Ovo načelo rada čini tehnologiju posebno korisnom za čista ulja i druge viskozne tekućine, ali isti unutarnji zazori koji omogućuju točan pomak također stvaraju važna ograničenja. Viskoznost, kontaminacija, uvučeni zrak, trošenje, brzina protoka i pad tlaka mogu utjecati na performanse-u stvarnom svijetu.
Sljedeći vodič objašnjava načelo rada mjerača protoka s ovalnim zupčanicima od kretanja zupčanika do električnog izlaza, zatim pokazuje kako to načelo utječe na točnost, prikladnost primjene, ugradnju i odabir mjerača.
Što je ovalni mjerač protoka?
Ovalni mjerač protoka je instrument s pozitivnim pomakom koji sadrži dva ovalna rotora unutar strojno obrađene komore. Kako tekućina ulazi, diferencijalni tlak u mjeraču uzrokuje okretanje rotora. Džepovi formirani između rotora i stijenke komore prenose diskretne volumene od ulaza do izlaza.
Ovisno o mehaničkom dizajnu, rotori mogu izravno komunicirati ili koristiti poseban raspored sinkronizacije. Osnovno načelo mjerenja je isto: svako potpuno kretanje odgovara predvidljivom istisnutom volumenu.
Ovu vrstu instrumenta možete vidjeti na stranicamaopseg mjerača protoka zupčanikai specifičankonfiguracija mjerača protoka ovalnog zupčanika.
Osnovni mehanizam također je dokumentiran u OMEGA-ipositive displacement meter tehnički priručnik, koji opisuje ovalne rotore koji tijekom rotacije prenose točan volumen kroz mjernu komoru.
Kako radi mjerač protoka s ovalnim zupčanikom?
1. Tekućina ulazi u mjernu komoru
Procesna tekućina ulazi u ulaz mjerača i stvara razliku tlaka između uzvodne i nizvodne strane rotora. Taj pritisak stvara mehaničku silu koja okreće zupčanike. Stoga mjerni elementi obično ne trebaju vanjski motor.
2. Definirani volumen je izoliran
Kako se jedan rotor odmiče od stijenke komore, otvara se džep između površine rotora i kućišta. Tekućina ispunjava taj prostor. Precizni unutarnji zazori ograničavaju nekontrolirano curenje od ulaza do izlaza, tako da većina tekućine slijedi predviđenu putanju istiskivanja.
Ovo je ključna razlika između mjerenja pozitivnog pomaka i inferencijalnih tehnologija: mjerač opetovano rukuje fizički definiranim volumenom umjesto da prvo mjeri brzinu i pretvara tu vrijednost u volumetrijski protok.
3. Rotori prenose tekućinu
Dva rotora nastavljaju se okretati u sinkroniziranom nizu. Tekućina zarobljena oko vanjskog dijela svakog rotora nosi se prema izlazu dok se druga komora puni na ulazu.
Jedna važna točka je da točan broj događaja pomaka po okretaju ovisi o geometriji mjerača. Stoga bi trebao proizaći iz podataka o dizajnu i kalibraciji proizvođača, a ne iz generičke pretpostavke o svim mjeračima s ovalnim zupčanicima.
4. Izmjereni volumen napušta mjerač
Kada napunjena komora dođe do nizvodne strane, njezina tekućina se ispušta. Još jedna komora se već puni, tako da ponovljena rotacija zupčanika proizvodi gotovo kontinuirani prijenos diskretnih volumena tekućine.
5. Rotacija postaje upotrebljiv signal protoka
Mehaničko kretanje može pokretati lokalni registar ili se detektirati elektronički. Elektronička mjerača mogu koristiti magnetski, Hall-efekt ili druge senzore za generiranje impulsa koji odgovaraju kretanju rotora.
Impulsni signal može se poslati na zaslon, PLC, šaržni kontroler ilitotalizator protoka. Prijemna elektronika koristi faktor mjerača za pretvaranje tih impulsa u akumulirani volumen i trenutni protok.
Kako se izračunavaju ukupni volumen i brzina protoka?
