Термичен масов разходомер измерва газовия поток, като наблюдава как движещ се газ отнема топлината от нагрят чувствителен елемент. Това прави технологията привлекателна за сгъстен въздух, азот, природен газ, биогаз, въздух за горене и много други индустриални газове. За основната физика на сензора, обяснението на FlowT закак работи топлинният масов разходомеробхваща основния принцип на топлопренос-. По-трудният въпрос е как да се запази това измерване, след като измервателният уред напусне калибровъчната маса.
Започнете, като разберете какво означава спецификацията за точност
Два термични масови разходомера могат едновременно да покажат впечатляваща декларация за точност и въпреки това да предложат много различна производителност при дебита, който има значение за вашия процес. Преди да сравнявате числа, определете как е изразена спецификацията.
Да предположим, че даден лист с данни посочва точност от ±1% от показанието. При указан дебит от 500 Nm³/h, посоченият принос е ±5 Nm³/h. Сега помислете за друг инструмент с оценка на ±0,5% от 2000 Nm³/h пълна скала. Неговият-базиран{10}}принос е ±10 Nm³/h, включително когато процесът работи при 500 Nm³/h.
Това не означава, че един формат на спецификация автоматично е по-добър. Това означава, че основата има значение, особено когато измервателният уред прекарва по-голямата част от времето си доста под максималния дебит.
Точност, повторяемост и несигурност не са едно и също нещо
точностописва колко близо е отчетеният поток до приета референция.Повторяемостописва колко точно инструментът възпроизвежда резултат, когато се повтарят същите условия. Един измервателен уред може да се повтаря изключително добре и все още да носи систематично отклонение, причинено от неправилна газова крива, грешен диаметър на тръбата или лоша инсталация.
FlowT обсъжда това разграничение допълнително в своята статия заповторяемост на топлинния масов разходомер.
Несигурност на измерванетое по-широк. Той разглежда обхвата от стойности, които разумно могат да бъдат свързани с резултата от измерването и може да включва приноси от калибриране, референтно оборудване, повторяемост, инсталация, свойства на газа, обработка на сигнала и работни условия. Съществуващата дискусия на FlowTнесигурност на топлинния масов разходомеросигурява допълнителен фон за присъщи и{0}}свързани с приложения сътрудници.
Когато даден проект има реално изискване за точност, не питайте само за „точност на метра“. Попитайте каква точност или несигурност се прилага при минимален, нормален и максимален работен поток и при какви заявени условия на газ и процес.
Съставът на газа е част от измерването
Измерването на топлинната маса зависи от преноса на топлина. Различните газове имат различна топлопроводимост, специфична топлина, плътност и вискозитет, така че не охлаждат нагретия сензор по абсолютно същия начин.
Ето защо измервателен уред, калибриран за въздух, не трябва автоматично да се третира като еднакво точен измервателен уред за метан, водород, въглероден диоксид или смесен{0}}газ просто чрез промяна на етикета в трансмитера.
За чист газ със стабилен състав проблемът е сравнително лесен: изберете измервателен уред и калибриране, подходящи за този газ. С позната и стабилна смес може също да се борави, когато нейният състав е дефиниран и производителят разполага с подходящ калибриран или валидиран газов модел.
Променлива газова смес изисква повече преценка. Помислете за процес на биогаз, при който относителните количества метан и въглероден диоксид се променят в зависимост от условията на смилане. Промяната от един състав в друг променя топлинните свойства, наблюдавани от сензора. Важният въпрос не е дали предавателят може да показва "биогаз"; това е дали очакваният обхват на състава остава съвместим с необходимата несигурност на измерването.
Статията на FlowT заизмерване на газови смеси с термичен масов разходомеробяснява защо съставът на сместа трябва да бъде част от данните за приложението.
Практическо правило за вземане на решение-за състава на газа
- Единичен, стабилен газ:използвайте калибриране, предназначено за този газ, когато изискването за точност го оправдава.
- Стабилна, известна смес:осигурете пълния състав на сместа и потвърдете дали калибрирането е-специфично за сместа или се основава на валидирано преобразуване.
- Промени в сместа в известен диапазон:осигурете нормални, минимални и максимални очаквани концентрации за основните компоненти и попитайте как се променя посочената грешка в този диапазон.
