Razlikovanje je pomembno pri določanju opreme za doziranje, mešanje ali prenos izdelka. Tehnično pravilen volumetrični odčitek lahko še vedno povzroči napačno skupno maso, če je gostota, uporabljena v izračunu, napačna.
Kakšna je razlika med masnim in volumskim pretokom?
Masni pretokopisuje količino materiala na časovno enoto.Volumetrični pretokopisuje zaseden prostor na časovno enoto, običajno m³/h ali L/min. Za enofazno tekočino je razmerje masni pretok=gostota × volumetrični pretok pri enakih delovnih pogojih.
Coriolisov merilnik lahko meri masni pretok, ne da bi zagotovil ločeno predpostavljeno procesno gostoto. Nasprotno večina magnetnih in tranzitnih ultrazvočnih merilnikov meri volumetrični pretok. Preberiteprimerjava masnega pretoka proti volumskemu pretokuza širše posledice izbire ene količine pred drugo.
Kako delujejo Coriolisovi merilniki masnega pretoka tekočine
Vibracije in fazni premik
Coriolisov senzor vsebuje eno ali več cevi, ki vibrirajo z nadzorovano frekvenco. Ko tekočina miruje, senzorji zaznajo referenčni vzorec vibracij. Pri pretoku gibljiva tekočina povzroči majhen zasuk, tako da se točke blizu vstopa in izhoda ne premikajo več istočasno.
Oddajnik izmeri to fazno ali časovno razliko in uporabi kalibracijo instrumenta za izračun masnega pretoka. Namesto merjenja hitrosti in množenja z ocenjeno gostoto meri mehanski učinek premikajoče se mase.Endress+Hauserjeva razlaga Coriolisovega principaponazarja obnašanje cevi. FlowT ponuja ločenoČlanek o Coriolisovem principu delovanjaza bralce, ki potrebujejo več podrobnosti.
Gostota, temperatura in prostornina
Številni Coriolisovi instrumenti izračunajo tudi gostoto iz resonančne frekvence cevi: efektivna masa tekočine v cevi vpliva na njeno vibriranje. Zaznavanje temperature pomaga kompenzirati spremembe v togosti cevi. Oddajnik lahko nato iz izmerjenega masnega pretoka in gostote izpelje volumetrični pretok. Ali so te spremenljivke na voljo kot rezultati, je odvisno od modela.
Neposredna meritev mase je uporabna, kadar recept ali materialna bilanca določa kilograme in ne litre. Njegove pomanjkljivosti lahko vključujejo nabavne stroške, težo instrumenta, izgubo tlaka in občutljivost na določene pogoje za vibracije ali vnos plina. Ti kompromisi so preučeni v FlowTCoriolisove prednosti in omejitverazprava.
Kako toplotni merilniki masnega pretoka merijo tekočine
Specializirani toplotni senzorji tekočine merijo, kako pretočna tekočina prenaša toploto. Odvisno od zasnove elektronika vzdržuje temperaturno razliko ali spremlja, kako vsiljeni vnos toplote spremeni porazdelitev temperature. Signal senzorja je povezan z masnim pretokom skozi kalibracijo, razvito za predvideno tekočino.
Ta metoda je še posebej pomembna za izbrane dozirne in laboratorijske sisteme z nizkim pretokom. Toplotne lastnosti – vključno s toplotno kapaciteto in toplotno prevodnostjo – vplivajo na odziv. Zamenjava druge tekočine brez upoštevanja kalibracije lahko zato povzroči napačen rezultat.Bronkhorst pojasnjuje toplotno zaznavanje tekočinein razlikovanje med običajnimi operativnimi pristopi.
Plinskega termometra ne obravnavajte kot merilnika tekočine.Na primer, FlowT'skategorija izdelkov toplotnega masnega tokav glavnem obravnava aplikacije plinskih storitev. Uporaba v tekočinah zahteva model, ki je izrecno zasnovan in določen za tekočine, z ustreznimi omočenimi materiali in kalibracijo.
Kako izračunati masni pretok tekočine
Če masni pretok izhaja iz volumetričnega merilnika, uporabite:
Masni pretok (kg/h)=gostota (kg/m³) × volumetrični pretok (m³/h)
Recimo, da cev prenaša 5 m³/h tekočine in je njena dejanska gostota pri delovnih pogojih 950 kg/m³. Pravilni masni pretok je 4.750 kg/h. Če krmilnik namesto tega predpostavi 1.000 kg/m³, poroča 5.000 kg/h-250 kg/h previsoko ali približno 5,3 % glede na pravilno vrednost.
To je ilustrativen izračun, ne izmerjeni rezultat obrata. Pokaže, zakaj se morajo meritve in njihove enote nanašati na združljive pogoje. Za spreminjanje gostote trenutno razmerje ostaja veljavno, vendar je treba skupno maso zbrati iz zaporednih meritev in ne izračunati iz ene predpostavke o gostoti.