Osnovni odnos je jednostavan:
Ukupni volumen=istisnuti volumen po ciklusu mjerenja × broj ciklusa
Brzina protoka dodaje vremensku komponentu:
Brzina protoka=izmjereni volumen ÷ proteklo vrijeme
Elektronički mjerači s ovalnim zupčanicima obično izražavaju ovaj odnos kroz faktor K- ili faktor mjerača, koji se često definira kao određeni broj impulsa po inženjerskoj jedinici volumena. Kontroler koji broji te impulse može zbrojiti tekućinu, dok frekvencija pulsa pokazuje koliko brzo taj volumen prolazi kroz mjerač.
K-faktor ne treba tretirati kao proizvoljan univerzalni broj. Pripada specifičnom mjeraču i njegovoj kalibraciji. Za mjerne sustave gdje je točnost bitna, koristite faktor koji ste dobili ili utvrdili tijekom kalibracije umjesto da ga izračunate samo na temelju nominalnih dimenzija zupčanika.
NIST-ove smjernice okalibracija mjerača protoka tekućineilustrira zašto su faktor mjerača i njegova nesigurnost dio cjelokupnog rezultata mjerenja. Za daljnji sadržaj stranice o ovoj temi pogledajte vodič zametode umjeravanja i sljedivosti mjerača protoka tekućine.
Zašto je viskoznost važna?
Viskoznost utječe na mjerenje ovalnog zupčanika na dva različita načina, a promatranje samo jednog od njih može dovesti do lošeg odabira mjerača.
Prvo, neka tekućina može proći kroz male razmake između pokretnih i nepokretnih komponenti, a da ne bude u potpunosti predstavljena predviđenim ciklusom pomaka. To se općenito opisuje kao unutarnje curenje ili klizanje. S vrlo rijetkom tekućinom, curenje kroz te zazore može postati značajnije, osobito pri niskom protoku.
Kako se viskoznost povećava, protok kroz zazore općenito je ograničeniji. Ovo je jedan od razloga zašto mjerači zapremine mogu dobro raditi s viskoznim uljima i sličnim tekućinama.
Međutim, visoka viskoznost također povećava otpornost na kretanje. Za okretanje rotora može biti potreban veći diferencijalni tlak, a pad tlaka na mjeraču može porasti. Pri dovoljno visokoj viskoznosti, maksimalni upotrebljivi protok će se možda morati smanjiti.
KOBOLD-ovo vodstvo omjerači protoka s pozitivnim protokom, na primjer, posebno napominje da visoko viskozne tekućine mogu zahtijevati smanjeni maksimalni protok kako bi pad tlaka bio unutar prihvatljivog raspona.
Praktična lekcija je da se viskoznost nikada ne smije procjenjivati sama. Provjerite zajedno s protokom, raspoloživim diferencijalnim tlakom, temperaturom procesa i veličinom mjerača.
Točnost, ponovljivost i unutarnje proklizavanje nisu ista stvar
Specifikacije mjerača protoka često koriste nekoliko pojmova koje je lako smatrati zamjenjivima.
Točnostopisuje koliko se točno navedeni rezultat slaže s referentnom ili prihvaćenom vrijednošću pod određenim uvjetima.
Ponovljivostopisuje koliko dosljedno instrument daje isti rezultat kada se mjerenje ponavlja pod istim uvjetima.
Mjerač može biti vrlo ponovljiv, a opet imati sustavnu grešku mjerenja. Kalibracija može identificirati i ispraviti dio te sustavne razlike, ali ne eliminira mehaničke probleme, neprikladne radne uvjete ili promjenu svojstava procesa.
Za mjerač ovalnog zupčanika nekoliko čimbenika zaslužuje posebnu pozornost.
Nizak protok
Pri niskom protoku, curenje kroz unutarnje zazore postaje veće u odnosu na ukupnu količinu koja prolazi kroz mjerač. Čak i ako se apsolutno klizanje vrlo malo promijeni, njegov postotak izmjerene propusnosti može se povećati. Ovo pomaže objasniti zašto donja granica radnog raspona zaslužuje posebnu pozornost.
