Термічний масовий витратомір вимірює потік газу, спостерігаючи за тим, як рухомий газ відводить тепло від нагрітого чутливого елемента. Це робить технологію привабливою для стисненого повітря, азоту, природного газу, біогазу, повітря для горіння та багатьох інших промислових газів. Для основної фізики сенсора, пояснення FlowTяк працює тепловий масовий витратомірохоплює основний принцип теплопередачі-. Більш складне питання полягає в тому, як зберегти цю ефективність вимірювання після того, як лічильник покине калібрувальний стіл.
Почніть із розуміння того, що означає специфікація точності
Два термічних масових витратомірів можуть водночас відображати вражаючу точність і водночас запропонувати дуже різну продуктивність при швидкості потоку, яка має значення для вашого процесу. Перш ніж порівнювати числа, визначте, як виражається специфікація.
Припустімо, що в таблиці даних вказано точність ±1% від показань. При вказаній витраті 500 Нм³/год зазначений внесок становить ±5 Нм³/год. Тепер розглянемо інший прилад з номінальним значенням ±0,5% від повної шкали 2000 Нм³/год. Його повний-масштабний-внесок становить ±10 Нм³/год, включно з тим, коли процес працює зі швидкістю 500 Нм³/год.
Це не означає, що один формат специфікації автоматично є кращим. Це означає, що основа має значення, особливо коли лічильник проводить більшу частину свого часу значно нижче максимальної витрати.
Точність, повторюваність і невизначеність – це не одне й те саме
Точністьописує, наскільки близький звітний потік до прийнятного посилання.Повторюваністьописує, наскільки точно прилад відтворює результат, коли повторюються однакові умови. Лічильник може дуже добре повторювати показники, але все одно матиме систематичне зміщення, спричинене неправильною газовою кривою, неправильним діаметром труби або поганим встановленням.
FlowT обговорює цю відмінність далі у своїй статтіповторюваність термомасового витратоміра.
Невизначеність вимірюванняє ширшим. Він розглядає діапазон значень, які можна розумно пов’язати з результатом вимірювання, і може включати внески від калібрування, еталонного обладнання, повторюваності, встановлення, властивостей газу, обробки сигналу та умов експлуатації. Існуюче обговорення FlowTневизначеність теплового масового витратоміранадає додаткову інформацію про внутрішніх учасників-і додатків.
Якщо проект має реальні вимоги до точності, не вимагайте лише «точності вимірювачів». Запитайте, яка точність або невизначеність застосовується до мінімального, нормального та максимального робочого потоку та за яких заявлених умов газу та процесу.
Склад газу є частиною вимірювання
Вимірювання теплової маси залежить від теплопередачі. Різні гази мають різну теплопровідність, питому теплоємність, щільність і в’язкість, тому вони не охолоджують нагрітий датчик абсолютно однаково.
Ось чому лічильник, відкалібрований для повітря, не слід автоматично розглядати як однаково точний лічильник метану, водню, вуглекислого газу чи змішаного-газу, просто змінивши етикетку в передавачі.
Для чистого газу зі стабільним складом проблема є відносно простою: виберіть лічильник і калібрування, які відповідають цьому газу. Також можна працювати з відомою та стабільною сумішшю, якщо визначено її склад і виробник має відповідну калібрувальну або перевірену модель газу.
Змінна газова суміш вимагає більшої оцінки. Розглянемо процес біогазу, де відносна кількість метану та вуглекислого газу змінюється залежно від умов травлення. Зміна від одного складу до іншого змінює теплові властивості, які бачить датчик. Важливе питання не в тому, чи може передавач відображати «біогаз»; це те, чи залишається очікуваний діапазон складу сумісним з необхідною невизначеністю вимірювання.
Стаття FlowT провимірювання газових сумішей тепловим масовим витратоміромпояснює, чому склад суміші має бути частиною даних програми.
Практичне правило визначення-складу газу
- Одинарний стабільний газ:використовуйте калібрування, призначене для цього газу, коли це виправдовують вимоги до точності.
- Стабільна відома суміш:надати повний склад суміші та підтвердити, чи є калібрування-специфічної суміші чи базується на перевіреному перетворенні.
