Natančnost toplotnega merilnika masnega pretoka: sestava plina, namestitev, kalibracija in izbira

Merilnik termičnega masnega pretoka meri pretok plina tako, da opazuje, kako gibajoči se plin odvaja toploto od segretega senzorskega elementa. Zaradi tega je tehnologija privlačna za stisnjen zrak, dušik, zemeljski plin, bioplin, zgorevalni zrak in številne druge industrijske pline. Za osnovno fiziko senzorjev FlowT-jeva razlagakako deluje toplotni merilnik masnega pretokapokriva osnovno načelo-prenosa toplote. Težje vprašanje je, kako ohraniti to merilno zmogljivost, potem ko merilnik zapusti kalibracijsko mizo.

Začnite z razumevanjem, kaj pomeni specifikacija natančnosti

Dva termometra masnega pretoka lahko prikažeta impresivno izjavo o natančnosti in še vedno nudita zelo različno zmogljivost pri pretoku, ki je pomemben za vaš proces. Preden primerjate številke, ugotovite, kako je specifikacija izražena.

Recimo, da podatkovni list navaja natančnost ±1 % odčitka. Pri indiciranem pretoku 500 Nm³/h je navedeni prispevek ±5 Nm³/h. Zdaj razmislite o drugem instrumentu z ocenjeno vrednostjo ±0,5 % celotne skale 2000 Nm³/h. Njegov prispevek-na podlagi-polnega obsega je ±10 Nm³/h, vključno s tem, ko proces deluje pri 500 Nm³/h.

To ne pomeni, da je ena oblika specifikacije samodejno boljša. To pomeni, da je osnova pomembna, še posebej, če merilnik večino časa preživi precej pod največjim pretokom.

Natančnost, ponovljivost in negotovost niso eno in isto

Natančnostopisuje, kako blizu je sporočeni tok sprejeti referenci.Ponovljivostopisuje, kako natančno instrument reproducira rezultat, ko se ponavljajo isti pogoji. Merilnik se lahko zelo dobro ponavlja in še vedno nosi sistematično odstopanje, ki ga povzroči nepravilna plinska krivulja, napačen premer cevi ali slaba namestitev.

FlowT podrobneje obravnava to razlikovanje v svojem članku oponovljivost toplotnega merilnika masnega pretoka.

Merilna negotovostje širši. Upošteva razpon vrednosti, ki jih je mogoče razumno povezati z rezultatom meritve, in lahko vključuje prispevke kalibracije, referenčne opreme, ponovljivosti, namestitve, lastnosti plina, obdelave signala in pogojev delovanja. Obstoječa razprava o FlowTtoplotna negotovost merilnika masnega pretokazagotavlja dodatno ozadje o intrinzičnih in{0}}programsko povezanih sodelavcih.

Kadar ima projekt resnično zahtevo po natančnosti, ne sprašujte le po "metrski natančnosti". Vprašajte, kakšna natančnost ali negotovost velja za najmanjši, normalni in največji delovni pretok ter pod kakšnimi navedenimi plinskimi in procesnimi pogoji.

Sestava plina je del meritve

Merjenje toplotne mase je odvisno od prenosa toplote. Različni plini imajo različno toplotno prevodnost, specifično toploto, gostoto in viskoznost, zato segretega senzorja ne hladijo povsem enako.

Zato merilnika, umerjenega za zrak, ne bi smeli samodejno obravnavati kot enako natančnega merilnika metana, vodika, ogljikovega dioksida ali mešanega-plina zgolj s spremembo oznake v oddajniku.

Pri čistem plinu s stabilno sestavo je težava razmeroma enostavna: izberite merilnik in kalibracijo, ki ustrezata temu plinu. Z znano in stabilno mešanico je mogoče ravnati tudi, če je njena sestava definirana in ima proizvajalec ustrezen kalibracijski ali validiran model plina.

Spremenljiva mešanica plinov zahteva več presoje. Razmislite o bioplinskem procesu, pri katerem se relativne količine metana in ogljikovega dioksida spreminjajo s pogoji prebave. Sprememba iz ene sestave v drugo spremeni toplotne lastnosti, ki jih vidi senzor. Pomembno vprašanje ni, ali lahko oddajnik prikaže "bioplin"; ali pričakovano območje sestave ostaja združljivo z zahtevano merilno negotovostjo.