Primjene usmjerene na male količine stoga bi trebale biti usklađene s mjeračem veličine za stvarni radni raspon, a ne jednostavno s priključkom cijevi. Stranice web mjesta namjerači zupčanika za male protokepružiti dodatni kontekst za ovu vrstu aplikacije.
Temperatura
Temperatura utječe na materijale mjerača, ali također mijenja tekućinu. Ulje može biti znatno viskoznije tijekom hladnog pokretanja nego nakon što proces dosegne radnu temperaturu. Mjerač stoga može iskusiti različito ponašanje pada tlaka i klizanja u različitim točkama u istom proizvodnom ciklusu.
Nositi
Istrošenost površina rotora, ležajeva ili mjerne komore može promijeniti unutarnje zazore. Veći razmaci mogu promijeniti karakteristike curenja i eventualno promijeniti performanse mjerača. Zbog toga povijest kalibracije može biti korisna: postupna promjena faktora mjerača može ukazivati na više od problema s elektronikom.
Uvučeni zrak
Ovalni mjerač zupčanika mjeri volumen koji zauzima njegovu mjernu komoru. Ako dio te komore sadrži plin umjesto predviđene tekućine, rotor se još uvijek može kretati i mjerač još uvijek može registrirati istisnuti volumen. Prikazani rezultat stoga možda više ne predstavlja volumen tekućine koji je operater namjeravao izmjeriti.
Gdje mjerači protoka s ovalnim zupčanicima rade dobro?
Najjače primjene općenito uključuju čiste tekućine gdje je korisno izravno volumetrijsko mjerenje. Tipični primjeri uključuju ulje za podmazivanje, hidraulično ulje, gorivo, smolu, ljepilo, sirup, jestivo ulje i kompatibilne procesne kemikalije.
Točan naziv tekućine nije dovoljan za odobrenje zahtjeva. Njegovu viskoznost pri radnoj temperaturi, čistoću, kemijsku kompatibilnost, tlak, očekivani raspon protoka i dopušteni gubitak tlaka još uvijek treba provjeriti.
Tehnologija ovalnog zupčanika također je relevantna za doziranje i sustave-kontrole procesa jer ponovljeni volumetrijski pomak proizvodi signal koji se može zbrojiti ili prebrojati. Više primjera-orijentiranih na aplikacije dostupno je u odjeljcima web-mjesta namjerenje protoka zupčanika za kontrolu procesaiindustrijske primjene mjerača protoka zupčanika.
Kada je mjerač ovalnog zupčanika loš izbor?
- Abrazivne tekućine ili tekućine s-česticama:krute tvari mogu oštetiti bliske unutarnje površine ili ograničiti kretanje rotora.
- Procesi sa značajnim unesenim plinom:plin koji zauzima dio mjerne komore može iskriviti željeni rezultat volumena tekućine-.
- Sustavi s vrlo ograničenim raspoloživim diferencijalnim tlakom:mehaničko pomicanje stvara gubitak tlaka, posebno kada se viskoznost i protok povećavaju.
- Kemijski nekompatibilne tekućine:tijelo, rotori, brtve, ležajevi i druge mokre komponente moraju biti kompatibilne s procesnim medijem.
- Primjene koje zahtijevaju izravni protok mase:ovalni mjerač zupčanika u osnovi mjeri volumen, a ne masu.
Ovalni zupčanik u odnosu na druge tehnologije mjerača protoka
| Tehnologija | Mjerna karakteristika | Tipičan razlog za razmatranje |
|---|---|---|
| Ovalni zupčanik | Mjerenje volumena pozitivnog pomaka | Čiste viskozne tekućine, doziranje i primjene s-niskim protokom |
| Turbina | Mjerenje rotora-povezano s brzinom | Čiste, relativno slobodno{0}}tekuće tekućine gdje tlak i uvjeti protoka odgovaraju mjeraču |
| Elektromagnetski | Mjerenje brzine na temelju elektromagnetske indukcije | Vodljive tekućine, uključujući mnoge vode i kemijske procese |
| Coriolis | Izravno mjerenje masenog protoka | Procesi koji zahtijevaju maseni protok, podatke o gustoći ili visoku sposobnost mjerenja u promjenjivim uvjetima fluida |
Ovo su opće razlike, a ne univerzalna pravila odabira. Čitatelji koji uspoređuju tehnologije mogu pregledati straniceturbinski mjerači protoka, elektromagnetski mjerači protokai vodič zaPrincip rada Coriolisovog mjerača protokaprije odabira metode mjerenja.
