Розрізнення має значення при визначенні обладнання для дозування, змішування або транспортування продукту. Технічно правильне вимірювання об’єму все одно може дати неправильну загальну масу, якщо щільність, використана в розрахунку, неправильна.
Яка різниця між масовою та об’ємною витратами?
Масова витратаописує кількість матеріалу за одиницю часу.Об'ємна витратаописує зайнятий простір в одиницю часу, зазвичай м³/год або л/хв. Для однофазної рідини співвідношенням є масова витрата=густина × об’ємна витрата за однакових робочих умов.
Коріолісовий лічильник може вимірювати масову витрату без надання окремої припущеної технологічної щільності. Навпаки, більшість магнітних і пролітних ультразвукових вимірювачів вимірюють об’ємний потік. Прочитайтепорівняння масової витрати та об’ємної витратидля ширших наслідків вибору однієї величини над іншою.
Як працюють коріолісові масові витратоміри рідини
Вібрація та фазовий зсув
Датчик Коріоліса містить одну або кілька трубок, які вібрують із контрольованою частотою. Коли рідина нерухома, датчики фіксують еталонну картину вібрації. Під час потоку рухома рідина викликає невелику реакцію на скручування, тому точки біля входу та виходу більше не рухаються точно одночасно.
Передавач вимірює цю різницю фаз або часу та використовує калібрування приладу для обчислення масової витрати. Це вимірювання механічного ефекту рухомої маси, а не вимірювання швидкості та множення на розрахункову щільність.Пояснення Ендресса+Хаузера принципу Коріолісаілюструє поведінку трубки. FlowT надає окремийОсновна стаття Коріолісадля читачів, яким потрібна додаткова інформація.
Щільність, температура та об'єм
Багато інструментів Коріоліса також обчислюють густину за резонансною частотою трубки: ефективна маса рідини всередині трубки впливає на її вібрацію. Датчик температури допомагає компенсувати зміни жорсткості трубки. Потім передавач може отримати об’ємну витрату з виміряної масової витрати та щільності. Чи доступні ці змінні як вихідні дані, залежить від моделі.
Пряме вимірювання маси корисне, коли рецепт або матеріальний баланс визначає кілограми, а не літри. До його недоліків можна віднести вартість придбання, вагу приладу, втрату тиску та чутливість до певних умов вібрації чи газоутворення. Ці компроміси розглядаються у FlowTПереваги та обмеження Коріолісаобговорення.
Як теплові масові витратоміри вимірюють рідини
Спеціалізовані датчики теплової рідини вимірюють, як рідина переносить тепло. Залежно від конструкції, електроніка підтримує різницю температур або контролює, як накладене тепло змінює розподіл температури. Сигнал датчика пов'язаний з масовою витратою через калібрування, розроблене для передбачуваної рідини.
Цей метод особливо актуальний для вибраних систем дозування з низьким потоком і лабораторних систем. Теплові властивості, включаючи теплоємність і теплопровідність, впливають на відгук. Тому заміна іншої рідини без урахування калібрування може призвести до неправильного результату.Бронкхорст пояснює датчик температури рідиниі відмінність між загальними операційними підходами.
Не розглядайте газовий тепломір як лічильник рідини.Наприклад, FlowTкатегорія продукту теплової масової витратив основному стосується додатків газового обслуговування. Застосування рідин вимагає моделі, спеціально розробленої та специфікованої для рідин, з відповідними зволоженими матеріалами та калібруванням.
Як розрахувати масову швидкість потоку рідини
Якщо масову витрату вираховують за допомогою об’ємного лічильника, використовуйте:
Масова витрата (кг/год)=густина (кг/м³) × об’ємна витрата (м³/год)
Припустимо, що лінія переносить 5 м³/год рідини, а її фактична густина в робочих умовах становить 950 кг/м³. Правильна масова витрата становить 4750 кг/год. Якщо натомість контролер припускає 1000 кг/м³, він повідомляє 5000 кг/год-250 кг/год завищене, або приблизно 5,3% відносно правильного значення.
Це ілюстративний розрахунок, а не виміряний результат заводу. Це показує, чому обидва вимірювання та їхні одиниці повинні стосуватися сумісних умов. Для змінної щільності миттєве співвідношення залишається дійсним, але загальну масу слід накопичувати з послідовних вимірювань, а не обчислювати на основі одного припущення щодо щільності.
