Razlika je važna kada se specificira oprema za doziranje, miješanje ili prijenos proizvoda. Tehnički ispravno volumetrijsko očitanje još uvijek može proizvesti netočnu ukupnu masu ako je gustoća korištena u izračunu pogrešna.
Koja je razlika između masenog i volumnog protoka?
Maseni protokopisuje količinu materijala po jedinici vremena.Volumetrijski protokopisuje zauzet prostor po jedinici vremena, obično m³/h ili L/min. Za jednofaznu tekućinu odnos je maseni protok=gustoća × volumetrijski protok pri istim radnim uvjetima.
Coriolisov mjerač može mjeriti maseni protok bez davanja zasebno pretpostavljene gustoće procesa. Nasuprot tome, većina magnetskih i ultrazvučnih mjerača vremena prolaza mjeri volumetrijski protok. Pročitajteusporedba masenog protoka u odnosu na volumenski protokza šire implikacije odabira jedne količine nad drugom.
Kako rade Coriolisovi mjerači masenog protoka tekućine
Vibracije i fazni pomak
Coriolisov senzor sadrži jednu ili više cijevi koje vibriraju na kontroliranoj frekvenciji. Kada je tekućina nepomična, senzori hvatanja otkrivaju referentni uzorak vibracija. S protokom, pokretna tekućina uzrokuje malu reakciju na uvijanje, tako da se točke u blizini ulaza i izlaza više ne pomiču točno u isto vrijeme.
Odašiljač mjeri ovu faznu ili vremensku razliku i koristi kalibraciju instrumenta za izračunavanje masenog protoka. To je mjerenje mehaničkog učinka pokretne mase, umjesto mjerenja brzine i množenja s procijenjenom gustoćom.Endress+Hauserovo objašnjenje Coriolisovog principailustrira ponašanje cijevi. FlowT nudi zasebanCoriolisov članak o principu radaza čitatelje koji trebaju više detalja.
Gustoća, temperatura i volumen
Mnogi Coriolisovi instrumenti također izračunavaju gustoću iz rezonantne frekvencije cijevi: efektivna masa tekućine unutar cijevi utječe na njezino vibriranje. Senzor temperature pomaže kompenzirati promjene u krutosti cijevi. Odašiljač tada može izvesti volumetrijski protok iz izmjerenog masenog protoka i gustoće. Jesu li te varijable dostupne kao izlazi ovisi o modelu.
Izravno mjerenje mase korisno je kada recept ili materijalna bilanca navodi kilograme, a ne litre. Njegovi nedostaci mogu uključivati nabavnu cijenu, težinu instrumenta, gubitak tlaka i osjetljivost na određene vibracije ili uvjete uvlačenja plina. Ovi kompromisi se ispituju u FlowT-uCoriolisove prednosti i ograničenjarasprava.
Kako toplinski mjerači masenog protoka mjere tekućine
Specijalizirani senzori toplinske tekućine mjere kako fluid koji teče prenosi toplinu. Ovisno o dizajnu, elektronika održava temperaturnu razliku ili prati kako nametnuti toplinski unos mijenja raspodjelu temperature. Signal senzora povezan je s masenim protokom kroz kalibraciju razvijenu za željenu tekućinu.
Ova metoda je posebno relevantna za odabrane dozirne i laboratorijske sustave s malim protokom. Toplinska svojstva - uključujući toplinski kapacitet i toplinsku vodljivost - utječu na odziv. Zamjena druge tekućine bez razmatranja kalibracije stoga može proizvesti netočan rezultat.Bronkhorst objašnjava toplinski senzor tekućinei razlika između uobičajenih operativnih pristupa.
Ne tretirajte mjerač toplinske mase plina kao mjerač tekućine.Na primjer, FlowT-ovitoplinski maseni protok kategorija proizvodauglavnom se bavi aplikacijama za usluge plina. Primjena u tekućinama zahtijeva model koji je eksplicitno dizajniran i specificiran za tekućine, s prikladnim materijalima za vlaženje i kalibracijom.
Kako izračunati maseni protok tekućine
Gdje se maseni protok izvodi iz volumetrijskog mjerača, koristite:
Maseni protok (kg/h)=gustoća (kg/m³) × volumetrijski protok (m³/h)
Pretpostavimo da cjevovod prenosi 5 m³/h tekućine i da je njegova stvarna gustoća u radnim uvjetima 950 kg/m³. Točan maseni protok je 4,750 kg/h. Ako regulator umjesto toga pretpostavi 1.000 kg/m³, javlja 5.000 kg/h-250 kg/h previsoko, ili približno 5,3% u odnosu na točnu vrijednost.
Ovo je ilustrativni izračun, a ne izmjereni rezultat postrojenja. Pokazuje zašto se i mjerenja i njihove jedinice moraju odnositi na kompatibilne uvjete. Za različite gustoće, trenutni odnos ostaje važeći, ali ukupna masa bi se trebala akumulirati iz uzastopnih mjerenja, a ne izračunati iz jedne pretpostavke o gustoći.