Kako odabrati ovalni mjerač protoka
Nemojte počinjati samo s promjerom cijevi. Počnite s procesom.
- Prepoznajte tekućinu.Zabilježite stvarni medij i, prema potrebi, njegov sastav ili koncentraciju.
- Odredite viskoznost pri radnoj temperaturi.Ako se temperatura znatno promijeni, navedite raspon viskoznosti, a ne jednu vrijednost sobne-temperature.
- Definirajte minimalni, normalni i maksimalni protok.Dimenzioniranje oko stvarnog radnog raspona pomaže u izbjegavanju loših-izvedba protoka ili pretjerane brzine rotora.
- Provjerite tlak i raspoloživi diferencijalni tlak.Mjerač mora zadovoljiti nazivni tlak sustava bez stvaranja neprihvatljivih gubitaka u procesu.
- Potvrdite temperaturna ograničenja.Provjerite i mehaničke materijale i elektroniku.
- Provjerite kompatibilnost-smočenog materijala.Uključite tijelo, rotore, brtve i druge komponente izložene tekućini.
- Odaberite željeni izlaz.Odlučite treba li sustav lokalnu indikaciju, impulsni izlaz, analogni prijenos, totalizaciju ili integraciju s kontrolerom.
- Definirajte potrebne performanse mjerenja.Odvojite stvarne zahtjeve točnosti od ponovljivosti ili jednostavnih potreba-nadgledanja procesa.
Ako uvjeti primjene nisu stabilni, definirajte najgori vjerodostojni radni slučaj umjesto odabira mjerača samo iz normalnih uvjeta.
Praksa ugradnje i puštanja u pogon
Držite onečišćenja izvan mjerne komore. Prikladno prethodno cjedilo obično se preporučuje kada su strane tvari prisutne. OMEGA-ina dokumentacija s ovalnim zupčanicima također upozorava da prljavština može oštetiti mehanizam i preporučuje polagano punjenje mjerača umjesto izlaganja iznenadnom zračnom zračenju.
Mjerač treba ostati pun tekućine tijekom mjerenja. Gdje zrak može ući u proces, obratite se izvoru umjesto da nestabilna očitanja tretirate samo kao elektronički problem.
Slijedite smjer protoka i radna ograničenja naznačena od strane proizvođača. Izbjegavajte kontinuirani rad iznad raspona nazivnog protoka i uzmite u obzir pulsiranje pumpe tamo gdje uzvodna oprema proizvodi jako varirajući protok.
Nakon instalacije provjerite lanac signala kao i sam mjerač: izlaz senzora, skaliranje impulsa, K-faktor, konfiguracija zaslona i postavke PLC-a ili totalizatora trebaju predstavljati iste inženjerske jedinice.