Пряме вимірювання маси проти методів на основі об’єму
| технології | Виміряна кількість | Коли це розглядати | Критичне обмеження |
|---|---|---|---|
| Коріоліс | Пряма маса; часто щільність | Масове дозування, різної щільності | Вартість, втрати тиску, газ і механічні умови |
| Спеціальний рідинний терм | Відкалібрована характеристика теплопередачі, що дає масовий потік | Відповідні низькі витрати рідини | Теплові властивості рідини та калібрування |
| Електромагнітний | Об'ємна витрата | Провідна рідина, достатнього об’єму або надійної щільності | Потрібна відповідна провідність і повна труба |
| Затискачі ультразвукові | Зазвичай об'ємна витрата | Модернізація ліній із відповідними акустичними умовами | Властивості труби, бульбашки, стан повної труби |
Електромагнітний лічильник обчислює витрату на основі швидкості рідини в магнітному полі. Щільність не потрібна, щоб повідомити об’єм, але щільність має значення, якщо рослина пізніше перетворює результат у масу. дивяк магнітні лічильники вимірюють витратуі наявнідіапазон електромагнітних витратомірівдля відповідних провідних рідин.
Для існуючих водопровідних або сумісних технологічних труб aнакладний ультразвуковий вимірювачможе уникнути перерізання лінії. Його показання об’єму все ще потребують дійсного введення щільності для обчислення маси. Відмінності встановлення обговорюються вУльтразвукове вимірювання за допомогою затискачів і вбудованих.
Що спричиняє помилки вимірювання масової витрати рідини?
Нульове зміщення при низькому потоці
Регулювання нуля Коріоліса встановлює еталонне значення для приладу. Лічильник має бути заповнений, рідина стабільна, а фактичний потік припинений відповідно до процедури виробника. Неправильний нуль може створити майже постійне зміщення, яке стає значним при низькій витраті.
Для ілюстрації припустімо, що система показує 0,2 кг/год через зсув. При 100 кг/год похибка становить 0,2%; при 10 кг/год вона стає 2%. Це не описує точність конкретного виробника. Це показує, чому лічильник необхідно оцінювати за його найнижчої необхідної робочої точки, а не лише за нормального потоку.
Бульбашки газу та вібрація
Захоплений газ може змінити реакцію трубок Коріоліса та спотворити показники густини або масової витрати. Результати залежать від розподілу бульбашок, в'язкості, режиму потоку та обробки сигналу приладу. Деякі моделі включають функції двофазного потоку; це не можна припустити для кожної моделі.Технічна документація Емерсона про втягнутий газдеталізує обмеження застосування та важливість поведінки бульбашки.
Зовнішня механічна вібрація, напруга в трубі та погане кріплення також можуть вплинути на продуктивність Коріоліса. Перевірте інструкції зі встановлення, перш ніж змінювати демпфування сигналу або намагатися налаштувати нуль.
Невідповідність властивостей рідини та встановлення
Для термічних лічильників рідини неправильне калібрування рідини може вплинути на результати. Для магнітних лічильників недостатня провідність або неповність заповненої труби можуть перешкодити надійному вимірюванню об’єму. Для ультразвукових систем неправильна товщина стінки, погане з’єднання датчика або бульбашки повітря можуть погіршити сигнал. Несправність може бути в програмі, а не в електроніці передавача.
Як вибрати правильний метод
- Визначте необхідний вихід.Чи контролюється процес у кілограмах, літрах, концентрації чи загальній партії? Уникайте сплати за пряме вимірювання маси, коли об’єм уже задовольняє вимоги.
- Охарактеризуйте рідину.Запис діапазону щільності, в'язкості, провідності, температури, тиску, твердих частинок і очікуваного захопленого газу. Для термічних інструментів визначте точну рідину або суміш, використану для калібрування.
- Вкажіть весь діапазон витрати.Забезпечте мінімальний, нормальний і максимальний потік, а не тільки діаметр труби. Перегляньте межу низького потоку лічильника, основу точності, втрати тиску та будь-який термін нульової стабільності. Theпосібник з вибору вимірювання потокупояснює, як ці робочі умови впливають на розмір.
