עיקרון זה מקושר לרוב ל-Rotameter. זה פשוט מבחינה מכנית, קל לקריאה ושימושי עבור יישומים רבים של זרימה נמוכה- עד- מתונה. עם זאת, קריאה נכונה תלויה ביותר מגובה הציפה: צפיפות הנוזל, צמיגות, לחץ וטמפרטורה של הגז, כיוון ההתקנה, יחידות קנה המידה ותנאי הכיול יכולים להשפיע. לתצוגה רחבה יותר של בחירת מד, ראה זאתמדידת זרימה ומדריך לגודל.
מהו מד זרימת שטח משתנה?
למד זרימה קונבנציונלי של שטח משתנה יש ארבעה אלמנטים בסיסיים: צינור מדידה מחודד, ציפה הנעה בחופשיות, סולם או מחוון וחיבורי תהליך. הצינור צר יותר בחלק התחתון ורחב יותר בחלק העליון. ככל שהמצוף נע כלפי מעלה, הפער בין המצוף לדופן הצינור גדל.
הפער המשתנה הזה מסביר את השםאזור משתנה. KROHNE מתאר את העיצוב הקלאסי כצינור מחודד זקוף שבו המצוף יוצר מרווח טבעתי ששטחו משתנה עם מיקום הציפה.עיקרון מד הזרימה של אזור משתנה של KROHNEמזהה גם כוח משיכה, ציפה או הרמה, וכוח זרימה ככוחות העיקריים הפועלים על המצוף. :contentReference[oaicite:1]{index=1}
המונחמד סיבובמשמש בדרך כלל עבור מכשיר מחודד-זה מסוג צינור, צף-. בפועל, עיצובים עשויים להשתמש בצינורות מדידה מזכוכית, פלסטיק או מתכת, וחלק מהדגמים התעשייתיים משדרים את מצב הציפה למחוון חיצוני במקום להסתמך על קריאה חזותית ישירה.
כיצד פועל מד זרימה בשטח משתנה?
1. נוזל נכנס למונה
במד סיבוב קונבנציונלי מבוסס כבידה-, הנוזל נכנס מלמטה וזרם כלפי מעלה סביב המצוף. ללא זרימה, כוח הכבידה שומר על הציפה ליד הקצה התחתון של הצינור.
2. זרימה יוצרת כוח כלפי מעלה
ככל שהזרימה גדלה, הנוזל הנע מייצר כוח כלפי מעלה על המצוף. הציפה פועלת גם כלפי מעלה, בעוד שמשקל המצוף פועל כלפי מטה.
3. הציפה עולה לקטע רחב יותר
כאשר הכוחות כלפי מעלה עולים על הכוח האפקטיבי כלפי מטה, המצוף עולה. מכיוון שהצינור הופך רחב יותר לכיוון העליון, המעבר הטבעתי סביב המצוף הופך גדול יותר.
4. הושג איזון כוח חדש
המצוף מתיישב כאשר הכוחות מגיעים לשיווי משקל. מבחינה קונספטואלית:
משקל הציפה=ציפה + זרימה-מושרה כוח כלפי מעלה
הקשר המדויק תלוי בגיאומטריית הציפה, בתכונות הנוזל ובכיול המונה. זו הסיבה שיש להתייחס למכשיר כאל מכשיר מדידה מכויל ולא כאל "כדור צף בצינור" פשוט.
5. מיקום צף מומר לקצב זרימה
מיקום הציפה היציב מתאים לערך בסולם המכויל או מחוון חיצוני. זרימה גבוהה יותר מייצרת בדרך כלל מצב ציפה גבוה יותר ושטח זרימה זמין גדול יותר.
מדי שטח משתנה מתוארים לעתים קרובות כהתקני לחץ דיפרנציאליים קבועים-, מכיוון שהצף נע כדי לשנות את אזור הזרימה במקום להשאיר את ההגבלה קבועה. בשירות אמיתי, לעומת זאת, יחסי הלחץ אינם קבועים לחלוטין בכל תנאי. אם התנהגות הלחץ חשובה לאפליקציה, כך רחבה יותרהקשר בין קצב זרימה ולחץיש לקחת בחשבון יחד עם נתוני יצרן המונה.
מה יכול לשנות את הקריאה?
