Разграничението има значение при определяне на оборудване за дозиране, смесване или прехвърляне на продукта. Технически правилното обемно отчитане все още може да доведе до неправилна обща маса, ако плътността, използвана при изчислението, е грешна.
Каква е разликата между масов поток и обемен поток?
Масов дебитописва количеството материал за единица време.Обемен дебитописва заетото пространство за единица време, обикновено m³/h или L/min. За еднофазна течност връзката е масов поток=плътност × обемен поток при същите работни условия.
Уредът на Кориолис може да измерва масовия поток, без да предоставя отделно приета плътност на процеса. Обратно, повечето магнитни и транзитни ултразвукови измервателни уреди измерват обемния поток. Прочететесравнение на масовия и обемния потокза по-широките последици от избора на едно количество пред другото.
Как работят кориолисовите масови разходомери за течност
Вибрация и фазово изместване
Сензорът на Кориолис съдържа една или повече тръби, задвижвани да вибрират с контролирана честота. Когато течността е неподвижна, сензорите за приемане откриват референтен вибрационен модел. С потока движещата се течност предизвиква лек отговор на усукване, така че точките близо до входа и изхода вече не се движат точно по едно и също време.
Предавателят измерва тази разлика във фазата или времето и използва калибрирането на инструмента, за да изчисли масовия поток. Той измерва механичния ефект на движещата се маса, вместо да измерва скоростта и да я умножава по изчислена плътност.Обяснението на Endress+Hauser на принципа на Кориолисилюстрира поведението на тръбата. FlowT предоставя отделенОсновна статия на Кориолисза читатели, които се нуждаят от повече подробности.
Плътност, температура и обем
Много инструменти на Кориолис също изчисляват плътността от резонансната честота на тръбата: ефективната маса на течността вътре в тръбата влияе върху това как тя вибрира. Температурният сензор помага за компенсиране на промените в твърдостта на тръбата. След това трансмитерът може да извлече обемен поток от измерен масов поток и плътност. Дали тези променливи са налични като изходи зависи от модела.
Директното измерване на маса е полезно, когато рецепта или материален баланс определя килограми, а не литри. Неговите недостатъци могат да включват цена на закупуване, тегло на инструмента, загуба на налягане и чувствителност към определени вибрации или условия на увличане на газ. Тези компромиси се разглеждат в FlowTКориолисови предимства и ограничениядискусия.
Как термичните масови разходомери измерват течности
Специализирани сензори за термична течност измерват как течаща течност пренася топлина. В зависимост от дизайна, електрониката поддържа температурна разлика или следи как наложената входяща топлина променя разпределението на температурата. Сигналът на сензора е свързан с масовия поток чрез калибриране, разработено за желаната течност.
Този метод е особено подходящ за избрани дозиращи и лабораторни системи с нисък поток. Топлинните свойства - включително топлинен капацитет и топлопроводимост - влияят на реакцията. Следователно замяната на друга течност без да се вземе предвид калибрирането може да доведе до неправилен резултат.Bronkhorst обяснява термичното отчитане на течностии разграничението между обичайните оперативни подходи.
Не третирайте газовия топлинен масомер като измервател на течности.Например FlowT'sпродуктова категория термичен масов потокосновно се отнася до приложения за газови услуги. Течно приложение изисква модел, изрично проектиран и специфициран за течности, с подходящи намокрени материали и калибриране.
Как да изчислим масовия дебит на течността
Когато масовият поток се извлича от обемен измервателен уред, използвайте:
Масов поток (kg/h)=плътност (kg/m³) × обемен поток (m³/h)
Да предположим, че една линия пренася 5 m³/h течност и действителната й плътност при работни условия е 950 kg/m³. Правилният масов поток е 4750 kg/h. Ако вместо това контролерът приеме 1000 kg/m³, той отчита 5000 kg/h-250 kg/h твърде високо, или приблизително 5,3% спрямо правилната стойност.
Това е илюстративно изчисление, а не измерен резултат от завода. Показва защо и измерванията, и техните единици трябва да се отнасят за съвместими условия. За различна плътност моментната връзка остава валидна, но общата маса трябва да се натрупа от последователни измервания, а не да се изчислява от едно предположение за плътност.