- Порівняйте вартість встановлення та життєвий цикл.Коріолісова установка може виправдати вищу початкову вартість дозування на основі маси. Об’ємний лічильник із надійним введенням щільності може бути достатнім для сталої щільності технічної води. Включіть вимоги до відключення, доступ до обслуговування та витрати на калібрування.
- Підтвердьте ланцюжок вимірювань.Якщо ПЛК множить об’ємний потік на щільність, перевірте одиниці вимірювання, швидкість оновлення та масштабування сигналу. Роль апередавач потоку та його виходимає значення при передачі значень контролеру.
Приклад обробленого вибору: суміш із змінною щільністю
Розглянемо гіпотетичний процес змішування рідини, де рецепт вимагає 2000 кг концентрату на партію. Коли інгредієнти змішуються, температура та склад змінюються, тому фіксована густина, введена в об’ємний лічильник, може більше не відображати рідину. Лічильник Коріоліса є логічним кандидатом, оскільки він безпосередньо підсумовує передану масу, за умови, що його діапазон витрати, втрати тиску та стан рідини прийнятні.
Об’ємний лічильник не є автоматично непридатним. Якщо доступне надійне вбудоване вимірювання щільності, а система керування процесом правильно поєднує синхронізовані значення, розрахована маса може відповідати відповідним вимогам до точності. Порівняйте загальну невизначеність і вартість встановлення обох пристроїв; не припускайте, що дорожчий датчик завжди дає кращий загальний результат процесу. Це гіпотетичні умови, а не повідомлення про встановлення клієнта.
Як порівняти точність і перевірити результати
Завжди перевіряйте, чи вказано специфікацію у відсотках від показань чи повної шкали. Для гіпотетичного повномасштабного приладу 1000 кг/год ±0,5% від повної шкали відповідає ±5 кг/год. При робочій швидкості 100 кг/год лише це дорівнює 5% показання. Навпаки, ±0,5% від показань відповідає ±0,5 кг/год у тій самій точці. Справжні специфікації можуть додати нульову стабільність, повторюваність або інші умови.
Калібрування має порівняти повний результат вимірювання з відповідним еталонним у відповідних точках потоку. Для масового потоку рідини гравіметричні методи визначають масу, зібрану за виміряний час.NIST описує рідкий гравіметричний стандарт калібрування, а FlowTПояснення калібрування витрати рідиниохоплює помилки, відстежуваність і документацію. Показник заводської точності не замінює перевірку встановленого процесу.
Часті запитання
Чи може магнітний витратомір повідомляти масову витрату?
Він може повідомити обчислену масову витрату, коли надійна інформація про густину надходить до передавача або системи керування. Основним датчиком залишається об'ємний вимірювач.
Чи завжди Коріоліс точніший, ніж розрахована масова витрата?
Ні. Продуктивність залежить від конкретних приладів, калібрування, умов процесу та невизначеності щільності. Порівняйте повну невизначеність за фактичних умов експлуатації, а не лише принцип вимірювання.
Чи можуть термічні масові витратоміри вимірювати будь-яку рідину?
Ні. Існують спеціальні рідинні моделі, але їх теплова реакція залежить від властивостей рідини та калібрування. Перевірте схвалені рідини, робочий діапазон і сумісність із змоченими матеріалами.
Чи потрібна пряма труба для масових витратомірів рідини?
Вимоги різні. Лічильники Коріоліса зазвичай менше залежать від профілю швидкості вгорі, ніж багато об’ємних технологій, але напруга в трубопроводі та механічна опора все ще мають значення. Дотримуйтесь інструкції моделі.
Висновок
Масовий потік рідини можна виміряти безпосередньо за технологією Коріоліса, вивести за допомогою каліброваної теплової реакції рідини або розрахувати на основі виміряного об’єму та щільності. Правильний підхід – це той, який відповідає вимогам процесу в усьому діапазоні його фактичної витрати та властивостей рідини.
FlowT надає варіанти промислового електромагнітного та ультразвукового вимірювання; їх не слід представляти як вимірювачі маси рідини Коріоліса. Для оцінки проекту,надішліть команді FlowT свої вимоги до рідини, труб і вимірюваньі підтвердьте, чи підходить вимірювання об’єму з перетворенням густини.