- Зміни суміші в межах відомого діапазону:надайте нормальні, мінімальні та максимальні очікувані концентрації для основних компонентів і запитайте, як змінюється заявлена помилка в цьому діапазоні.
- Склад змінюється широко або непередбачувано:переконайтеся, що технологія термічної маси все ще може задовольнити необхідну невизначеність перед її вибором.
Тиск і температура все ще заслуговують на увагу
Однією з найвагоміших причин використання теплового масового вимірювача є те, що він може повідомляти про масову витрату без попереднього вимірювання робочого об’єму, а потім обчислення густини за допомогою окремих приладів тиску та температури. Цю перевагу іноді скорочують до твердження, що тиск і температура «не впливають» на вимірювання теплової маси. Це формулювання занадто широке.
Датчик все ще працює в реальному газі при реальному тиску та температурі. Ці умови можуть впливати на властивості газу, теплопередачу, температурні межі датчика та зв’язок між процесом і вихідним калібруванням. Величина та важливість ефекту залежать від газу, конструкції лічильника, методу калібрування та робочого діапазону.
FlowT має окреме технічне обговоренняколивання тиску газу при вимірюванні теплової маси. Для проектів із надзвичайно високим тиском, значними коливаннями температури або суворими вимогами до невизначеності включіть ці умови в огляд заявки, а не припускайте, що стандартне калібрування автоматично покриває їх.
Низький потік, режим потоку та корисний діапазон вимірювання
Часто вибирають термічну технологію, оскільки вона може виявляти відносно низький потік газу без значного обмеження в лінії. Це не означає, що кожен лічильник має однакову точність від нуля до максимального потоку.
За різних чисел Рейнольдса та діапазонів швидкостей може змінюватися локальна картина течії та-зв’язок теплопередачі. Дуже низький потік також може зробити нульову стабільність і зміщення датчика більш значними у відсотках від виміряного значення.
Ось чому корисним питанням є не просто "Який коефіцієнт зміни частоти?" Запитайте, яка специфікація помилки застосовується біля фактичної мінімальної робочої точки. Обговорення FlowTточність вимірювання теплової маси в ламінарному потоціактуально, коли програма працює поблизу нижньої межі діапазону швидкостей.
Волога, конденсат і забруднення датчика викликають різні помилки
Вологість газу та рідкої води, що контактують із датчиком, не є однаковими умовами. Водяна пара входить до складу газової суміші. Конденсат утворює рідку фазу, яка дуже по-різному передає тепло і може спричинити раптову зміну реакції датчика.
Зараження може бути більш поступовим. Компресорне масло, пил, залишки процесу або дрібні частинки можуть утворити покриття на чутливому елементі. Повільно розвивається покриття змінює тепловий шлях між датчиком і газом і може виглядати як калібрувальний дрейф.
Ця різниця корисна під час усунення несправностей. Показання, яке раптово змінюється після несправності сепаратора або конденсації, свідчить про відмінне дослідження від лічильника, який протягом місяців поступово дрейфував у потоці брудного газу.
Перед повторним калібруванням лічильника з незрозумілим дрейфом перегляньте:
- зміни складу газу;
- історія точки роси та конденсації;
- винос компресорного масла;
- навантаження пилом або частинками;
- чистота сенсора;
- зміни попередніх фільтрів або сепараторів;
- недавнє обслуговування процесу.
Встановлена точність залежить від профілю потоку
Термічний вставний датчик фізично не вимірює кожну точку великої труби. Він визначає умови в місці встановлення, і прилад використовує це вимірювання разом із налаштованою геометрією труби та моделлю калібрування для обчислення загального потоку.
Коліно, трійник, редуктор, регулюючий клапан, вихідний отвір повітродувки, випуск компресора або частково закритий клапан можуть створювати вихрові та асиметричні профілі швидкості. Лічильник, встановлений у цьому порушеному профілі, може бути дуже повторюваним, але все ще повідомляти про необ’єктивний загальний потік.
Тому вказівки щодо-прямого ходу є важливими, але єдиний універсальний номер не слід застосовувати для кожного встановлення. Необхідна довжина вгорі та вниз по течії залежить від конструкції лічильника та завад. Вибрана документація продукту повинна керувати остаточним макетом.
