvetlen térfogatmérés hasznos. Tipikus példák a kenőolaj, hidraulikaolaj, üzemanyag, gyanta, ragasztó, szirup, étolaj és kompatibilis technológiai vegyszerek.
A pontos folyadéknév nem elegendő a kérelem jóváhagyásához. Ellenőrizni kell még üzemi hőmérsékleten a viszkozitását, tisztaságát, kémiai összeférhetőségét, nyomását, várható áramlási tartományát és a megengedett nyomásveszteséget.
Az ovális fogaskerekes technológia az adagolási és feldolgozási{0}}vezérlési rendszerekben is releváns, mivel az ismételt térfogati elmozdulás összegezhető vagy számolható jelet ad. További alkalmazás-orientált{2}}példák érhetők el a webhely szakaszaiban:fogaskerék áramlásmérés folyamatszabályozáshozésipari fogaskerék-áramlásmérő alkalmazások.
Mikor rossz választás az ovális sebességmérő?
- Csiszoló vagy szemcsés{0}}folyadékok:szilárd anyagok károsíthatják a közeli belső felületeket vagy korlátozhatják a rotor mozgását.
- Jelentős mennyiségű gázt tartalmazó folyamatok:a mérőkamra egy részét elfoglaló gáz torzíthatja a kívánt folyadék{0}}térfogatot.
- Rendkívül korlátozott nyomáskülönbséggel rendelkező rendszerek:a mechanikai elmozdulás nyomásveszteséget okoz, különösen a viszkozitás és az áramlás növekedésével.
- Kémiailag összeférhetetlen folyadékok:a testnek, a rotoroknak, a tömítéseknek, a csapágyaknak és az egyéb nedvesített alkatrészeknek kompatibilisnek kell lenniük a technológiai közeggel.
- Közvetlen tömegáramot igénylő alkalmazások:az ovális váltómű alapvetően nem tömeget, hanem térfogatot mér.
Oval Gear vs egyéb áramlásmérő technológiák
| Technológia | Mérési jellemző | Tipikus ok arra, hogy fontolóra vegyük |
|---|---|---|
| Ovális fogaskerék | Pozitív elmozdulás térfogatmérés | Tisztítsa meg a viszkózus folyadékokat, adagolással és alacsony áramlású{0}}alkalmazásokkal |
| Turbina | Sebesség{0}}kapcsolódó rotormérés | Tiszta, viszonylag szabadon{0}}folyó folyadékok, ahol a nyomás és az áramlási feltételek megfelelnek a mérőnek |
| Elektromágneses | Elektromágneses indukción alapuló sebességmérés | Vezetőképes folyadékok, beleértve számos vizet és kémiai folyamatokat |
| Coriolis | Közvetlen tömegáram mérés | Tömegáramot, sűrűséginformációt vagy nagy mérési képességet igénylő folyamatok változó folyadékviszonyok között |
Ezek általános megkülönböztetések, nem egyetemes kiválasztási szabályok. A technológiákat összehasonlító olvasók áttekinthetik az oldaltturbinás áramlásmérők, elektromágneses áramlásmérőkés útmutató aCoriolis áramlásmérő működési elvea mérési módszer kiválasztása előtt.
Hogyan válasszunk ki egy ovális fogaskerék áramlásmérőt
Ne kezdje egyedül a csőátmérővel. Kezdje a folyamattal.
- Azonosítsa a folyadékot.Jegyezze fel a tényleges táptalajt és adott esetben annak összetételét vagy koncentrációját.
- Határozza meg a viszkozitást üzemi hőmérsékleten.Ha a hőmérséklet jelentősen megváltozik, a viszkozitási tartományt adja meg, ne pedig egyetlen szobahőmérsékletet{0}}.
- Határozza meg a minimális, normál és maximális áramlást.A valós működési tartomány körüli méretezés segít elkerülni a rossz alacsony{0}}áramlási teljesítményt vagy a túlzott rotorsebességet.
