Dozajlama, harmanlama veya ürün aktarımı için ekipmanı belirlerken bu ayrım önemlidir. Teknik olarak doğru bir hacimsel okuma, hesaplamada kullanılan yoğunluğun yanlış olması durumunda yine de hatalı bir kütle toplamı üretebilir.
Kütle Akışı ile Hacim Akışı Arasındaki Fark Nedir?
Kütle akış hızıBirim zamandaki malzeme miktarını açıklar.Hacimsel akış hızıbirim zaman başına işgal edilen alanı tanımlar, genellikle m³/sa veya L/dak. Tek fazlı bir sıvı için ilişki, aynı çalışma koşullarında kütle akışı=yoğunluk × hacimsel akıştır.
Bir Coriolis ölçüm cihazı, ayrı olarak varsayılan bir işlem yoğunluğu sağlamadan kütle akışını ölçebilir. Buna karşılık, çoğu manyetik ve geçiş zamanlı ultrasonik ölçüm cihazı hacimsel akışı ölçer. Okuyunkütle akışı ve hacim akışı karşılaştırmasıBir miktarı diğerine tercih etmenin daha geniş sonuçları için.
Coriolis Sıvı Kütle Akış Ölçerler Nasıl Çalışır?
Titreşim ve Faz Kayması
Bir Coriolis sensörü, kontrollü bir frekansta titreşmek üzere tahrik edilen bir veya daha fazla tüp içerir. Sıvı sabit olduğunda, başlatma sensörleri bir referans titreşim modelini algılar. Akışla birlikte, hareket eden sıvı küçük bir bükülme tepkisine neden olur, dolayısıyla giriş ve çıkışın yakınındaki noktalar artık tam olarak aynı anda hareket etmez.
Verici bu fazı veya zamanlama farkını ölçer ve kütle akışını hesaplamak için cihazın kalibrasyonunu kullanır. Hızı ölçmek ve tahmini bir yoğunlukla çarpmak yerine, hareketli kütlenin mekanik etkisini ölçüyor.Endress+Hauser'in Coriolis ilkesine ilişkin açıklamasıtüpün davranışını göstermektedir. FlowT ayrı birCoriolis çalışma prensibi makalesiDaha fazla ayrıntıya ihtiyaç duyan okuyucular için.
Yoğunluk, Sıcaklık ve Hacim
Birçok Coriolis cihazı ayrıca tüpün rezonans frekansından yoğunluğu hesaplar: tüpün içindeki sıvının etkin kütlesi tüpün nasıl titreştiğini etkiler. Sıcaklık algılama, borunun sertliğindeki değişiklikleri telafi etmeye yardımcı olur. Verici daha sonra ölçülen kütle akışı ve yoğunluktan hacimsel akışı elde edebilir. Bu değişkenlerin çıktı olarak mevcut olup olmadığı modele bağlıdır.
Doğrudan kütle ölçümü, bir tarif veya malzeme dengesinde litre yerine kilogram belirtildiğinde kullanışlıdır. Dezavantajları arasında satın alma maliyeti, cihazın ağırlığı, basınç kaybı ve belirli titreşim veya gaz sürüklenme koşullarına karşı hassasiyet sayılabilir. Bu ödünleşimler FlowT'de incelenmektedir.Coriolis'in avantajları ve sınırlamalarıtartışma.
Termal Kütle Akış Ölçerler Sıvıları Nasıl Ölçer?
Özel termal sıvı sensörleri, akan bir sıvının ısıyı nasıl aktardığını ölçer. Tasarıma bağlı olarak elektronikler sıcaklık farkını korur veya uygulanan ısı girişinin sıcaklık dağılımını nasıl değiştirdiğini izler. Sensör sinyali, amaçlanan sıvı için geliştirilen bir kalibrasyon yoluyla kütle akışıyla ilgilidir.
Bu yöntem özellikle seçilen düşük akışlı dozaj ve laboratuvar sistemleriyle ilgilidir. Isı kapasitesi ve termal iletkenlik gibi termal özellikler tepkiyi etkiler. Bu nedenle, kalibrasyon dikkate alınmadan başka bir sıvının değiştirilmesi yanlış sonuç doğurabilir.Bronkhorst sıvı termal algılamayı açıklıyorve ortak işletim yaklaşımları arasındaki ayrım.