Neposredno merjenje mase v primerjavi z metodami, ki temeljijo na volumnu
| tehnologija | Izmerjena količina | Kdaj to upoštevati | Kritična omejitev |
|---|---|---|---|
| Coriolis | Neposredna masa; pogosto gostota | Doziranje na osnovi mase, različna gostota | Stroški, izguba tlaka, plin in mehanske razmere |
| Namenska tekoča toplota | Umerjen odziv prenosa toplote, ki daje masni pretok | Primeren nizek pretok tekočine | Toplotne lastnosti in kalibracija, specifične za tekočino |
| Elektromagnetno | Volumetrični pretok | Prevodna tekočina, zadostna prostornina ali zanesljiva gostota | Zahteva ustrezno prevodnost in polno cev |
| Ultrazvočno vpenjanje | Običajno volumetrični pretok | Naknadno opremljene linije z ustreznimi akustičnimi pogoji | Lastnosti cevi, mehurčki, stanje polne cevi |
Elektromagnetni merilnik izračuna pretok iz hitrosti tekočine v magnetnem polju. Za poročanje prostornine ne potrebuje gostote, vendar je gostota pomembna, če rastlina pozneje rezultat pretvori v maso. glejkako magnetni merilniki merijo pretokin na voljoobmočje elektromagnetnega merilnika pretokaza primerne prevodno-tekočinske aplikacije.
Za obstoječe vodovodne ali združljive procesne cevi, aultrazvočni merilnik na vpenjalose lahko izogne rezanju vrvice. Njegov odčitek prostornine še vedno potrebuje veljaven vnos gostote za izračun mase. Razlike pri namestitvi so obravnavane vvpenjalno v primerjavi z ultrazvočnim merjenjem v liniji.
Kaj povzroča napake pri merjenju masnega pretoka tekočine?
Ničelni odmik pri nizkem pretoku
Coriolisova ničelna nastavitev vzpostavi referenco brez pretoka instrumenta. Merilnik mora biti poln, tekočina stabilna in dejanski pretok ustavljen po postopku proizvajalca. Nepravilna ničla lahko povzroči skoraj konstanten odmik, ki postane pomemben pri nizkem pretoku.
Za ponazoritev predpostavimo, da sistem odčita visoko 0,2 kg/h zaradi odmika. Pri 100 kg/h je napaka 0,2 %; pri 10 kg/h postane 2 %. To ne opisuje natančnosti določenega proizvajalca. Pokaže, zakaj je treba merilnik ovrednotiti pri najnižji zahtevani delovni točki, ne le pri normalnem pretoku.
Plinski mehurčki in vibracije
Vneseni plin lahko spremeni odziv Coriolisovih cevi in popači odčitke gostote ali masnega pretoka. Rezultati so odvisni od porazdelitve mehurčkov, viskoznosti, režima pretoka in obdelave signala instrumenta. Nekateri modeli vključujejo funkcije dvofaznega toka; teh ni mogoče domnevati za vsak model.Emersonova tehnična bela knjiga o vnesenem plinupodrobno opisuje omejitve uporabe in pomen obnašanja mehurčkov.
Zunanje mehanske vibracije, napetost cevi in slaba montaža lahko prav tako vplivajo na Coriolisovo delovanje. Potrdite navodila za namestitev, preden spremenite dušenje signala ali poskušate nastaviti na ničlo.
Neusklajenost lastnosti tekočine in namestitve
Pri merilnikih toplotne tekočine lahko nepravilna kalibracija tekočine vpliva na rezultate. Pri magnetnih števcih lahko nezadostna prevodnost ali nepopolno napolnjena cev prepreči zanesljivo merjenje prostornine. Pri ultrazvočnih sistemih lahko nepravilna debelina stene, slaba vezava senzorja ali zračni mehurčki poslabšajo signal. Napaka je morda v aplikaciji in ne v elektroniki oddajnika.
Kako izbrati pravo metodo
- Določite zahtevani izhod.Ali je postopek kontroliran v kilogramih, litrih, koncentraciji ali celotni količini serije? Izogibajte se plačilu neposrednega merjenja mase, ko prostornina že zadosti dajatvi.
- Označite tekočino.Zabeležite razpon gostote, viskoznost, prevodnost, temperaturo, tlak, trdne snovi in pričakovani vneseni plin. Za termične instrumente določite natančno tekočino ali mešanico, uporabljeno za kalibracijo.
- Določite celotno območje pretoka.Zagotovite najmanjši, normalni in največji pretok, ne le premer cevi. Preglejte mejo nizkega pretoka merilnika, osnovo natančnosti, izgubo tlaka in kateri koli izraz ničelne stabilnosti. Thevodnik za izbiro meritev pretokapojasnjuje, kako ti pogoji delovanja vplivajo na velikost.