- Съставът се променя широко или непредвидимо:потвърдете дали технологията за топлинна маса все още може да отговори на необходимата несигурност, преди да я изберете.
Налягането и температурата все още заслужават внимание
Една от най-силните причини да използвате топлинен масомер е, че той може да отчете масовия поток, без първо да измерва работния обем и след това да изчислява плътността от отделни инструменти за налягане и температура. Това предимство понякога се съкращава до твърдението, че налягането и температурата "не влияят" на измерването на топлинната маса. Тази формулировка е твърде широка.
Сензорът все още работи в реален газ при реално налягане и температура. Тези условия могат да повлияят на свойствата на газа, преноса на топлина, температурните граници на сензора и връзката между процеса и първоначалното калибриране. Големината и важността на ефекта зависят от газа, дизайна на измервателния уред, метода на калибриране и работния диапазон.
FlowT има отделна техническа дискусия зафлуктуации на налягането на газа при измерване на топлинна маса. За проекти с необичайно високо налягане, широки температурни колебания или строги изисквания за несигурност, включете тези условия в прегледа на приложението, вместо да приемате, че стандартното калибриране автоматично ги покрива.
Нисък поток, режим на потока и полезен обхват на измерване
Термичната технология често се избира, защото може да открие относително нисък газов поток, без да поставя голямо ограничение в линията. Това не означава, че всеки измервателен уред има еднаква точност от нула до максимален дебит.
При различни числа на Рейнолдс и скоростни диапазони, моделът на локалния поток и връзката-пренос на топлина могат да се променят. Много ниският дебит също може да направи нулевата стабилност и отместванията на сензора по-значими като процент от измерената стойност.
Ето защо полезният въпрос не е просто "Какво е коефициентът на намаляване?" Попитайте коя спецификация за грешка се прилага в близост до действителната минимална работна точка. Дискусията на FlowT наточност на измерване на топлинна маса в ламинарен потоке уместно, когато приложението работи близо до долния край на обхвата на скоростта.
Влагата, кондензацията и замърсяването на сензора водят до различни грешки
Влажността в газ и течна вода в контакт със сензора не са едно и също състояние. Водната пара е част от газовата смес. Кондензатът образува течна фаза, която пренася топлината по много различен начин и може да причини внезапна промяна в реакцията на сензора.
Замърсяването може да бъде по-постепенно. Компресорно масло, прах, остатък от процеса или фини частици могат да образуват покритие върху чувствителния елемент. Бавно развиващото се покритие променя термичния път между сензора и газа и може да изглежда като дрейф при калибриране.
Тази разлика е полезна при отстраняване на неизправности. Отчитане, което се променя внезапно след повреда на сепаратора или събитие на кондензация, предполага различно изследване от измервателен уред, който се е движел постепенно в продължение на месеци в поток от мръсен газ.
Преди да калибрирате повторно измервателен уред с необясним дрейф, прегледайте:
- промени в състава на газа;
- точка на оросяване и история на кондензация;
- пренос на компресорно масло;
- натоварване с прах или частици;
- чистота на сензора;
- промени във филтри или сепаратори нагоре по веригата;
- скорошна поддръжка на процеса.
Инсталираната точност зависи от профила на потока
Сензорът за термично вмъкване не измерва физически всяка точка в голяма тръба. Той усеща условията на своето инсталирано място и инструментът използва това измерване заедно с конфигурираната геометрия на тръбата и модел за калибриране, за да изчисли общия поток.
Коляно, тройник, редуктор, контролен вентил, изходен отвор на вентилатора, изпускателен отвор на компресора или частично затворен клапан могат да създадат вихрови и асиметрични профили на скоростта. Един измервателен уред, инсталиран в този нарушен профил, може да бъде много повторим, като същевременно отчита предубеден общ поток.
Поради това насоките-за директен ход са важни, но не трябва да се прилага единичен универсален номер за всяка инсталация. Необходимата дължина нагоре и надолу по течението зависи от конструкцията на измервателния уред и смущението. Избраната продуктова документация трябва да ръководи окончателното оформление.