Директно измерване на маса срещу методи, базирани на обем
| технология | Измерено количество | Кога да го вземем предвид | Критично ограничение |
|---|---|---|---|
| Кориолис | Директна маса; често плътност | Масово дозиране, различна плътност | Цена, загуба на налягане, газ и механични условия |
| Специална течна термична | Калибриран отговор на топлопредаване, осигуряващ масов поток | Подходящи ниски течни потоци | Специфични за флуида термични свойства и калибриране |
| Електромагнитна | Обемен поток | Проводима течност, достатъчен обем или налична надеждна плътност | Изисква подходяща проводимост и пълна тръба |
| Ултразвукова скоба | Обикновено обемен поток | Модернизирани линии с подходящи акустични условия | Свойства на тръбата, мехурчета, условия на пълна тръба |
Електромагнитен измервателен уред изчислява потока от скоростта на течността в магнитно поле. Не се нуждае от плътност, за да отчете обем, но плътността има значение, ако растението по-късно преобразува резултата в маса. Вижтекак магнитните измервателни уреди измерват потокаи наличнитедиапазон на електромагнитен разходомерза подходящи приложения с проводяща течност.
За съществуващи водопроводни или съвместими технологични тръби, aултразвуков измервателен уред със скобаможе да избегне прерязването на линията. Отчитането на обема все още се нуждае от валиден вход за плътност, за да се изчисли масата. Разликите в инсталацията са обсъдени вскоба срещу вградено ултразвуково измерване.
Какво причинява грешки при измерването на масовия дебит на течността?
Нулево отместване при нисък поток
Нулевата корекция на Кориолис установява референтната стойност за липса на поток на инструмента. Размерът трябва да е пълен, течността стабилна и действителният поток да е спрян, следвайки процедурата на производителя. Неправилна нула може да създаде почти постоянно отместване, което става значително при нисък дебит.
За илюстрация, да предположим, че една система отчита 0,2 kg/h високо поради отместване. При 100 kg/h грешката е 0,2%; при 10 kg/h става 2%. Това не описва точността на конкретен производител. Той показва защо един измервателен уред трябва да бъде оценен при най-ниската изисквана работна точка, а не само при нормален поток.
Газови мехурчета и вибрации
Увлеченият газ може да промени реакцията на Кориолисовите тръби и да изкриви показанията на плътността или масовия поток. Резултатите зависят от разпределението на мехурчетата, вискозитета, режима на потока и обработката на сигнала на инструмента. Някои модели включват функции за двуфазен поток; те не могат да се приемат за всеки модел.Техническа бяла книга на Emerson за увлечения газдетайлизира ограниченията на приложението и значението на поведението на мехурчетата.
Външни механични вибрации, напрежение в тръбата и лош монтаж също могат да повлияят на производителността на Кориолис. Потвърдете инструкциите за инсталиране, преди да промените затихването на сигнала или да опитате настройка на нулата.
Несъответствие на свойствата на течността и инсталацията
При термомери за течности неправилното калибриране на течността може да повлияе на резултатите. За магнитните измервателни уреди недостатъчната проводимост или непълната тръба може да попречат на надеждното измерване на обема. За ултразвукови системи, неправилна дебелина на стената, лошо свързване на сензора или въздушни мехурчета могат да влошат сигнала. Грешката може да е по-скоро в приложението, отколкото в електрониката на предавателя.
Как да изберем правилния метод
- Определете необходимия изход.Процесът контролира ли се в килограми, литри, концентрация или обща партида? Избягвайте да плащате за директно измерване на масата, когато обемът вече отговаря на задължението.
- Характеризирайте течността.Запишете диапазон на плътност, вискозитет, проводимост, температура, налягане, твърди вещества и очакван увлечен газ. За термични инструменти, идентифицирайте точната течност или смес, използвани за калибриране.
- Посочете целия диапазон на потока.Осигурете минимален, нормален и максимален дебит, а не само диаметър на тръбата. Прегледайте границата на ниския дебит на измервателния уред, основата на точността, загубата на налягане и всеки термин за нулева стабилност. Theръководство за избор на измерване на потокаобяснява как тези работни условия влияят на размера.