Gaz termal kütle ölçüm cihazına sıvı ölçüm cihazı gibi davranmayın.Örneğin, FlowT'nintermal kütle akışı ürün kategorisiesas olarak gaz hizmeti uygulamalarına yöneliktir. Sıvı uygulaması, uygun ıslak malzemeler ve kalibrasyona sahip, sıvılar için açıkça tasarlanmış ve belirlenmiş bir model gerektirir.
Sıvı Kütle Akış Hızı Nasıl Hesaplanır?
Kütle akışının hacimsel ölçüm cihazından elde edildiği durumlarda aşağıdakileri kullanın:
Kütle akışı (kg/saat)=yoğunluk (kg/m³) × hacimsel akış (m³/saat)
Bir hattın 5 m³/saat sıvı taşıdığını ve çalışma koşullarındaki gerçek yoğunluğunun 950 kg/m³ olduğunu varsayalım. Doğru kütle akışı 4.750 kg/saattir. Kontrolör bunun yerine 1.000 kg/m³ varsayarsa, 5.000 kg/saat-250 kg/saatin çok yüksek olduğunu veya doğru değere göre yaklaşık %5,3 olduğunu bildirir.
Bu açıklayıcı bir hesaplamadır, ölçülen bir tesis sonucu değildir. Hem ölçümlerin hem de birimlerinin neden uyumlu koşullara başvurması gerektiğini gösterir. Değişen yoğunluklar için anlık ilişki geçerliliğini korur ancak toplam kütle, tek bir yoğunluk varsayımından hesaplanmak yerine ardışık ölçümlerden toplanmalıdır.
Doğrudan Kütle Ölçümü ve Hacim Esaslı Yöntemler
| Teknoloji | Ölçülen Miktar | Ne Zaman Düşünülmeli? | Kritik Sınırlama |
|---|---|---|---|
| Coriolis | Doğrudan kütle; sıklıkla yoğunluk | Kütle bazlı harmanlama, değişen yoğunluk | Maliyet, basınç kaybı, gaz ve mekanik koşullar |
| Özel sıvı termal | Kütle akışını sağlayan kalibre edilmiş ısı transfer tepkisi | Uygun düşük sıvı akışları | Akışkanlara özgü termal özellikler ve kalibrasyon |
| Elektromanyetik | Hacimsel akış | İletken sıvı, yeterli hacim veya güvenilir yoğunluk mevcut | Yeterli iletkenlik ve dolu boru gerektirir |
| Kelepçeli ultrasonik | Genellikle hacimsel akış | Uygun akustik koşullara sahip hatların güçlendirilmesi | Boru özellikleri, kabarcıklar, dolu boru koşulları |
Elektromanyetik sayaç, manyetik alandaki sıvı hızından akışı hesaplar. Hacmi bildirmek için yoğunluğa ihtiyaç yoktur, ancak tesis daha sonra sonucu kütleye dönüştürürse yoğunluk önemlidir. Görmekmanyetik sayaçlar akışı nasıl ölçer?ve mevcutelektromanyetik akış ölçer aralığıuygun iletken sıvı uygulamaları için.
Mevcut su veya uyumlu proses boruları içinkelepçeli ultrasonik ölçüm cihazıçizgiyi kesmekten kaçınabilirsiniz. Hacim okumasının kütleyi hesaplamak için hâlâ geçerli bir yoğunluk girdisine ihtiyacı var. Kurulum farklılıkları şurada tartışılmıştır:kelepçeli ve hat içi ultrasonik ölçüm karşılaştırması.
Sıvı Kütle Akışı Ölçüm Hatalarının Nedenleri Nelerdir?
Düşük Akışta Sıfır Ofset
Coriolis sıfır ayarı, cihazın akışsız referansını oluşturur. Üreticinin prosedürü izlenerek sayaç dolu olmalı, sıvı stabil olmalı ve gerçek akış durdurulmalıdır. Yanlış bir sıfır, düşük akışta önemli hale gelen neredeyse sabit bir ofset yaratabilir.