Положення зонда є проблемою конфігурації, а також механічною проблемою
Глибина введення, орієнтація та налаштований внутрішній діаметр труби мають значення. Введення номінального розміру труби, коли трансмітер вимагає фактичного внутрішнього діаметра, може призвести до систематичної помилки обчислення площі. Зонд, встановлений надто мілко або надто глибоко, може взяти пробну частину профілю швидкості, відмінну від запланованої.
Для великих існуючих трубопроводів анвставний термомасовий витратомірможе зменшити модифікацію трубопроводу, але установка потребує достатньої інформації про геометрію труби та умови нагорі, щоб зробити вимірювання значущим.
Менші лінії можуть виграти від визначеної вбудованої секції вимірювання. FlowT порівнює інженерні-компроміси в своємупорівняння вбудованих і вставних теплових масових витратомірів.
Калібрування: фактичний газ, сурогатний газ і те, що має показувати сертифікат
Калібрування пов’язує електричний відгук датчика з відомим еталонним потоком. Для теплових лічильників вибір газу має значення, оскільки теплопередача залежить від газу-.
ISO 14511:2019зокрема розглядає специфікації, випробування, перевірку, установку, роботу та калібрування теплових газових витратомірів, що використовуються для газів і газових сумішей.
Там, де це практично та виправдано застосуванням, фактичне-калібрування газу забезпечує найточніше відображення реальних теплових властивостей. В інших випадках виробники можуть використовувати повітря, азот або інший сурогатний газ і застосовувати модель еквівалентності. Сурогатний підхід може бути прийнятним, але користувачі повинні розуміти, як було встановлено перетворення та яка додаткова невизначеність застосовується.
Стаття ISA прокалібрування теплових масових витратомірівобговорюється обмеження, які можуть виникнути, коли теоретична газова еквівалентність не відтворює фактичну-теплопередачу технологічного газу.
Що запитувати з калібруванням
- калібрувальний газ або сурогатний газ;
- випробуваний мінімальний і максимальний потік;
- окремі точки калібрування в робочому діапазоні;
- стандартні умови температури і тиску;
- одиниці вимірювання та стандартний{0}}обсяг;
- еталонне обладнання та простежуваність;
- заявлена невизначеність калібрування;
- інформацію про повторюваність, де це необхідно;
- як-знайдено та як-залишені результати для роботи з повторного калібрування;
- будь-яка газова корекція або застосований метод еквівалентності.
Для загальної термінології калібрування витратомірів і простежуваності, FlowT'sтехнічний огляд калібрування витратомірівзабезпечує корисну довідку.
Якщо в проекті визначено акредитовану лабораторію, підтвердьте, що сфера акредитації лабораторії охоплює відповідний діапазон вимірювань і витрати.ISO/IEC 17025визначає вимоги до компетентності, неупередженості й послідовної-роботи для випробувальних і калібрувальних лабораторій.
Не плутайте масовий потік зі стандартним об’ємом
Термолічильники зазвичай називають приладами з прямим масовим потоком, але багато заводів показують результати в Нм³/год, См³/год, SCFM або SLPM, а не в кг/год. Це стандартизовані об’ємні величини, а не фізичний об’єм при фактичному тиску та температурі в трубопроводі.
Відмінність має значення, коли теплолічильник порівнюється з даними компресора, звітом комунального підприємства, розрахунком PLC або іншою технологією потоку. Системи мають використовувати однакові контрольні значення температури, тиску та газу.
FlowTпояснення масового потоку проти об'ємного потокуохоплює фізичну різницю, а її оглядодиниці витрати, включаючи кг/год і Нм³/годкорисно під час перевірки конфігурації передавача та ПЛК.