Uobičajeni problemi i što prvo provjeriti
| Simptom | Vjerojatni uzroci | Prve provjere |
|---|---|---|
| Očitavanje je niže od očekivanog | Unutarnje klizanje, istrošenost, netočan K-faktor ili rad ispod odgovarajućeg raspona | Provjerite raspon protoka, viskoznost, faktor kalibracije i povijest servisiranja |
| Čitanje je nestabilno | Uvučeni zrak, pulsirajući protok ili nestabilni procesni uvjeti | Pregledajte tekući vod i usporedite nestabilnost s radom pumpe |
| Rotori se zaustavljaju ili protok postaje ograničen | Onečišćenje, prekomjerna viskoznost ili unutarnje oštećenje | Provjerite cjedilo, pad tlaka i slobodu kretanja rotora prema uputama za održavanje |
| Povećava se pad tlaka | Blokirano sito, onečišćenje, veća viskoznost ili prekomjerni protok | Usporedite trenutnu temperaturu, viskoznost i protok s normalnim radnim uvjetima |
| Prikazani volumen stalno je pogrešan | Netočno skaliranje, K-faktor ili pomak kalibracije | Provjerite konfiguraciju impulsa prije promjene mehaničkog mjerača |
Kada je potrebna kalibracija, upotrijebite dokumentiranu referentnu metodu i zadržite rezultate kako bi se promjene mogle usporediti tijekom vremena. Članak na stranici okako kalibrirati mjerač protokapruža dodatnu pozadinu.
Često postavljana pitanja
Je li mjerač protoka s ovalnim zupčanikom mjerač pozitivnog pomaka?
Da. Mjeri tekućinu uzastopnim izdvajanjem i prijenosom definiranih volumena kroz mjernu komoru, što je temeljni princip pozitivne istiske.
Mjeri li mjerač s ovalnim zupčanikom maseni protok?
Ne. Njegova primarna mjerena veličina je volumen. Maseni protok zahtijeva informacije o gustoći ili tehnologiju dizajniranu za izravno mjerenje mase.
Zašto se mjerači s ovalnim zupčanicima često koriste za ulje?
Mnoga ulja su čista i relativno viskozna, uvjeti koji mogu odgovarati mjerenju pozitivne istiske. Konačni izbor i dalje ovisi o rasponu protoka, viskoznosti pri temperaturi procesa, padu tlaka, materijalima i potrebnoj točnosti.
Utječe li viskoznost na točnost?
Može utjecati na performanse jer viskoznost utječe na unutarnje klizanje i gubitak tlaka. Rijetka tekućina može lakše curiti kroz unutarnje zazore, dok vrlo viskozna tekućina može zahtijevati veći diferencijalni tlak za pomicanje rotora.
Trebaju li mjeraču s ovalnim zupčanicima dugačke ravne cijevi?
Njegovo mjerenje ne ovisi o razvijanju profila brzine na isti način na koji to čine mnogi mjerači-temeljeni na brzini, tako da su zahtjevi-za ravnomjerno kretanje često manje zahtjevni. I dalje treba slijediti upute za instalaciju za određeni model.
Zašto je cjedilo važno?
Mjerač sadrži pokretne elemente i male razmake. Strani materijal može ograničiti rotaciju, ubrzati trošenje ili promijeniti izvedbu mjerenja.
Koje podatke treba dati prije odabira mjerača?
Navedite tekućinu, viskoznost na radnoj temperaturi, minimalni i maksimalni protok, tlak, temperaturu, zahtjeve za spajanje, zahtjeve za-materijal koji se mokri, željeni učinak i ciljnu-mjernu izvedbu.
Zaključak
Princip rada mjerača protoka s ovalnim zupčanicima temelji se na izravnom volumetrijskom pomaku. Rotori više puta izoliraju poznate količine tekućine, pomiču ih kroz mjernu komoru i pretvaraju njihovu rotaciju u mehaničku indikaciju ili elektronički signal.
Taj mehanizam objašnjava i snagu i ograničenja tehnologije. Čiste viskozne tekućine mogu biti prikladne za mjerenje ovalnog zupčanika, dok kontaminacija, uvučeni zrak, prekomjerni gubitak tlaka, neprikladni materijali i rad izvan predviđenog raspona protoka mogu smanjiti performanse.
Za odabir se usredotočite na cjelokupno radno stanje, a ne na jednu specifikaciju. Svojstva tekućine, viskoznost, raspon protoka, temperaturu, tlak, materijale, izlaz i zahtjeve za mjerenje treba procijeniti zajedno. Kada ti faktori odgovaraju principu pozitivnog pomaka, mjerač ovalnog zupčanika može pružiti praktično rješenje za volumetrijsko mjerenje, doziranje i praćenje procesa.