Članek FlowT omerjenje plinskih mešanic s termometrom masnega pretokapojasnjuje, zakaj mora biti sestava mešanice del podatkov o aplikaciji.

Praktično pravilo za-odločanje o sestavi plina

• Enotni, stabilni plin:uporabite kalibracijo, namenjeno za ta plin, kadar koli to opravičuje zahteva po natančnosti.
• Stabilna znana mešanica:zagotoviti celotno sestavo zmesi in potrditi, ali je umerjanje-specifično za mešanico ali temelji na potrjeni pretvorbi.
• Spremembe zmesi v znanem območju:navedite normalne, najmanjše in največje pričakovane koncentracije za glavne komponente in vprašajte, kako se navedena napaka spreminja v tem območju.
• Sestava se močno ali nepredvidljivo spreminja:potrdite, ali lahko tehnologija toplotne mase še vedno zadosti zahtevani negotovosti, preden jo izberete.

Tlak in temperatura si še vedno zaslužita pozornost

Eden najmočnejših razlogov za uporabo termičnega masnega merilnika je, da lahko poroča o masnem pretoku, ne da bi najprej izmeril delovno prostornino in nato izračunal gostoto iz ločenih instrumentov za tlak in temperaturo. Ta prednost je včasih skrajšana v izjavo, da tlak in temperatura "ne vplivata" na merjenje toplotne mase. To besedilo je preširoko.

Senzor še vedno deluje znotraj pravega plina pri realnem tlaku in temperaturi. Ti pogoji lahko vplivajo na lastnosti plina, prenos toplote, temperaturne meje senzorja in razmerje med procesom in prvotno kalibracijo. Velikost in pomembnost učinka sta odvisna od plina, zasnove merilnika, metode kalibracije in delovnega območja.

FlowT ima ločeno tehnično razpravonihanja tlaka plina pri merjenju toplotne mase. Pri projektih z neobičajno visokim tlakom, velikimi temperaturnimi nihanji ali strogimi zahtevami glede negotovosti vključite te pogoje v pregled aplikacije, namesto da predvidevate, da jih standardna kalibracija samodejno pokriva.

Nizek pretok, režim pretoka in uporabno merilno območje

Toplotna tehnologija je pogosto izbrana, ker lahko zazna sorazmerno nizek pretok plina, ne da bi pri tem povzročila večjo omejitev v liniji. To ne pomeni, da ima vsak merilnik enako natančnost od nič do največjega pretoka.

Pri različnih Reynoldsovih številih in razponih hitrosti se lahko spremenita vzorec lokalnega toka in razmerje-prenosa toplote. Zaradi zelo nizkega pretoka lahko ničelna stabilnost in odmiki senzorja postanejo pomembnejši kot odstotek izmerjene vrednosti.

Zato uporabno vprašanje ni preprosto: "Kakšno je razmerje obračanja?" Vprašajte, katera specifikacija napake velja blizu dejanske minimalne delovne točke. FlowT-jeva razprava onatančnost merjenja toplotne mase v laminarnem tokuje relevantno, ko aplikacija deluje blizu spodnje meje razpona hitrosti.

Vlaga, kondenzacija in umazanija senzorja povzročajo različne napake

Vlažnost v plinu in tekoči vodi, ki sta v stiku s senzorjem, nista enaka. Vodna para je del mešanice plinov. Kondenzat tvori tekočo fazo, ki zelo različno prenaša toploto in lahko povzroči nenadno spremembo odziva senzorja.

Okužba je lahko bolj postopna. Kompresorsko olje, prah, ostanki procesa ali drobni delci lahko tvorijo premaz na zaznavnem elementu. Počasi nastajajoča prevleka spremeni toplotno pot med senzorjem in plinom in je lahko videti kot kalibracijski zamik.

Ta razlika je koristna pri odpravljanju težav. Odčitek, ki se nenadoma spremeni po okvari separatorja ali dogodku kondenzacije, nakazuje drugačno preiskavo od merilnika, ki se je več mesecev postopoma premikal v toku umazanega plina.

Preden ponovno umerite merilnik z nepojasnjenim odmikom, preglejte:

• spremembe sestave plina;
• rosišče in zgodovina kondenzacije;
• prenos olja iz kompresorja;
• obremenitev s prahom ali delci;
• čistost senzorja;
• spremembe na zgornjih filtrih ali separatorjih;
• nedavno vzdrževanje procesa.