Позицията на сондата е проблем с конфигурацията, както и механичен проблем
Дълбочината на вкарване, ориентацията и конфигурираният вътрешен диаметър на тръбата са от значение. Въвеждането на номиналния размер на тръбата, когато трансмитерът изисква действителен вътрешен диаметър, може да доведе до систематична грешка при изчисляване на площта. Сонда, инсталирана твърде плитко или твърде дълбоко, може да вземе проби от различна част от профила на скоростта от предвидената.
За по-големи съществуващи тръбопроводи, анвмъкнат топлинен масов разходомерможе да намали модификацията на тръбопровода, но инсталацията се нуждае от достатъчно информация за геометрията на тръбата и условията нагоре по веригата, за да направи измерването значимо.
По-малките линии могат да се възползват от дефинирана вградена измервателна секция. FlowT сравнява инженерните компромиси-в своитеСравнение на вградения спрямо вградения топлинен масов разходомер.
Калибриране: Действителен газ, сурогатен газ и какво трябва да показва сертификатът
Калибрирането свързва електрическия отговор на сензора с известен референтен поток. За термомерите изборът на газ има значение, тъй като преносът на топлина зависи-от газа.
ISO 14511:2019специално се отнася до спецификацията, изпитването, проверката, инсталирането, работата и калибрирането на термични масови газови разходомери, използвани за газове и газови смеси.
Където е практично и оправдано от приложението, действителното{0}}калибриране на газ осигурява най-близкото представяне на реалните топлинни свойства. В други случаи производителите могат да използват въздух, азот или друг сурогатен газ и да прилагат модел на еквивалентност. Сурогатният подход може да е подходящ, но потребителите трябва да разберат как е установено преобразуването и каква допълнителна несигурност се прилага.
Статията на ISA относнокалибриране на топлинни масови разходомериобсъжда ограниченията, които могат да възникнат, когато теоретичната газова еквивалентност не възпроизвежда действителното поведение-пренос на топлина на технологичния газ.
Какво да поискате с калибриране
- газът за калибриране или сурогатният газ;
- изпитвания минимален и максимален дебит;
- индивидуални точки на калибриране в целия работен диапазон;
- референтни условия на температура и налягане;
- мерните единици и стандартната{0}}основа на обема;
- референтно оборудване и проследимост;
- заявена несигурност на калибриране;
- информация за повторяемост, когато е приложимо;
- както-намерени и както-оставени резултати за работа по повторно калибриране;
- всяка използвана газова корекция или метод за еквивалентност.
За обща терминология за калибриране на разходомер и проследимост, FlowT'sтехнически преглед на калибрирането на разходомераосигурява полезна предистория.
Ако в проекта е посочена акредитирана лаборатория, потвърдете, че акредитираният обхват на лабораторията покрива съответния диапазон на измерване и поток.ISO/IEC 17025определя изискванията за компетентност, безпристрастност и-последователна работа за лаборатории за изпитване и калибриране.
Не бъркайте масовия поток със стандартния обем
Термомерите обикновено се наричат инструменти за директен масов поток, но много инсталации показват резултатите в Nm³/h, Sm³/h, SCFM или SLPM, а не в kg/h. Това са стандартизирани обемни количества, а не физически обем при действителното налягане и температура в тръбопровода.
Разликата е от значение, когато топломерът се сравнява с данни за компресора, отчет за комунални услуги, изчисление на PLC или друга технология за поток. Системите трябва да използват една и съща референтна температура, налягане и дефиниция на газ.
FlowT'sобяснение на масовия поток спрямо обемния потокобхваща физическата разлика, докато неговият преглед наединици за поток, включително kg/h и Nm³/hе полезно при проверка на конфигурацията на трансмитер и PLC.