- Ellenőrizze a nyomást és a rendelkezésre álló nyomáskülönbséget.A mérőnek meg kell felelnie a rendszer nyomásértékének anélkül, hogy elfogadhatatlan folyamatveszteséget okozna.
- Erősítse meg a hőmérsékleti határértékeket.Ellenőrizze mind a mechanikai anyagokat, mind az elektronikát.
- Ellenőrizze a nedvesített{0}}anyagok kompatibilitását.Tartalmazza a testet, a rotorokat, a tömítéseket és a folyadéknak kitett egyéb alkatrészeket.
- Válassza ki a kívánt kimenetet.Döntse el, hogy a rendszernek szüksége van-e helyi jelzésre, impulzuskimenetre, analóg átvitelre, összegzésre vagy vezérlővel való integrációra.
- Határozza meg a szükséges mérési teljesítményt.Különítse el a tényleges pontossági követelményeket az ismételhetőségtől vagy az egyszerű folyamat{0}}figyelési igényektől.
Ha az alkalmazási feltételek nem stabilak, határozza meg a legrosszabb hiteles működési esetet, ahelyett, hogy kizárólag a normál körülmények közül választaná ki a mérőt.
Telepítési és üzembe helyezési gyakorlatok
Tartsa távol a szennyeződéseket a mérőkamrából. Idegen anyag jelenléte esetén általában ajánlott egy megfelelő felső szűrőt használni. Az OMEGA ovális hajtómű dokumentációja arra is figyelmeztet, hogy a szennyeződés károsíthatja a mechanizmust, és azt javasolja, hogy a mérőt lassan töltse fel, ahelyett, hogy hirtelen légtelenítésnek tenné ki.
A mérés során a mérőnek folyadékkal kell telnie. Ahol levegő juthat be a folyamatba, a forrással foglalkozzon, ahelyett, hogy az instabil leolvasásokat csak elektronikus problémaként kezelné.
Kövesse a gyártó által megadott áramlási irányt és működési határértékeket. Kerülje el a folyamatos üzemelést a névleges áramlási tartomány felett, és vegye figyelembe a szivattyú pulzálását ott, ahol a felfelé irányuló berendezés erősen változó áramlást produkál.
A telepítés után ellenőrizze a jelláncot, valamint magát a mérőt: az érzékelő kimenetének, az impulzusskálázásnak, a K--tényezőnek, a kijelző konfigurációjának és a PLC vagy az összegző beállításainak ugyanazokat a mérnöki egységeket kell képviselniük.
Gyakori problémák és mit érdemes először ellenőrizni
| Tünet | Valószínű okai | Első ellenőrzések |
|---|---|---|
| Az olvasás alacsonyabb a vártnál | Belső csúszás, kopás, helytelen K{0}}tényező vagy a megfelelő tartomány alatti működés | Ellenőrizze az áramlási tartományt, a viszkozitást, a kalibrációs tényezőt és a szerviztörténetet |
| Az olvasás instabil | Elszívott levegő, pulzáló áramlás vagy instabil folyamatkörülmények | Vizsgálja meg a folyadékvezetéket, és hasonlítsa össze az instabilitást a szivattyú működésével |
| A rotorok leállnak vagy az áramlás korlátozódik | Szennyeződés, túlzott viszkozitás vagy belső sérülés | Ellenőrizze a szűrőt, a nyomásesést és a forgórész mozgásának szabadságát a karbantartási utasítások szerint |
| A nyomásesés nő | Eltömődött szűrő, szennyeződés, nagyobb viszkozitás vagy túlzott áramlás | Hasonlítsa össze az aktuális hőmérsékletet, viszkozitást és áramlást a normál működési feltételekkel |
| A megjelenített hangerő folyamatosan hibás | Helytelen méretezés, K-tényező vagy kalibrálási eltolás | A mechanikus mérő cseréje előtt ellenőrizze az impulzuskonfigurációt |
Ha kalibrálásra van szükség, használjon dokumentált referenciamódszert, és őrizze meg az eredményeket, hogy a változások idővel összehasonlíthatók legyenek. Az oldal cikke errőlhogyan kell kalibrálni az áramlásmérőttovábbi hátteret biztosít.