Nameščena natančnost je odvisna od profila pretoka

Senzor za termično vstavljanje fizično ne meri vsake točke na veliki cevi. Zaznava razmere na svoji nameščeni lokaciji in instrument uporablja to meritev skupaj s konfigurirano geometrijo cevi in ​​kalibracijskim modelom za izračun celotnega pretoka.

Koleno, T-kratnik, reduktor, regulacijski ventil, izhod puhala, izpust kompresorja ali delno zaprt ventil lahko ustvarijo vrtinčne in asimetrične profile hitrosti. Merilnik, nameščen v tem motenem profilu, je lahko zelo ponovljiv, medtem ko še vedno poroča o pristranskem skupnem pretoku.

Navodila-za ravno vožnjo so zato pomembna, vendar se ne bi smela uporabljati ena univerzalna številka za vsako namestitev. Zahtevana gorvodna in dolvodna dolžina je odvisna od zasnove merilnika in motnje. Izbrana dokumentacija izdelka naj bi vodila končno postavitev.

Položaj sonde je tako konfiguracijska kot tudi mehanska težava

Globina vstavljanja, orientacija in konfigurirani notranji premer cevi so pomembni. Vnos nazivne velikosti cevi, ko oddajnik zahteva dejanski notranji premer, lahko povzroči sistematično napako pri izračunu površine. Sonda, nameščena preplitko ali pregloboko, lahko vzorči del profila hitrosti, ki je drugačen od predvidenega.

Za večje obstoječe cevovode, anvgradni termometer masnega pretokalahko zmanjša spreminjanje cevi, vendar namestitev potrebuje dovolj informacij o geometriji cevi in ​​pogojih navzgor, da je meritev smiselna.

Manjše linije imajo lahko koristi od definiranega vgrajenega merilnega odseka. FlowT primerja inženirske kompromise-v svojemPrimerjava toplotnega masnega merilnika pretoka v liniji in vstavitvi.

Kalibracija: dejanski plin, nadomestni plin in kaj mora pokazati potrdilo

Kalibracija poveže električni odziv senzorja z znanim referenčnim tokom. Pri merilnikih toplote je izbira plina pomembna, ker je prenos toplote-odvisen od plina.

ISO 14511:2019posebej obravnava specifikacijo, testiranje, inšpekcijo, namestitev, delovanje in kalibracijo merilnikov toplotnega masnega pretoka plina, ki se uporabljajo za pline in mešanice plinov.

Kadar je praktično in upravičeno glede na aplikacijo, dejanska-kalibracija plina zagotavlja najbližjo predstavitev dejanskih toplotnih lastnosti. V drugih primerih lahko proizvajalci uporabijo zrak, dušik ali drug nadomestni plin in uporabijo model enakovrednosti. Nadomestni pristop je lahko ustrezen, vendar bi morali uporabniki razumeti, kako je bila pretvorba vzpostavljena in kakšna dodatna negotovost velja.

Članek ISA oumerjanje toplotnih masnih merilnikov pretokarazpravlja o omejitvah, ki lahko nastanejo, ko teoretična ekvivalentnost plina ne reproducira dejanskega obnašanja-prenosa toplote procesnega plina.

Kaj zahtevati s kalibracijo

• kalibracijski plin ali nadomestni plin;
• preskušeni najmanjši in največji pretok;
• posamezne kalibracijske točke v celotnem območju delovanja;
• referenčni temperaturni in tlačni pogoji;
• merske enote in standardna-osnova prostornine;
• referenčna oprema in sledljivost;
• navedena kalibracijska negotovost;
• informacije o ponovljivosti, kadar je to ustrezno;
• kot-najdeni in kot-ostali rezultati za ponovno umerjanje;
• katera koli uporabljena plinska korekcija ali metoda enakovrednosti.

Za splošno terminologijo kalibracije merilnika pretoka in sledljivost, FlowT'stehnični pregled kalibracije merilnika pretokazagotavlja uporabno ozadje.

Če je v projektu določen akreditiran laboratorij, potrdite, da akreditirani obseg laboratorija pokriva ustrezne meritve in obseg pretoka.ISO/IEC 17025opredeljuje zahteve glede usposobljenosti, nepristranskosti in doslednega-delovanja laboratorijev za preskušanje in kalibracijo.

