כיצד מדי זרימת מסת נוזל מודדים קצב זרימה?

ההבחנה חשובה בעת ציון ציוד למינון, מיזוג או העברת מוצר. קריאה נפחית נכונה מבחינה טכנית עדיין יכולה לייצר סך מסה שגוי אם הצפיפות המשמשת בחישוב שגויה.

מה ההבדל בין זרימת מסה לזרימת נפח?

קצב זרימת המוניםמתאר כמות חומר ליחידת זמן.קצב זרימה נפחימתאר מקום תפוס ליחידת זמן, בדרך כלל m³/h או L/min. עבור נוזל חד פאזי, הקשר הוא זרימת מסה=צפיפות × זרימה נפח באותם תנאי הפעלה.

מד קוריוליס יכול למדוד זרימת מסה מבלי לספק צפיפות תהליכית הניחה בנפרד. לעומת זאת, רוב המונים האולטראסוניים המגנטיים וזמן מעבר מודדים זרימה נפחית. קרא אתהשוואת זרימת מסה לעומת זרימת נפחעל ההשלכות הרחבות יותר של בחירת כמות אחת על פני השנייה.

כיצד פועלים מדי זרימת מסה נוזלית של Coriolis

רטט ושינוי פאזה

חיישן Coriolis מכיל צינור אחד או יותר המונעים לרטוט בתדר מבוקר. כאשר הנוזל נייח, חיישני איסוף מזהים דפוס רטט ייחוס. עם זרימה, הנוזל הנע גורם לתגובת פיתול קטנה, כך שנקודות ליד הכניסה והיציאה כבר לא זזות בדיוק באותו זמן.

המשדר מודד שלב או הבדל תזמון זה ומשתמש בכיול המכשיר כדי לחשב זרימת מסה. הוא מודד את ההשפעה המכנית של מסה נעה, במקום מדידת מהירות והכפלה בצפיפות משוערת.ההסבר של Endress+Hauser על עקרון קוריוליסממחיש את התנהגות הצינור. FlowT מספק נפרדמאמר עקרון העבודה של קוריוליסלקוראים שצריכים יותר פרטים.

צפיפות, טמפרטורה ונפח

מכשירי קוריוליס רבים גם מחשבים צפיפות מתדר התהודה של הצינור: המסה האפקטיבית של הנוזל בתוך הצינור משפיעה על האופן שבו הוא רוטט. חישת טמפרטורה עוזרת לפצות על שינויים בנוקשות הצינור. לאחר מכן, המשדר יכול להפיק זרימה נפחית מזרימת מסה וצפיפות מדודה. האם משתנים אלה זמינים כפלטים תלוי במודל.

מדידת מסה ישירה שימושית כאשר מתכון או מאזן חומרים מציינים קילוגרמים ולא ליטרים. החסרונות שלו יכולים לכלול עלות רכישה, משקל המכשיר, אובדן לחץ ורגישות לתנאים מסוימים של רטט או העברת גז. פשרות אלו נבדקות ב-FlowT'sיתרונות ומגבלות של קוריוליסדִיוּן.

כיצד מדי זרימת מסה תרמית מודדים נוזלים

חיישני נוזל תרמיים מיוחדים מודדים כיצד נוזל זורם מעביר חום. בהתאם לתכנון, האלקטרוניקה שומרת על הפרש טמפרטורה או עוקבת אחר האופן שבו קלט חום מוטל משנה את חלוקת הטמפרטורה. אות החיישן קשור לזרימת מסה באמצעות כיול שפותח עבור הנוזל המיועד.

שיטה זו רלוונטית במיוחד למערכות מינון ומעבדה נבחרות בזרימה נמוכה. תכונות תרמיות - כולל קיבולת חום ומוליכות תרמית - משפיעות על התגובה. החלפת נוזל אחר מבלי לשקול כיול עלולה להניב תוצאה שגויה.ברונקהורסט מסביר על חישה תרמית נוזליתוההבחנה בין גישות הפעלה נפוצות.

אין להתייחס למד מסה תרמית של גז כאל מד נוזלים.למשל, של FlowTקטגוריית מוצרים של זרימת מסה תרמיתעוסק בעיקר ביישומי שירות גז. יישום נוזל מצריך דגם שתוכנן ומצוין במפורש לנוזלים, עם חומרים רטובים מתאימים וכיול.

כיצד לחשב קצב זרימת מסה נוזלית

כאשר זרימת המסה נגזרת ממד נפח, השתמש ב:

זרימת מסה (ק"ג/שעה) צפיפות=(ק"ג/מ"ר) × זרימה נפחית (מ"ק/שעה)

נניח שקו נושא 5 מ"ק לשעה של נוזל וצפיפותו בפועל בתנאי הפעלה היא 950 ק"ג/מ"ק. זרימת המסה הנכונה היא 4,750 ק"ג לשעה. אם הבקר מניח במקום זאת 1,000 ק"ג/מ"ר, הוא מדווח על 5,000 ק"ג לשעה-250 ק"ג לשעה גבוה מדי, או כ-5.3% ביחס לערך הנכון.