Gyakran Ismételt Kérdések
Az ovális fogaskerekes áramlásmérő pozitív elmozdulásmérő?
Igen. A folyadékot úgy méri, hogy meghatározott térfogatokat ismételten elszigetel és egy mérőkamrán keresztül továbbít, ami az alapvető pozitív eltolási elv.
Az ovális fogaskerék-mérő méri a tömegáramot?
Nem. Elsődleges mért mennyisége a térfogat. A tömegáramhoz sűrűséginformációra vagy olyan technológiára van szükség, amelyet a tömeg közvetlen mérésére terveztek.
Miért használják gyakran az ovális fogaskerekes mérőket olajhoz?
Sok olaj tiszta és viszonylag viszkózus, ami megfelel a pozitív elmozdulás mérésének. A végső választás továbbra is függ az áramlási tartománytól, a folyamat hőmérsékleti viszkozitásától, a nyomáseséstől, az anyagoktól és a szükséges pontosságtól.
A viszkozitás befolyásolja a pontosságot?
Befolyásolhatja a teljesítményt, mivel a viszkozitás befolyásolja a belső csúszást és a nyomásveszteséget. A vékony folyadék könnyebben szivároghat át a belső hézagokon, míg egy nagyon viszkózus folyadék nagyobb nyomáskülönbséget igényelhet a rotorok mozgatásához.
Egy ovális fogaskerék-mérőhöz hosszú egyenes csőjáratokra van szükség?
Mérése nem függ a sebességprofil kialakításától, ugyanúgy, mint sok sebesség{0}}alapú mérő, így az egyenes futású-követelmények gyakran kevésbé szigorúak. Az adott modell telepítési utasításait továbbra is követni kell.
Miért fontos a szűrő?
A mérő mozgó elemeket és zárt távolságokat tartalmaz. Az idegen anyag korlátozhatja a forgást, felgyorsíthatja a kopást vagy megváltoztathatja a mérési teljesítményt.
Milyen információkat kell megadni a mérő kiválasztása előtt?
Adja meg a folyadékot, a viszkozitást üzemi hőmérsékleten, a minimális és maximális áramlást, a nyomást, a hőmérsékletet, a csatlakozási követelményeket, a nedvesített-anyagszükségletet, a kívánt teljesítményt és a mérési{1}}teljesítmény-célt.
Következtetés
Az ovális fogaskerekes áramlásmérő működési elve a közvetlen térfogati elmozduláson alapul. A rotorok ismételten elkülönítik az ismert folyadéktérfogatokat, átmozgatják a mérőkamrán, és forgásukat mechanikus jelzéssé vagy elektronikus jellé alakítják.
Ez a mechanizmus megmagyarázza a technológia erősségeit és korlátait is. A tiszta viszkózus folyadékok jól alkalmazhatók az ovális fogaskerekek mérésére, míg a szennyeződés, a beszivárgott levegő, a túlzott nyomásveszteség, a nem megfelelő anyagok és a tervezett áramlási tartományon kívüli működés csökkentheti a teljesítményt.
A kiválasztáshoz a teljes működési állapotra összpontosítson, nem pedig egyetlen specifikációra. A folyadék tulajdonságait, viszkozitását, áramlási tartományát, hőmérsékletét, nyomását, anyagokat, kimeneti és mérési követelményeket együtt kell értékelni. Ha ezek a tényezők megfelelnek a pozitív elmozdulás elvének, az ovális fogaskerék-mérő praktikus megoldást jelenthet a térfogatméréshez, adagoláshoz és folyamatfelügyelethez.