Практично инсталирана-таблица за диагностика на грешки
| Наблюдаван проблем | Вероятни причини | Първи проверки | Следващо действие |
|---|---|---|---|
| Четенето е постоянно високо или ниско | Грешна газова крива, неправилен ID на тръбата, отклонен профил на потока, несъответствие на газовия състав | Конфигурация, данни за газа, размери на тръбата, план нагоре по веригата | Коригирайте конфигурацията и сравнете с еталон, преди да промените калибрирането |
| Отчитането е стабилно, но не съответства на друг измервателен уред | Различни референтни условия, технологични разлики, отклонение при инсталация, несъответствие на калибрирането | Единици, стандартни условия, газова основа, сертификати за калибриране | Поставете двете измервания на една и съща основа, преди да диагностицирате сензора |
| Четенето варира бързо | Пулсиращ поток, електрически шум, конденз, нестабилни условия на процеса | Тенденция на процеса, окабеляване, заземяване, условия на влага | Отделете нестабилността на процеса от нестабилността на измервателния уред |
| Четенето се променя бавно с времето | Замърсяване на сензора, промяна на състава, остатък от процеса, дългосрочна-промяна на калибрирането | Състояние на сензора и история на процеса | Почистете или проверете, както е позволено, след което проверете спрямо справка |
| Отчитането на нисък{0}}поток е лошо, но нормалният поток е приемлив | Работа в близост до по-нисък полезен диапазон, нулево отместване, ефекти на режима на потока | Минимална калибрирана точка и действителен нормален поток | Прегледайте изискванията за оразмеряване или нисък{0}}обхват на калибриране |
Кога Thermal Mass е правилната технология-и кога не
Технологията за топлинна маса е особено полезна, когато съставът на газа е известен, загубата на налягане трябва да е ниска, приложението се възползва от ниска-чувствителност на потока и директното измерване на масата на газа или стандартния-обем е полезно.
A масов разходомер на газможе да бъде подходящ за разпределение на промишлен газ, азот, горивен газ и подобни задължения за чист{0}}газ. За мониторинг на сгъстен -въздух в инсталациите, анмасов разходомер на въздухаможе да предостави данни за потреблението без отделна система-компенсация на плътността. Приложения с различни видове газ също могат да бъдат прегледани спрямо aтермичен масов разходомер за индустриално измерване на газ, при условие че газовите и работните граници са потвърдени.
Топлинната маса не е автоматичният отговор на всяко газово приложение.
| Условия за кандидатстване | Топлинна маса | Вихър | Кориолис |
|---|---|---|---|
| Чист газ, важна ниска загуба на налягане | Силен кандидат | Възможно в зависимост от скоростта и процеса | Възможно, но често по-висока цена и спад на налягането |
| Много нисък газов поток | Често привлекателна | Може да бъде ограничено от минимално число на Рейнолдс или скорост | Зависи силно от размера на измервателния уред и приложението |
| Широко променящ се газов състав | Изисква внимателна оценка | Все още може да изисква плътност или компенсация в зависимост от изхода | Може да осигури директно измерване на масата без калибриране на-свойството на топлинен газ |
| Мокър или силно замърсен газ | Потенциално замърсяване или опасения от конденз | Зависи-от приложението | Зависи-от приложението |
| Пара | Като цяло не е стандартният избор | Обща индустриална опция | Зависи- от приложението и е по-рядко срещан |
Целта на това сравнение не е да класира технологиите универсално. Целта е да се определи къде самият принцип на измерване пасва на процеса. FlowT предоставя и по-широксравнение между топлинна маса и други технологии за разходомериза приложения, при които технологията все още не е избрана.
Контролен списък за избор на топлинен масов разходомер
Една добра заявка за оферта трябва да съдържа достатъчно информация за процеса, за да може измервателният уред да бъде оразмерен и калибриран за реалните работни условия. Пригответе най-малко:
- газ:точно наименование на газа или пълен състав на сместа.
- Обхват на състава:очаквана вариация в основните газови компоненти.
- поток:минимален, нормален и максимален дебит, а не само максимален.
- единици:kg/h, Nm³/h, Sm³/h, SCFM или друга необходима мощност.
- Референтни условия:стандартна температура и налягане, използвани за стандартно{0}}отчитане на обема.
- налягане:нормално, минимално и максимално работно налягане.
- температура:нормална и екстремна температура на газа.
- Състояние на газта:влажност, възможна кондензация, пренос на масло, прах или замърсители от процеса.
- тръба:материал, график, действителен вътрешен диаметър и ориентация.
- Инсталация:налични прав ход и близки колена, клапани, редуктори, компресори или вентилатори.
- Изпълнение:изисквана несигурност или точност при действителния нормален и минимален поток.
- Калибриране:действителни-изисквания за газ, сурогатно{1}}приемане на газ, сертификати и нужди за проследяване.
- Изход:4–20 mA, импулс, RS485/Modbus, HART, аларма или суматор.