Izravno mjerenje mase u odnosu na metode temeljene na volumenu
| Tehnologija | Izmjerena količina | Kada to uzeti u obzir | Kritično ograničenje |
|---|---|---|---|
| Coriolis | Izravna masa; često gustoća | Doziranje na bazi mase, različite gustoće | Trošak, gubitak tlaka, plin i mehanički uvjeti |
| Namjenski tekući termalni | Kalibrirani odziv prijenosa topline daje maseni protok | Prikladni niski protok tekućine | Toplinska svojstva i kalibracija specifična za fluid |
| Elektromagnetski | Volumetrijski protok | Vodljiva tekućina, dovoljan volumen ili dostupna pouzdana gustoća | Zahtijeva odgovarajuću vodljivost i punu cijev |
| Ultrazvučna stezaljka | Obično volumetrijski protok | Retrofit linije s odgovarajućim akustičnim uvjetima | Svojstva cijevi, mjehurići, uvjeti pune cijevi |
Elektromagnetski mjerač izračunava protok iz brzine tekućine u magnetskom polju. Nije potrebna gustoća da bi se prijavio volumen, ali gustoća je važna ako biljka kasnije rezultat pretvori u masu. Vidjetikako magnetski mjerači mjere protoki dostupnograspon elektromagnetskog mjerača protokaza prikladne primjene vodljive tekućine.
Za postojeće vodovodne ili kompatibilne procesne cijevi, aultrazvučni mjerač sa stezaljkommože izbjeći rezanje linije. Njegovom očitanju volumena i dalje je potreban važeći unos gustoće za izračun mase. O razlikama u instalaciji raspravlja se ustezaljkom u odnosu na inline ultrazvučno mjerenje.
Što uzrokuje pogreške u mjerenju protoka mase tekućine?
Nulti pomak pri niskom protoku
Coriolisovo podešavanje nule uspostavlja referencu bez protoka instrumenta. Mjerač bi trebao biti pun, tekućina stabilna i stvarni protok zaustavljen, slijedeći proceduru proizvođača. Netočna nula može stvoriti gotovo konstantan pomak koji postaje značajan pri niskom protoku.
Za ilustraciju, pretpostavimo da sustav očitava 0,2 kg/h visoko zbog pomaka. Pri 100 kg/h pogreška je 0,2%; pri 10 kg/h, postaje 2%. Ovo ne opisuje točnost određenog proizvođača. Pokazuje zašto se mjerač mora ocijeniti na najnižoj potrebnoj radnoj točki, a ne samo na normalnom protoku.
Mjehurići plina i vibracije
Uvučeni plin može promijeniti odziv Coriolisovih cijevi i iskriviti očitanja gustoće ili masenog protoka. Rezultati ovise o raspodjeli mjehurića, viskoznosti, režimu protoka i obradi signala instrumenta. Neki modeli uključuju funkcije dvofaznog protoka; to se ne može pretpostaviti za svaki model.Emersonov tehnički bijeli papir o uvučenom plinudetaljno opisuje ograničenja primjene i važnost ponašanja mjehurića.
Vanjske mehaničke vibracije, naprezanje cijevi i loša montaža također mogu utjecati na performanse Coriolisa. Potvrdite upute za instalaciju prije promjene prigušenja signala ili pokušaja podešavanja nule.
Neslaganje svojstava tekućine i instalacije
Kod termalnih mjerača tekućine, neispravna kalibracija tekućine može utjecati na rezultate. Kod magnetskih mjerača, nedovoljna vodljivost ili nepotpuno ispunjena cijev mogu spriječiti pouzdano mjerenje volumena. Za ultrazvučne sustave, pogrešna debljina stijenke, loše spajanje senzora ili mjehurići zraka mogu pogoršati signal. Kvar može biti u aplikaciji, a ne u elektronici odašiljača.
Kako odabrati pravu metodu
- Definirajte traženi izlaz.Kontrolira li se proces u kilogramima, litrama, koncentraciji ili ukupnoj šarži? Izbjegavajte plaćanje izravnog mjerenja mase kada volumen već zadovoljava dužnost.
- Okarakterizirajte tekućinu.Zabilježite raspon gustoće, viskoznost, vodljivost, temperaturu, tlak, krutine i očekivani uvučeni plin. Za termalne instrumente, identificirajte točnu tekućinu ili smjesu korištenu za kalibraciju.
- Navedite cijeli raspon protoka.Osigurajte minimalni, normalni i maksimalni protok, a ne samo promjer cijevi. Pregledajte granicu niskog protoka mjerača, osnovu točnosti, gubitak tlaka i bilo koji izraz nulte stabilnosti. Thevodič za odabir mjerenja protokaobjašnjava kako ti radni uvjeti utječu na dimenzioniranje.