- Сравнете разходите за инсталиране и жизнения цикъл.Кориолисова инсталация може да оправдае по-високи първоначални разходи за дозиране, базирано на маса. Обемомер с надежден вход за плътност може да е достатъчен за технологична вода с постоянна плътност. Включете изискванията за изключване, достъп до услугата и разходи за калибриране.
- Потвърдете измервателната верига.Ако PLC умножава обемния поток по плътност, проверете единиците, скоростта на актуализиране и мащабирането на сигнала. Ролята на aпредавател на потока и неговите изходиима значение при предаване на стойности към контролер.
Пример за обработена селекция: смес с променлива плътност
Помислете за хипотетичен процес на смесване на течности, при който рецептата изисква 2000 kg концентрат на партида. Тъй като съставките се смесват, температурата и съставът се променят, така че фиксираната плътност, въведена в обемния измервателен уред, може вече да не представлява течността. Кориолисовият измервателен уред е логичен кандидат, тъй като той директно сумира пренесената маса, при условие че диапазонът на потока, загубата на налягане и състоянието на течността са приемливи.
Обемният измервателен уред не е автоматично неподходящ. Ако е налично надеждно вградено измерване на плътността и системата за контрол на процеса комбинира правилно синхронизираните стойности, изчислената маса може да отговори на подходящо изискване за точност. Сравнете общата несигурност и разходите за инсталиране на двете устройства; не приемайте, че по-скъпият сензор винаги дава по-добрия общ резултат от процеса. Това са хипотетични условия, а не отчетена клиентска инсталация.
Как да сравните точността и да проверите резултатите
Винаги проверявайте дали дадена спецификация е посочена като процент от показанието или пълна скала. За хипотетичен инструмент с пълна скала от 1000 kg/h, ±0,5% от пълната скала съответства на ±5 kg/h. При работна скорост от 100 kg/h само това се равнява на 5% от показанието. Обратно, ±0,5% от показанието съответства на ±0,5 kg/h в същата точка. Реалните спецификации могат да добавят нулева стабилност, повторяемост или други условия.
Калибрирането трябва да сравни пълния резултат от измерването с подходяща референтна стойност в съответните точки на потока. За течния масов поток гравиметричните методи определят масата, събрана за измереното време.NIST описва течен стандарт за гравиметрично калибриране, докато на FlowTобяснение за калибриране на потока на течносттаобхваща грешка, проследимост и документация. Цифрата на фабричната точност не е заместител на проверката на инсталирания процес.
Често задавани въпроси
Може ли магнитен дебитомер да отчита масов дебит?
Той може да докладва изчисления масов поток, когато надеждна информация за плътността е предоставена на предавателя или системата за управление. Основният сензор остава обемен измервателен уред.
Кориолис винаги ли е по-точен от изчисления масов поток?
Не. Производителността зависи от конкретните инструменти, калибрирането, условията на процеса и несигурността на плътността. Сравнете пълната неопределеност при действителни работни условия, а не само по принцип на измерване.
Могат ли топлинните масови разходомери да измерват всяка течност?
Не. Съществуват специализирани течни модели, но тяхната топлинна реакция зависи от свойствата на течността и калибрирането. Потвърдете одобрени течности, работен диапазон и съвместимост с намокрени материали.
Измервателите за масов поток на течност имат ли нужда от права тръба?
Изискванията са различни. Измервателите на Кориолис обикновено зависят по-малко от профила на скоростта нагоре по веригата, отколкото много обемни технологии, но напрежението в тръбопровода и механичната опора все още имат значение. Следвайте точното ръководство за модела.
Заключение
Течният масов поток може да бъде измерен директно чрез технологията на Кориолис, изведен чрез калибриран топлинен отговор на течността или изчислен от измерен обем и плътност. Правилният подход е този, който отговаря на изискването на процеса в целия му действителен поток и диапазон на свойствата на течността.
FlowT предоставя опции за индустриално електромагнитно и ултразвуково измерване; те не трябва да се представят като директни измерватели на течна маса на Кориолис. За оценка на проекта,изпратете на екипа на FlowT вашите изисквания за течности, тръби и измерванияи потвърдете дали измерването на обема с преобразуване на плътността е подходящо.