- Primerjajte stroške namestitve in življenjskega cikla.Coriolisova namestitev lahko upraviči višje začetne stroške za doziranje na podlagi mase. Merilnik prostornine z zanesljivim vnosom gostote lahko zadostuje za procesno vodo s stalno gostoto. Vključite zahteve za zaustavitev, dostop do storitev in stroške umerjanja.
- Potrdite merilno verigo.Če PLC pomnoži volumski pretok z gostoto, preverite enote, hitrost posodobitve in skaliranje signala. Vloga apretvornik pretoka in njegovi izhodipomembno pri posredovanju vrednosti v krmilnik.
Primer obdelane izbire: mešanica s spremenljivo gostoto
Razmislite o hipotetičnem postopku tekočega mešanja, kjer recept zahteva 2000 kg koncentrata na serijo. Ko se sestavine mešajo, se spreminjata temperatura in sestava, zato fiksna gostota, vnesena v volumetrični merilnik, morda ne predstavlja več tekočine. Coriolisov merilnik je logičen kandidat, ker neposredno sešteje preneseno maso, če so njegovo območje pretoka, izguba tlaka in stanje tekočine sprejemljivi.
Volumetrični merilnik ni samodejno neprimeren. Če je na voljo zanesljiva linijska meritev gostote in sistem za nadzor procesa pravilno združuje sinhronizirane vrednosti, lahko izračunana masa izpolnjuje ustrezno zahtevo glede natančnosti. Primerjajte skupno negotovost in stroške namestitve obeh ureditev; ne predvidevajte, da dražji senzor vedno ustvari boljši splošni rezultat postopka. To so hipotetični pogoji, ne prijavljena namestitev stranke.
Kako primerjati točnost in preveriti rezultate
Vedno preverite, ali je specifikacija navedena kot odstotek odčitka ali polne lestvice. Za hipotetični instrument s polno skalo 1.000 kg/h ustreza ±0,5 % celotne skale ±5 kg/h. Pri delovni hitrosti 100 kg/h je to samo 5 % odčitka. Nasprotno pa ±0,5 % odčitka ustreza ±0,5 kg/h na isti točki. Realne specifikacije lahko dodajo ničelno stabilnost, ponovljivost ali druge pogoje.
Umerjanje mora primerjati celoten rezultat meritve z ustrezno referenco na ustreznih točkah pretoka. Za masni pretok tekočine gravimetrične metode določajo maso, zbrano v izmerjenem času.NIST opisuje tekoči gravimetrični kalibracijski standard, medtem ko je FlowTrazlaga kalibracije pretoka tekočinezajema napake, sledljivost in dokumentacijo. Številka tovarniške natančnosti ni nadomestilo za preverjanje nameščenega postopka.
Pogosto zastavljena vprašanja
Ali lahko magnetni merilnik pretoka poroča o masnem pretoku?
Lahko poroča o izračunanem masnem pretoku, ko so oddajniku ali nadzornemu sistemu dobavljene zanesljive informacije o gostoti. Primarni senzor ostaja volumetrični merilnik.
Ali je Coriolis vedno natančnejši od izračunanega masnega pretoka?
Ne. Učinkovitost je odvisna od posebnih instrumentov, kalibracije, pogojev postopka in negotovosti gostote. Primerjajte popolno negotovost v dejanskih delovnih pogojih in ne samo merilni princip.
Ali lahko toplotni merilniki masnega pretoka merijo katero koli tekočino?
Ne. Specializirani tekočinski modeli obstajajo, vendar je njihov toplotni odziv odvisen od lastnosti tekočine in kalibracije. Potrdite odobrene tekočine, območje delovanja in združljivost z mokrim materialom.
Ali merilniki masnega pretoka tekočine potrebujejo ravno cev?
Zahteve so različne. Coriolisovi merilniki so na splošno manj odvisni od profila hitrosti navzgor kot mnoge volumetrične tehnologije, vendar sta napetost v cevovodu in mehanska podpora še vedno pomembna. Upoštevajte natančen priročnik za model.
Zaključek
Masni pretok tekočine je mogoče izmeriti neposredno s Coriolisovo tehnologijo, sklepati s pomočjo kalibriranega toplotnega odziva tekočine ali izračunati iz izmerjenega volumna in gostote. Pravi pristop je tisti, ki izpolnjuje zahteve procesa v celotnem obsegu njegovega dejanskega pretoka in lastnosti tekočine.
FlowT ponuja možnosti industrijskega elektromagnetnega in ultrazvočnega merjenja; ti ne bi smeli biti predstavljeni kot neposredni Coriolisovi tekočinski merilniki mase. Za oceno projekta,ekipi FlowT pošljite svoje zahteve glede tekočine, cevi in meritevin potrdite, ali je merjenje prostornine s pretvorbo gostote primerno.