זהו חישוב להמחשה, לא תוצאת צמח מדודה. זה מראה מדוע הן המדידות והן היחידות שלהן חייבות להתייחס לתנאים תואמים. עבור צפיפות משתנה, הקשר המיידי נשאר תקף, אך יש לצבור מסה כוללת ממדידות עוקבות במקום לחשב מהנחת צפיפות בודדת.

מדידת מסה ישירה לעומת שיטות מבוססות נפח

מד אלקטרומגנטי מחשב את הזרימה ממהירות הנוזל בשדה מגנטי. זה לא צריך צפיפות כדי לדווח על נפח, אבל הצפיפות חשובה אם הצמח ימיר מאוחר יותר את התוצאה למסה. לִרְאוֹתכיצד מטרים מגנטיים מודדים זרימהוהזמיןטווח מד זרימה אלקטרומגנטיליישומים מתאימים לנוזל מוליכים.

עבור מים קיימים או צינורות תהליך תואמים, אמד קולי מהדקיכול להימנע מחיתוך הקו. קריאת הנפח שלו עדיין זקוקה לקלט צפיפות חוקי כדי לחשב מסה. הבדלי התקנה נדונים במדידה אולטרסאונד מוטבעת לעומת הידוק.

מה גורם לשגיאות במדידת זרימת מסת נוזל?

אפס היסט בזרימה נמוכה

התאמת אפס Coriolis קובעת את ההתייחסות ללא זרימה של המכשיר. המונה צריך להיות מלא, הנוזל יציב והזרימה בפועל הופסקה, בהתאם לנוהל היצרן. אפס שגוי יכול ליצור היסט כמעט קבוע שהופך משמעותי בזרימה נמוכה.

לשם המחשה, נניח שמערכת קורא 0.2 ק"ג לשעה גבוה בגלל היסט. ב-100 ק"ג לשעה, השגיאה היא 0.2%; ב-10 ק"ג לשעה, זה הופך ל-2%. זה לא מתאר את הדיוק של יצרן מסוים. זה מראה מדוע יש להעריך מד בנקודת הפעולה הנמוכה ביותר הנדרשת שלו, לא רק בזרימה רגילה.

בועות גז ורטט

גז מובל יכול לשנות את התגובה של צינורות קוריוליס ולעוות קריאות צפיפות או זרימת מסה. התוצאות תלויות בהפצת בועות, צמיגות, משטר הזרימה ועיבוד האותות של המכשיר. דגמים מסוימים כוללים פונקציות של זרימה דו-פאזית; לא ניתן להניח זאת עבור כל דגם.הספר הלבן הטכני של אמרסון על גז מובלמפרט את אילוצי היישום ואת החשיבות של התנהגות בועות.

רטט מכאני חיצוני, מתח בצינור והרכבה לקויה יכולים גם הם להשפיע על ביצועי Coriolis. אשר את הוראות ההתקנה לפני שינוי שיכוך האות או ניסיון לכוונון אפס.

אי התאמה בין נכס נוזל והתקנה

עבור מדי נוזלים תרמיים, כיול נוזלים שגוי יכול להשפיע על התוצאות. עבור מונים מגנטיים, מוליכות לא מספקת או צינור שלא מלא לגמרי עלול למנוע מדידת נפח אמינה. עבור מערכות קוליות, עובי דופן שגוי, צימוד חיישן לקוי או בועות אוויר עלולים לפגום באות. התקלה עשויה להיות באפליקציה ולא באלקטרוניקה של המשדר.

כיצד לבחור את השיטה הנכונה

1. הגדר את הפלט הנדרש.האם התהליך נשלט בקילוגרמים, ליטרים, ריכוז או סך הכל? הימנע מתשלום עבור מדידת מסה ישירה כאשר הנפח כבר עומד בחובה.
2. מאפיין את הנוזל.רשום טווח צפיפות, צמיגות, מוליכות, טמפרטורה, לחץ, מוצקים וגז צפוי. עבור מכשירים תרמיים, זהה את הנוזל או התערובת המדויקת המשמשים לכיול.
3. ציין את כל טווח הזרימה.לספק זרימה מינימלית, רגילה ומקסימלית, לא רק קוטר צינור. סקור את מגבלת הזרימה הנמוכה של המונה, בסיס הדיוק, אובדן הלחץ וכל מונח אפס יציבות. המדריך לבחירת מדידת זרימהמסביר כיצד תנאי ההפעלה הללו משפיעים על הגודל.
4. השווה עלות התקנה ומחזור חיים.התקנת Coriolis עשויה להצדיק עלות ראשונית גבוהה יותר עבור מינון מבוסס המונים. מד נפח עם קלט צפיפות אמין עשוי להספיק עבור מי תהליך בצפיפות קבועה. כלול דרישות כיבוי, גישת שירות והוצאות כיול.
5. אשר את שרשרת המדידה.אם PLC מכפיל את זרימת הנפח בצפיפות, בדוק יחידות, קצב עדכון וקנה מידה של האות. תפקידו של אמשדר זרימה ויציאותיוחשוב בעת העברת ערכים לבקר.