עקרון הפעולה פשוט; הפרשנות של הקריאה היא המקום שבו מתרחשות שגיאות רבות.
| גוֹרֵם | למה זה חשוב | מה לבדוק |
|---|---|---|
| צפיפות נוזלים | משנה את יכולת הציפה ואת איזון הכוחות | נוזל כיול וצפיפות פעולה |
| צְמִיגוּת | משנה את התנהגות הזרימה סביב המצוף | תכונות נוזל ומגבלות יצרן |
| לחץ גז | משנה את צפיפות הגז | לחץ כיול ולחץ מוחלט בפועל |
| טֶמפֶּרָטוּרָה | יכול לשנות את הצפיפות והצמיגות | טמפרטורת כיול וטמפרטורת תהליך |
| הִתמַצְאוּת | משנה את יחסי הכבידה בעיצובים קונבנציונליים | עמדת התקנה נדרשת |
| פיקדונות או זיהום | יכול להגביל את תנועת הציפה החופשית | ניקיון צינור ומצוף |
שירות גז דורש טיפול מיוחד
משקל גז אינו ניתן להעברה אוטומטית מגז או מצב הפעלה אחד למשנהו. כמו כן יש לטפל בלחץ בצורה נכונה: חישובי תיקון הגז משתמשים בלחץ מוחלט, לא רק במד לחץ. אם קל לבלבל בין PSIA, PSIG ו-PSI, זהמדריך PSI, PSIA ו-PSIGמספק את ההבחנה.
Brooks Instrument מפרסמת הנחיות לתיקון גז עבור מדי שטח משתנה ומציינת כי גורמי התיקון הפשוטים שלו משוערים ועלולים להיות לא מדויקים בזרימה נמוכה מאוד או בלחץ גבוה. הנחיית תיקון הלחץ והטמפרטורה שלו מציינת גם לחץ מוחלט וטמפרטורה מוחלטת.מדריך לתיקון גז באזורים משתנה של ברוקס אינסטרומנטמהווה התייחסות שימושית כאשר תנאי ההפעלה שונים מהכיול המקורי. :contentReference[oaicite:2]{index=2}
כמו כן, חשוב לדעת האם הסולם מייצג זרימה נפחית או יחידת זרימת גז סטנדרטית. אם ההבחנה לא ברורה, בדוקזרימת מסה מול זרימת נפחוהמשותףיחידות מד זרימה המשמשות בתעשייהלפני השוואת קריאות.
שירות נוזלי אינו חסין מפני נוזלים-שינויים בנכס
עבור נוזלים, צפיפות וצמיגות יכולים להשפיע על הקשר בין מיקום הציפה לזרימה בפועל. ברוקס גם מפרסמת שיטת תיקון צפיפות -נוזל ומזהירה כי מד עשוי לא להישאר מתאים אם המשקל הסגולי של הנוזל החדש שונה מאוד מהיישום המקורי.הערת תיקון הצפיפות הנוזלית- של Brooks Instrumentממחיש מדוע נוזל תהליך שונה עשוי לדרוש תיקון או מד אחר. :contentReference[oaicite:3]{index=3}
כאשר יש חשיבות לעקיבות המדידה, התייחס לתיקון ולכיול כבעיות נפרדות. תיקון מעריך כיצד מגיב מד ידוע בתנאים משתנים; כיול קובע את הקשר בין חיווי המכשיר לבין הפניה. להקשר נוסף, עיין במדריך של האתר בנושאכיצד לכייל מד זרימהוהסקירה הכללית שלו עלשיטות כיול מד זרימת נוזל ועקיבות.
כיצד לקרוא נכון מד סיבוב
אל תניח שכל ציפה נקראת באותה נקודה. ההתייחסות הנכונה תלויה בגיאומטריית המצוף ובתכנון קנה המידה של היצרן. לדוגמה, יוקוגאווה מציינת אתהחלק העליון של המצוףכנקודת הקריאה על עיצובי ה-RAGN וה-RAGL שלו.תיעוד RAGL של יוקוגאווהמציין גם התקנה אנכית עם זרימה כלפי מעלה עבור עיצוב זה. :contentReference[oaicite:4]{index=4}
- אשר את נקודת הקריאה הציפה שצוינה לפני השימוש בסולם.