- Usporedite troškove instalacije i životnog ciklusa.Coriolisova instalacija može opravdati veće početne troškove za doziranje na temelju mase. Mjerač volumena s pouzdanim unosom gustoće može biti dovoljan za procesnu vodu stabilne gustoće. Uključite zahtjeve za isključivanje, pristup servisu i troškove kalibracije.
- Potvrdite mjerni lanac.Ako PLC množi volumenski protok s gustoćom, provjerite jedinice, brzinu ažuriranja i skaliranje signala. Uloga atransmiter protoka i njegovi izlazibitna pri prosljeđivanju vrijednosti kontroleru.
Primjer obrađenog odabira: mješavina promjenjive gustoće
Razmotrimo hipotetski postupak miješanja tekućine gdje recept zahtijeva 2000 kg koncentrata po šarži. Kako se sastojci miješaju, temperatura i sastav se mijenjaju, tako da fiksna gustoća unesena u volumetrijski mjerač možda više ne predstavlja tekućinu. Coriolisov mjerač je logičan kandidat jer izravno zbraja prenesenu masu, pod uvjetom da su njegov raspon protoka, gubitak tlaka i stanje tekućine prihvatljivi.
Volumetrijski mjerač nije automatski neprikladni. Ako je dostupno pouzdano inline mjerenje gustoće i sustav upravljanja procesom ispravno kombinira sinkronizirane vrijednosti, izračunata masa može ispuniti odgovarajući zahtjev točnosti. Usporedite ukupnu nesigurnost i trošak ugradnje oba aranžmana; nemojte pretpostavljati da skuplji senzor uvijek daje bolji ukupni rezultat procesa. Ovo su hipotetski uvjeti, a ne prijavljena instalacija korisnika.
Kako usporediti točnost i provjeriti rezultate
Uvijek provjerite je li specifikacija navedena kao postotak očitanja ili pune skale. Za hipotetski instrument pune skale od 1000 kg/h, ±0,5% pune skale odgovara ±5 kg/h. Pri radnoj brzini od 100 kg/h samo to iznosi 5% očitanja. Nasuprot tome, ±0,5% očitanja odgovara ±0,5 kg/h u istoj točki. Stvarne specifikacije mogu dodati nultu stabilnost, ponovljivost ili druge uvjete.
Kalibracija treba usporediti potpuni rezultat mjerenja s odgovarajućom referencom u relevantnim točkama protoka. Za maseni protok tekućine, gravimetrijske metode određuju masu prikupljenu tijekom mjerenog vremena.NIST opisuje tekući gravimetrijski kalibracijski standard, dok je FlowT-ovobjašnjenje kalibracije protoka tekućinepokriva pogreške, sljedivost i dokumentaciju. Tvornička točnost nije zamjena za provjeru instaliranog procesa.
Često postavljana pitanja
Može li magnetski mjerač protoka izvijestiti o masenom protoku?
Može prijaviti izračunati maseni protok kada se odašiljaču ili kontrolnom sustavu dostave pouzdane informacije o gustoći. Primarni senzor ostaje volumetrijski mjerač.
Je li Coriolis uvijek točniji od izračunatog masenog protoka?
Ne. Izvedba ovisi o specifičnim instrumentima, kalibraciji, uvjetima procesa i nesigurnosti gustoće. Usporedite potpunu nesigurnost pod stvarnim radnim uvjetima, a ne samo princip mjerenja.
Mogu li termometri masenog protoka mjeriti bilo koju tekućinu?
Ne. Specijalizirani tekući modeli postoje, ali njihov toplinski odgovor ovisi o svojstvima tekućine i kalibraciji. Potvrdite odobrene tekućine, radni raspon i kompatibilnost s vlažnim materijalom.
Trebaju li mjerači masenog protoka tekućine ravnu cijev?
Zahtjevi se razlikuju. Coriolisovi mjerači općenito manje ovise o uzvodnom profilu brzine nego mnoge volumetrijske tehnologije, ali naprezanje u cjevovodu i mehanička potpora i dalje su važni. Slijedite točan priručnik za model.
Zaključak
Maseni protok tekućine može se izmjeriti izravno Coriolisovom tehnologijom, izvesti putem kalibriranog toplinskog odziva tekućine ili izračunati iz izmjerenog volumena i gustoće. Ispravan pristup je onaj koji ispunjava zahtjeve procesa kroz njegov stvarni protok i raspon svojstava fluida.
FlowT pruža mogućnosti industrijskog elektromagnetskog i ultrazvučnog mjerenja; oni se ne bi trebali predstavljati kao izravni Coriolisovi mjerači mase tekućine. Za procjenu projekta,pošaljite FlowT timu svoje zahtjeve za tekućinom, cijevima i mjerenjimai potvrditi je li mjerenje volumena s pretvorbom gustoće prikladno.