Örnek olarak, bir sistemin ofset nedeniyle 0,2 kg/saat yüksek okuduğunu varsayalım. 100 kg/saatte hata %0,2'dir; 10 kg/saatte %2 olur. Bu, belirli bir üreticinin doğruluğunu açıklamaz. Bu, bir sayacın neden yalnızca normal akışta değil, gerekli olan en düşük çalışma noktasında değerlendirilmesi gerektiğini gösterir.
Gaz Kabarcıkları ve Titreşim
Sürüklenen gaz, Coriolis tüplerinin tepkisini değiştirebilir ve yoğunluk veya kütle akışı okumalarını bozabilir. Sonuçlar kabarcık dağılımına, viskoziteye, akış rejimine ve cihazın sinyal işlemesine bağlıdır. Bazı modeller iki fazlı akış fonksiyonlarını içerir; bunlar her model için kabul edilemez.Emerson'un sürüklenen gazla ilgili teknik incelemesiuygulama kısıtlamalarını ve kabarcık davranışının önemini ayrıntılarıyla anlatır.
Harici mekanik titreşim, boru gerilimi ve kötü montaj da Coriolis performansını etkileyebilir. Sinyal sönümlemeyi değiştirmeden veya sıfır ayarı yapmaya çalışmadan önce kurulum talimatlarını onaylayın.
Akışkan Özelliği ve Kurulum Uyuşmazlığı
Termal sıvı ölçüm cihazları için yanlış sıvı kalibrasyonu sonuçları etkileyebilir. Manyetik sayaçlarda yetersiz iletkenlik veya tam olarak doldurulmamış bir boru, güvenilir hacim ölçümünü engelleyebilir. Ultrasonik sistemlerde yanlış duvar kalınlığı, zayıf sensör bağlantısı veya hava kabarcıkları sinyali bozabilir. Arıza, verici elektroniğinden ziyade uygulamada olabilir.
Doğru Yöntem Nasıl Seçilir?
- Gerekli çıktıyı tanımlayın.Proses kilogram, litre, konsantrasyon veya parti toplamı cinsinden kontrol ediliyor mu? Hacim zaten görevi karşılıyorsa doğrudan kütle ölçümü için ödeme yapmaktan kaçının.
- Sıvıyı karakterize edin.Yoğunluk aralığını, viskoziteyi, iletkenliği, sıcaklığı, basıncı, katıları ve beklenen sürüklenmiş gazı kaydedin. Termal aletler için, kalibrasyon için kullanılan sıvıyı veya karışımı tam olarak tanımlayın.
- Tüm akış aralığını belirtin.Sadece boru çapını değil, minimum, normal ve maksimum akışı sağlayın. Sayacın düşük akış limitini, doğruluk esasını, basınç kaybını ve sıfır stabilite terimini gözden geçirin.akış ölçümü seçim kılavuzubu çalışma koşullarının boyutlandırmayı nasıl etkilediğini açıklar.
- Kurulum ve yaşam döngüsü maliyetini karşılaştırın.Bir Coriolis kurulumu, kütle bazlı dozajlama için daha yüksek başlangıç maliyetini haklı gösterebilir. Güvenilir yoğunluk girişine sahip bir hacim ölçer, sabit yoğunluklu proses suyu için yeterli olabilir. Kapatma gereksinimlerini, servis erişimini ve kalibrasyon masraflarını ekleyin.
- Ölçüm zincirini onaylayın.Bir PLC hacim akışını yoğunlukla çarpıyorsa birimleri, güncelleme hızını ve sinyal ölçeklendirmesini kontrol edin. Bir rolüakış vericisi ve çıkışlarıDeğerleri bir denetleyiciye aktarırken önemlidir.
Çalışılmış Seçim Örneği: Değişken Yoğunluklu Bir Karışım
Tarifin parti başına 2.000 kg konsantre gerektirdiği varsayımsal bir sıvı harmanlama sürecini düşünün. İçerikler karıştıkça sıcaklık ve bileşim değişir, bu nedenle hacim ölçüm cihazına girilen sabit yoğunluk artık sıvıyı temsil etmeyebilir. Bir Coriolis ölçüm cihazı mantıklı bir adaydır çünkü akış aralığı, basınç kaybı ve akışkan durumunun kabul edilebilir olması koşuluyla aktarılan kütleyi doğrudan toplar.