Ne zamenjujte masnega pretoka s standardno prostornino

Merilniki toplote se običajno imenujejo instrumenti za neposredni masni pretok, vendar številne naprave prikazujejo rezultate v Nm³/h, Sm³/h, SCFM ali SLPM namesto v kg/h. To so standardizirane volumetrične količine, ne fizična prostornina pri dejanskem tlaku in temperaturi v cevovodu.

Razlika je pomembna, ko merilnik toplote primerjamo s podatki o kompresorju, poročilom o pripomočku, izračunom PLC ali drugo tehnologijo pretoka. Sistemi morajo uporabljati isto referenčno temperaturo, tlak in definicijo plina.

FlowT-jirazlaga masnega pretoka v primerjavi z volumskim pretokomzajema fizično razliko, medtem ko njen pregled nadenote pretoka, vključno s kg/h in Nm³/hje uporaben pri preverjanju konfiguracije oddajnika in PLC-ja.

Praktično nameščena-tabela za diagnosticiranje napak

Kdaj je toplotna masa prava tehnologija-in kdaj ni

Tehnologija toplotne mase je še posebej uporabna, ko je znana sestava plina, izguba tlaka mora biti majhna, aplikacija ima koristi zaradi nizke-občutljivosti pretoka in je uporabno neposredno merjenje mase plina ali standardne-prostornine.

A merilnik masnega pretoka plinaje lahko primeren za distribucijo industrijskega plina, dušika, zgorevalnega plina in podobnih čistih{0}}plinov. Za spremljanje stisnjenega-zraka v obratih, anmerilnik masnega pretoka zrakalahko zagotovi podatke o porabi brez ločenega kompenzacijskega-sistema gostote. Prijave z različnimi vrstami plina je mogoče pregledati tudi glede na atoplotni masni merilnik pretoka za industrijsko merjenje plina, pod pogojem, da so plinske in delovne omejitve potrjene.

Toplotna masa ni samodejni odgovor na vsako uporabo plina.

Namen te primerjave ni univerzalno razvrščanje tehnologij. Treba je ugotoviti, kje sam princip merjenja ustreza procesu. FlowT ponuja tudi širšiprimerjava med toplotno maso in drugimi tehnologijami merilnikov pretokaza aplikacije, kjer tehnologija še ni bila izbrana.

Kontrolni seznam za izbiro toplotnega merilnika masnega pretoka

Zahteva za dobro ponudbo mora vsebovati dovolj podatkov o procesu, da se merilnik lahko dimenzionira in kalibrira za dejanske pogoje delovanja. Pripravite vsaj:

• Plin:natančno ime plina ali polna sestava zmesi.
• Razpon sestave:pričakovane razlike v glavnih komponentah plina.
• pretok:minimalni, normalni in največji pretok namesto samo največjega.
• Enote:kg/h, Nm³/h, Sm³/h, SCFM ali druga zahtevana moč.
• Referenčni pogoji:standardna temperatura in tlak, uporabljena za standardno-poročanje o prostornini.
• Tlak:normalni, minimalni in maksimalni delovni tlak.
• Temperatura:normalna in ekstremna temperatura plina.
• Stanje plina:vlaga, možna kondenzacija, prenos olja, prah ali procesna onesnaženja.
• Cev:material, razpored, dejanski notranji premer in orientacija.
• Namestitev:na voljo ravna in bližnja kolena, ventili, reduktorji, kompresorji ali puhala.
• Učinkovitost:zahtevana negotovost ali točnost pri dejanskem normalnem in minimalnem pretoku.
• Umerjanje:dejanska-potreba po plinu, nadomestni{1}}prejem plina, potrdilo in potrebe po sledljivosti.
• Izhod:4–20 mA, impulz, RS485/Modbus, HART, alarm ali seštevalec.
• Okolje:ohišje, odobritev nevarnega-območja, temperatura okolja in zahteve glede materiala.

Pogosto zastavljena vprašanja

Kakšna je tipična natančnost termometra masnega pretoka?

Ni enotne vrednosti, ki bi jo bilo treba uporabiti za vsak merilnik toplotne mase. Natančnost je odvisna od modela, osnove specifikacije, kalibriranega območja, plina, namestitve in delovnih pogojev. Primerjajte natančno izjavo podatkovnega lista pri običajnem in minimalnem pretoku, namesto da se zanašate na številko splošne-tehnološke ravni.