דוגמה לבחירה עובדת: תערובת צפיפות משתנה

שקול תהליך מיזוג נוזלי היפותטי שבו המתכון דורש 2,000 ק"ג של תרכיז לכל אצווה. ככל שהמרכיבים מתערבבים, הטמפרטורה וההרכב משתנים, כך שצפיפות קבועה המוכנסת למד נפח לא מייצגת עוד את הנוזל. מד קוריוליס הוא מועמד הגיוני מכיוון שהוא מסכם ישירות מסה מועברת, בתנאי שטווח הזרימה שלו, אובדן הלחץ ומצב הנוזל שלו מקובלים.

מד נפח אינו מתאים אוטומטית. אם זמינה מדידת צפיפות פנימית מהימנה ומערכת בקרת התהליך משלבת ערכים מסונכרנים בצורה נכונה, המסה המחושבת יכולה לעמוד בדרישת דיוק מתאימה. השווה את אי הוודאות הכוללת ואת עלות ההתקנה של שני ההסדרים; אל תניח שהחיישן היקר יותר תמיד מייצר את תוצאת התהליך הכוללת הטובה יותר. אלו הם תנאים היפותטיים, לא התקנת לקוח מדווחת.

כיצד להשוות דיוק ולאמת תוצאות

בדוק תמיד אם מפרט מצוין כאחוז קריאה או בקנה מידה מלא. עבור מכשיר היפותטי של 1,000 ק"ג/שעה בקנה מידה מלא, ±0.5% מהקנה המידה המלא מתאים ל-±5 ק"ג/שעה. בקצב הפעלה של 100 ק"ג לשעה, זה לבדו שווה 5% מהקריאה. לעומת זאת, ±0.5% מהקריאה תואמת ±0.5 ק"ג/שעה באותה נקודה. מפרטים אמיתיים עשויים להוסיף אפס יציבות, חזרה או מונחים אחרים.

כיול צריך להשוות את תוצאת המדידה המלאה עם התייחסות מתאימה על פני נקודות זרימה רלוונטיות. עבור זרימת מסה נוזלית, שיטות גרבימטריות קובעות מסה שנאספה לאורך זמן נמדד.NIST מתאר תקן כיול גרבימטרי נוזלי, בעוד של FlowTהסבר על כיול זרימת נוזלמכסה שגיאות, מעקב ותיעוד. נתון דיוק במפעל אינו תחליף לאימות התהליך המותקן.

שאלות נפוצות

האם מד זרימה מגנטי יכול לדווח על זרימת מסה?

הוא יכול לדווח על זרימת מסה מחושבת כאשר מידע צפיפות אמין מסופק למשדר או למערכת הבקרה. החיישן הראשי נשאר מד נפח.

האם קוריוליס תמיד מדויק יותר מזרימת מסה מחושבת?

לא. הביצועים תלויים במכשירים הספציפיים, בכיול, בתנאי התהליך ואי הוודאות בצפיפות. השווה אי ודאות מוחלטת בתנאי הפעלה בפועל ולא בעיקרון המדידה בלבד.

האם מדי זרימת מסה תרמית יכולים למדוד כל נוזל?

לא. קיימים דגמי נוזל מיוחדים, אך התגובה התרמית שלהם תלויה בתכונות הנוזל ובכיול. אשר את הנוזלים המאושרים, טווח הפעולה ותאימות החומרים הרטובים.

האם מדי זרימת מסה נוזלי צריכים צינור ישר?

הדרישות שונות. מדי קוריוליס בדרך כלל תלויים פחות בפרופיל המהירות במעלה הזרם מאשר טכנולוגיות נפחיות רבות, אך מתח הצנרת והתמיכה המכנית עדיין חשובים. עקוב אחר המדריך המדויק של הדגם.

מַסְקָנָה

ניתן למדוד זרימת מסה נוזלית ישירות על ידי טכנולוגיית Coriolis, להסיק באמצעות תגובה תרמית נוזלית מכוילת, או לחשב מנפח וצפיפות שנמדדו. הגישה הנכונה היא זו שעומדת בדרישת התהליך לאורך כל טווח הזרימה בפועל ותכונת הנוזל שלה.

FlowT מספקת אפשרויות מדידה אלקטרומגנטית ואולטרסאונד תעשייתית; אין להציג אותם כמדדי מסה נוזליים של קוריוליס ישירים. להערכת פרויקט,שלח לצוות FlowT את דרישות הנוזל, הצינור והמדידה שלךואשר האם מדידת נפח עם המרת צפיפות מתאימה.