Hacim ölçer otomatik olarak uygunsuz değildir. Güvenilir bir hat içi yoğunluk ölçümü mevcutsa ve proses kontrol sistemi senkronize edilmiş değerleri doğru bir şekilde birleştiriyorsa, hesaplanan kütle uygun bir doğruluk gereksinimini karşılayabilir. Her iki düzenlemenin toplam belirsizliğini ve kurulum maliyetini karşılaştırın; Daha pahalı sensörün her zaman daha iyi genel proses sonucu sağlayacağını varsaymayın. Bunlar varsayımsal koşullardır, rapor edilen müşteri kurulumu değildir.
Doğruluk Nasıl Karşılaştırılır ve Sonuçlar Doğrulanır?
Her zaman bir spesifikasyonun okuma yüzdesi olarak mı yoksa tam ölçek olarak mı belirtildiğini kontrol edin. Varsayımsal 1.000 kg/saat tam ölçekli bir cihaz için, tam ölçeğin ±%0,5'i ±5 kg/saat'e karşılık gelir. 100 kg/saatlik bir çalışma hızında, bu tek başına okumanın %5'ine eşittir. Buna karşılık, okunan değerin ±%0,5'i aynı noktada ±0,5 kg/saat'e karşılık gelir. Gerçek spesifikasyonlar sıfır kararlılık, tekrarlanabilirlik veya başka terimler ekleyebilir.
Kalibrasyon, tüm ölçüm sonucunu ilgili akış noktaları üzerinden uygun bir referansla karşılaştırmalıdır. Sıvı kütle akışı için gravimetrik yöntemler, ölçülen süre boyunca toplanan kütleyi belirler.NIST bir sıvı gravimetrik kalibrasyon standardını açıklarFlowT isesıvı akışı kalibrasyon açıklamasıhatayı, izlenebilirliği ve dokümantasyonu kapsar. Fabrika doğruluk rakamı, kurulu prosesin doğrulanmasının yerine geçmez.
Sıkça Sorulan Sorular
Manyetik akış ölçer kütle akışını raporlayabilir mi?
Vericiye veya kontrol sistemine güvenilir yoğunluk bilgisi sağlandığında hesaplanan kütle akışını raporlayabilir. Birincil sensör hacimsel bir ölçüm cihazı olarak kalır.
Coriolis her zaman hesaplanan kütle akışından daha doğru mudur?
Hayır. Performans belirli cihazlara, kalibrasyona, proses koşullarına ve yoğunluk belirsizliğine bağlıdır. Yalnızca ölçüm prensibi yerine gerçek çalışma koşulları altında tam belirsizliği karşılaştırın.
Termal kütle akış ölçerler herhangi bir sıvıyı ölçebilir mi?
Hayır. Özel sıvı modelleri mevcuttur, ancak bunların termal tepkileri sıvı özelliklerine ve kalibrasyona bağlıdır. Onaylanmış sıvıları, çalışma aralığını ve ıslak malzeme uyumluluğunu doğrulayın.
Sıvı kütle akış ölçerlerin düz boruya ihtiyacı var mı?
Gereksinimler farklıdır. Coriolis ölçüm cihazları genellikle birçok hacimsel teknolojiye göre yukarı akış hız profiline daha az bağımlıdır, ancak boru gerilimi ve mekanik destek hala önemlidir. Tam model kılavuzunu takip edin.
Çözüm
Sıvı kütle akışı Coriolis teknolojisiyle doğrudan ölçülebilir, kalibre edilmiş bir sıvı termal tepkisi yoluyla çıkarılabilir veya ölçülen hacim ve yoğunluktan hesaplanabilir. Doğru yaklaşım, proses gerekliliklerini gerçek akış ve akışkan özelliği aralığı boyunca karşılayan yaklaşımdır.
FlowT endüstriyel elektromanyetik ve ultrasonik ölçüm seçenekleri sunar; bunlar doğrudan Coriolis sıvı kütle ölçüm cihazları olarak sunulmamalıdır. Proje değerlendirmesi için;FlowT ekibine sıvı, boru ve ölçüm gereksinimlerinizi gönderinve yoğunluk dönüşümüyle hacim ölçümünün uygun olup olmadığını doğrulayın.