Практично встановлена-таблиця діагностики помилок
| Виявлена проблема | Ймовірні причини | Перші перевірки | Наступна дія |
|---|---|---|---|
| Показники стабільно високі або низькі | Неправильна газова крива, неправильний ідентифікатор труби, зміщений профіль потоку, невідповідність складу газу | Конфігурація, дані про газ, розміри труби, планування вище за течією | Виправте конфігурацію та порівняйте з еталонним перед зміною калібрування |
| Показники стабільні, але не збігаються з іншим лічильником | Різні стандартні умови, технологічні відмінності, зміщення установки, невідповідність калібрування | Одиниці вимірювання, стандартні умови, газова основа, свідоцтва калібрування | Поставте обидва вимірювання на одну основу перед діагностикою датчика |
| Читання швидко коливається | Пульсуючий потік, електричний шум, конденсат, нестабільні умови процесу | Тенденція процесу, проводка, заземлення, умови вологості | Відокремте нестабільність процесу від нестабільності лічильника |
| Читання з часом повільно змінюється | Забруднення датчика, зміна складу, технологічні залишки, тривалий-зсув калібрування | Стан датчика та історія процесу | Очистіть або перевірте, як це дозволено, а потім перевірте за посиланням |
| Показники низького-потоку погані, але нормальний потік прийнятний | Робота поблизу нижчого корисного діапазону, нульовий зсув, ефекти режиму потоку | Мінімальна калібрована точка та фактичний нормальний потік | Перегляньте вимоги до розмірів або-калібрування низького діапазону |
Коли теплова маса є правильною технологією-, а коли ні
Технологія термічної маси особливо корисна, коли відомий склад газу, втрати тиску мають бути низькими, програма має переваги від низької-чутливості потоку, і корисно пряме вимірювання маси газу або стандартного-об’єму.
A масовий витратомір газуможе добре підійти для промислового розподілу газу, азоту, газу згоряння та подібних завдань із чистого{0}}газу. Для моніторингу стисненого-повітря заводу, анмасовий витратомір повітряможе надавати дані про споживання без окремої-системи компенсації щільності. Додатки з різними типами газу також можуть бути перевірені за aтепловий масовий витратомір для промислового вимірювання газу, за умови підтвердження ліміту газу та експлуатації.
Теплова маса не є автоматичною відповіддю на кожне застосування газу.
| Умова застосування | Теплова маса | Вихровий | Коріоліс |
|---|---|---|---|
| Чистий газ, важливі низькі втрати тиску | Сильний кандидат | Можливо залежно від швидкості та процесу | Можливо, але часто вища вартість і падіння тиску |
| Дуже низький потік газу | Часто привабливий | Може бути обмежено мінімальним числом Рейнольдса або швидкістю | Сильно залежить від розміру лічильника та застосування |
| Широко мінливий газовий склад | Вимагає ретельної оцінки | Все ще може знадобитися щільність або компенсація залежно від виходу | Може забезпечити пряме вимірювання маси без калібрування властивостей-теплового газу |
| Вологий або сильно забруднений газ | Потенційне забруднення або конденсація | Залежить- від програми | Залежить- від програми |
| пар | Зазвичай це не стандартний вибір | Звичайний промисловий варіант | Залежить- від програми та рідше |
Метою цього порівняння є не універсальний рейтинг технологій. Він полягає в тому, щоб визначити, де сам принцип вимірювання відповідає процесу. FlowT також пропонує ширшепорівняння теплової маси та інших технологій витратомірівдля застосувань, де технологію ще не вибрано.
Контрольний список вибору термічного масового витратоміра
Хороший запит на пропозицію повинен містити достатньо інформації про процес, щоб лічильник міг бути підібраний і відкалібрований для реальних робочих умов. Як мінімум підготуйте:
- Газ:точна назва газу або повний склад суміші.
- Діапазон складу:очікувана зміна основних компонентів газу.
- Потік:мінімальний, нормальний і максимальний потік, а не лише максимальний.
- Одиниці вимірювання:кг/год, Нм³/год, См³/год, SCFM або інший необхідний вихід.
- Еталонні умови:стандартна температура й тиск, що використовуються для стандартного звіту-об’єму.
- Тиск:нормальний, мінімальний і максимальний робочий тиск.
- температура:нормальна і екстремальна температура газу.
- Стан газу:вологість, можлива конденсація, залишки масла, пил або технологічні забруднення.
- Труба:матеріал, графік, фактичний внутрішній діаметр і орієнтація.
- Установка:доступні прямолінійні та сусідні коліна, клапани, редуктори, компресори чи повітродувки.
- Продуктивність:необхідна невизначеність або точність при фактичній нормальній і мінімальній витраті.
- Калібрування:фактичні-вимоги до газу, сурогатний-прийняття газу, сертифікат і потреби щодо відстеження.
- Вихід:4–20 мА, імпульс, RS485/Modbus, HART, сигналізація або суматор.