Ali tlak plina vpliva na termometer masnega pretoka?

Merjenje toplotne mase običajno ne zahteva ločenega tlačnega oddajnika za izračun masnega pretoka iz delovne prostornine, vendar lahko tlak vseeno vpliva na lastnosti plina in razmerje med pogoji postopka in kalibracijo. Aplikacije z visokim-tlakom ali zelo različno{2}}tlakom je treba pregledati glede na-specifične kalibracijske podatke za model.

Ali lahko termometer masnega pretoka meri spreminjajočo se mešanico plinov?

Možno, vendar zahtevana natančnost določa, ali je praktično. Navedite pričakovano območje sestave in vprašajte, kako se kalibracija merilnika ali plinski model obnese v tem območju. Velike ali nepredvidljive spremembe sestave lahko upravičijo drugačen pristop merjenja.

Ali je treba toplotni merilnik masnega pretoka kalibrirati z dejanskim plinom?

Dejanska-kalibracija plina je najbližji prikaz procesnega plina, če je to izvedljivo in upravičeno. Lahko se uporabi tudi kalibracija nadomestnega{2}}plina, vendar mora uporabnik razumeti metodo enakovrednosti in dodatno negotovost, povezano s prenosom kalibracije med plini.

Zakaj je toplotni merilnik masnega pretoka lahko ponovljiv, vendar še vedno netočen?

Ponovljivost samo kaže, da merilnik reproducira enak rezultat v ponavljajočih se pogojih. Napačna plinska krivulja, premer cevi, položaj sonde ali moten profil pretoka lahko ustvarijo stabilno sistematično pristranskost, ki se zelo dobro ponavlja.

Koliko ravne cevi potrebuje termometer masnega pretoka?

Odgovor je odvisen od specifičnega števca in motnje navzgor. Komolec, dva kolena, regulacijski ventil, reduktor, kompresor ali puhalo lahko ustvarijo različne profile pretoka. Uporabite zahteve za namestitev za izbrani model, namesto da uporabite eno univerzalno ravno-vrednost delovanja.

Kako vem, ali je treba senzor očistiti ali ponovno umeriti?

Najprej preglejte vzorec napake. Postopno premikanje v kontaminiranem procesu lahko upraviči pregled senzorja pred kalibracijo. Če je senzor čist in so konfiguracija, sestava plina, profil pretoka in pogoji postopka nespremenjeni, postane referenčna verifikacija ali ponovna kalibracija bolj logičen naslednji korak.

Ali je boljši vgradni ali linijski termometer masnega pretoka?

Nobeden ni univerzalno boljši. Inline merilniki zagotavljajo definiran odsek pretoka in so primerni za številne manjše linije. Vstavljeni merilniki so privlačni za večje cevi in ​​naknadno vgradnjo, vendar so bolj odvisni od pravilnih dimenzij cevi, položaja sonde in razvitega profila pretoka.

Končni odvzem

Natančnost merilnika toplotnega masnega pretoka je treba obravnavati kot vprašanje nameščenega merilnega-sistema in ne le kot kataloško številko. Začnite z osnovo natančnosti in območjem delovanja. Nato preverite sestavo plina, območje tlaka in temperature, tveganje vlage in kontaminacije, profil pretoka, položaj sonde, poročevalske enote in metodo umerjanja.

Če se nameščen merilnik ne ujema z drugo meritvijo, ne spreminjajte kalibracijskega faktorja takoj. Najprej se prepričajte, da oba sistema uporabljata iste pretočne enote in referenčne pogoje, nato preverite sestavo plina, konfiguracijo, stanje senzorja, geometrijo cevi in ​​namestitev. Kalibracija mora potrditi pravilno uporabljen merilnik, ne pa skriti težave z aplikacijo.

Pri novih projektih kakovost podatkov iz aplikacije običajno določa kakovost končnega izbora merilnika. Zagotavljanje dejanske sestave plina, najmanjšega in normalnega pretoka, pogojev postopka, podrobnosti o cevi, zahtev glede natančnosti in pričakovanj glede umerjanja daje dobavitelju dovolj informacij, da ugotovi, ali je tehnologija toplotne mase ustrezna in kako mora biti merilnik konfiguriran za delo.