- Околна среда:заграждение, одобрение-за опасни зони, околна температура и изисквания за материали.
Често задавани въпроси
Каква е типичната точност на топлинния масов разходомер?
Няма една единствена стойност, която да се прилага към всеки топлинен масомер. Точността зависи от модела, базата на спецификацията, калибрирания диапазон, газа, инсталацията и работните условия. Сравнете точната декларация на листа с данни при вашия нормален и минимален поток, вместо да разчитате на общ -номер на технологично ниво.
Влияе ли налягането на газа върху топлинния масов разходомер?
Измерването на топлинната маса обикновено не изисква отделен трансмитер за налягане за изчисляване на масовия поток от работния обем, но налягането все още може да повлияе на свойствата на газа и връзката между условията на процеса и калибрирането. Приложенията за високо-налягане или широко вариращо-налягане трябва да бъдат прегледани спрямо специфичните за модела-данни за калибриране.
Може ли термичен масов разходомер да измерва променяща се газова смес?
Възможно е, но необходимата точност определя дали е практично. Осигурете очаквания диапазон на състава и попитайте как калибрирането на измервателния уред или газовият модел се представят в този диапазон. Големи или непредвидими промени в състава може да обосноват различен подход на измерване.
Трябва ли термичният масов разходомер да се калибрира с действителния газ?
Действителното{0}}калибриране на газ е най-близкото представяне на технологичния газ, когато е осъществимо и оправдано. Може също да се използва сурогатно{2}}калибриране на газ, но потребителят трябва да разбира метода на еквивалентност и допълнителната несигурност, свързана с прехвърлянето на калибрирането между газовете.
Защо термичният масов разходомер може да бъде повторяем, но все пак неточен?
Повторяемостта само показва, че глюкомерът възпроизвежда същия резултат при повтарящи се условия. Неправилна газова крива, диаметър на тръбата, позиция на сондата или нарушен профил на потока може да създаде стабилно систематично отклонение, което се повтаря много добре.
Колко права тръба изисква термичен масов разходомер?
Отговорът зависи от конкретния измервателен уред и смущението нагоре по веригата. Коляно, две колена, контролен вентил, редуктор, компресор или вентилатор могат да създадат различни профили на потока. Използвайте изискванията за инсталиране за избрания модел, вместо да прилагате една универсална права-стойност за работа.
Как да разбера дали сензорът се нуждае от почистване или повторно калибриране?
Първо прегледайте модела на повреда. Постепенното отклонение в замърсен процес може да оправдае проверка на сензора преди калибриране. Ако сензорът е чист и конфигурацията, съставът на газа, профилът на потока и условията на процеса са непроменени, референтната проверка или повторно калибриране става по-логична следваща стъпка.
По-добър ли е вграденият или вграден термичен масов разходомер?
Нито едно от двете не е универсално по-добро. Вградените измервателни уреди осигуряват дефинирана секция на потока и са удобни за много по-малки линии. Вградените измервателни уреди са привлекателни за по-големи тръби и преоборудване, но зависят в по-голяма степен от правилните размери на тръбата, позицията на сондата и развития профил на потока.
Окончателна храна за вкъщи
Точността на топлинния масов разходомер трябва да се третира като въпрос за инсталирана измервателна-система, а не просто каталожен номер. Започнете с основата на точността и работния диапазон. След това проверете състава на газа, диапазона на налягане и температура, риска от влага и замърсяване, профила на потока, позицията на сондата, единиците за отчитане и метода на калибриране.
Ако инсталиран измервателен уред не съвпада с друго измерване, не променяйте коефициента на калибриране веднага. Първо се уверете, че и двете системи използват едни и същи единици за поток и референтни условия, след това проверете състава на газа, конфигурацията, състоянието на сензора, геометрията на тръбата и инсталацията. Калибрирането трябва да потвърди правилно приложен измервателен уред, а не да скрие проблем с приложението.
За нови проекти качеството на данните от приложението обикновено определя качеството на крайния избор на измервателни уреди. Предоставянето на реалния газов състав, минимален и нормален поток, условия на процеса, подробности за тръбата, изискване за точност и очаквания за калибриране дава на доставчика достатъчно информация, за да определи дали технологията за топлинна маса е подходяща и как измервателният уред трябва да бъде конфигуриран за работата.