- Середовище:вимоги до корпусу,-небезпечної зони, температури навколишнього середовища та вимог до матеріалів.
Часті запитання
Яка типова точність теплового масового витратоміра?
Немає єдиного значення, яке слід застосовувати до кожного тепломіра. Точність залежить від моделі, бази технічних характеристик, каліброваного діапазону, газу, умов встановлення та експлуатації. Порівняйте точне твердження таблиці даних за вашим звичайним і мінімальним потоком, а не покладайтеся на загальний номер технологічного-рівня.
Чи впливає тиск газу на тепловий масовий витратомір?
Для вимірювання теплової маси зазвичай не потрібен окремий датчик тиску для обчислення масової витрати з робочого об’єму, але тиск все одно може впливати на властивості газу та зв’язок між умовами процесу та калібруванням. Застосування під високим-тиском або-з великими коливаннями-треба переглядати відповідно до даних калібрування-конкретної моделі.
Чи може тепловий масовий витратомір вимірювати мінливу газову суміш?
Можливо, але необхідна точність визначає, чи це практично. Надайте очікуваний діапазон складу та запитайте, як калібрування лічильника чи газова модель працюють у цьому діапазоні. Великі або непередбачувані зміни складу можуть виправдати інший підхід до вимірювання.
Чи слід калібрувати тепловий масовий витратомір за фактичним газом?
Справжнє калібрування-газу є найближчим відображенням технологічного газу, якщо це можливо та виправдано. Також можна використовувати сурогатне{2}}калібрування газу, але користувач повинен розуміти метод еквівалентності та додаткову невизначеність, пов’язану з передачею калібрування між газами.
Чому тепловий масовий витратомір може бути повторюваним, але все ще неточним?
Повторюваність лише показує, що глюкометр відтворює той самий результат у повторюваних умовах. Неправильна газова крива, діаметр труби, положення зонда або збурений профіль потоку можуть створити стабільне систематичне зміщення, яке дуже добре повторюється.
Скільки прямої труби потрібно для теплового масового витратоміра?
Відповідь залежить від конкретного лічильника та збудження, що виникає вгорі. Коліно, два коліна, регулюючий клапан, редуктор, компресор або повітродувка можуть створювати різні профілі потоку. Використовуйте вимоги до встановлення для вибраної моделі замість застосування одного універсального прямого-значення.
Як дізнатися, чи потребує датчик очищення чи повторного калібрування?
Спочатку перегляньте модель несправності. Поступовий дрейф у забрудненому процесі може виправдати перевірку датчика перед калібруванням. Якщо датчик чистий, а конфігурація, склад газу, профіль потоку та умови процесу не змінюються, контрольна перевірка або повторне калібрування стає більш логічним наступним кроком.
Що краще: вставний чи вбудований термічний масовий витратомір?
Ні те, ні інше не є кращим. Вбудовані лічильники забезпечують певний перетин потоку та зручні для багатьох невеликих ліній. Вставні лічильники привабливі для великих труб і модернізації, але більшою мірою залежать від правильних розмірів труби, положення зонда та розробленого профілю потоку.
Остаточний винос
Точність теплового масового витратоміра слід розглядати як питання встановленої вимірювальної-системи, а не лише як каталожний номер. Почніть з основи точності та робочого діапазону. Потім перевірте склад газу, діапазон тиску та температури, ризик вологи та забруднення, профіль потоку, положення зонда, одиниці звітності та метод калібрування.
Якщо встановлений лічильник не відповідає іншим вимірюванням, не змінюйте коефіцієнт калібрування негайно. Спочатку переконайтеся, що обидві системи використовують однакові одиниці вимірювання потоку та стандартні умови, а потім перевірте склад газу, конфігурацію, стан датчика, геометрію труби та встановлення. Калібрування має підтверджувати правильно застосований лічильник, а не приховувати проблему застосування.
Для нових проектів якість даних заявки зазвичай визначає якість остаточного вибору лічильника. Надання реального складу газу, мінімального та нормального потоку, умов процесу, деталей труб, вимог до точності та очікувань калібрування дає постачальнику достатньо інформації, щоб визначити, чи підходить технологія термічної маси та як лічильник має бути налаштований для роботи.