- קרא את הסולם בגובה העיניים כדי להפחית שגיאות פרלקסה בצינורות שקופים.
- בדוק את היחידה ההנדסית לפני רישום ערך.
- אשר את נוזל הכיול ותנאי הייחוס, במיוחד עבור גזים.
- אם המצוף נדבק, קופץ ברציפות או אינו חוזר בחופשיות, חקור את ההתקנה או התהליך לפני שאתה סומך על הקריאה.
צינור זכוכית או צינור מתכת?
מדדי סיבוב של-צינורות זכוכית שימושיים כאשר חיווי חזותי ישיר הוא בעל ערך ותנאי התהליך תואמים את הצינור והאטמים. מדי שטח משתנה של-צינורות מתכת נבחרים בדרך כלל כאשר התהליך דורש בלימה חזקה יותר, בנייה אטומה, שירות-חובה יותר או משדר או מתג חיצוני. אף בנייה לא טובה אוטומטית; תנאי התהליך מחליטים.
לפני בחירת מבנה, זהה את הנוזל, הלחץ, הטמפרטורה, טווח הזרימה הנדרש, תאימות החומרים הרטובים-ודרישות האותות. עבור כימיקלים אגרסיביים, האתר שלמדריך לבחירת מד זרימה לנוזלים כימייםיכול לעזור למסגר את החלטת החומר והטכנולוגיה.
מתי מד שטח משתנה הוא בחירה טובה?
מד סיבוב הוא לעתים קרובות בחירה מעשית עבור חיווי זרימה מקומית, קווי טיהור, שירות מעבדה, מערכות מנתח, ניטור שירות, ויישומים אחרים שבהם חיווי חזותי או מכאני פשוט שימושי. יוקוגאווה מפרטת מערכות טיהור, מנתח ו-דגימת גז, מעבדות ומכונות בין השימושים הנפוצים עבור מדדי הזרימה הנמוכה-שלה. :contentReference[oaicite:5]{index=5}
זה פחות אטרקטיבי כאשר הנוזל מזוהם מאוד או דביק, כאשר התהליך אינו יכול לעמוד בכיוון הנדרש, או כאשר תנאי הגז משתנים מקשים על פירוש קנה מידה מקומי לא מתוקן. אין לבחור מד שטח משתנה רק בגלל שגודל הצינור מתאים.
אם תנועת ציפה חופשית מוטלת בספק, טכנולוגיה אחרת עשויה להתאים יותר. נוזלים מוליכים עם סיכון מוצקים או ציפוי עשויים להצדיק הערכה כיצדמד זרימה אלקטרומגנטי עובד. אם זרימת מסה ישירה היא הדרישה בפועל, אמד זרימה של קוריוליסאו אמד זרימת מסה תרמיתעשוי להיות ראוי להשוואה, בהתאם לנוזל וליישום.
כיצד לבחור מד זרימת שטח משתנה
תהליך בחירה שימושי מתחיל בנתוני תהליך ולא בגודל החיבור. אם אתה עדיין משווה טכנולוגיות, עיין באתרמדריך סוגי מד זרימה תעשייתירֵאשִׁית.
- זהה את המדיום.ציין גז או נוזל, הרכב, צפיפות, צמיגות, ניקיון וחומר קורוזיביות במידת הצורך.
- הגדר את טווח הזרימה האמיתי.רשום זרימה מינימלית, רגילה ומקסימלית, לא רק את ערך התכנון המקסימלי.
- ציין לחץ וטמפרטורה הפעלה.עבור שירות גז, כלול את התנאים המשמשים ליחידת הזרימה הנדרשת ולכיול.
- בדוק חומרים רטובים.הצינור, הציפה, האטמים והחיבורים חייבים להיות תואמים לנוזל התהליך.
- אשר את אילוצי ההתקנה.עיצובים מבוססי כוח משיכה- קונבנציונליים דורשים בדרך כלל התקנה אנכית וזרימה כלפי מעלה; עיצובים מיוחדים עשויים להיות שונים.
- בחר חיווי ופלט.החלט אם קריאה מקומית מספיקה או אם יש צורך באזעקות, מתגים או משדר.
לפיכך, הצעת מחיר מעשית צריכה להכיל את הנוזל, זרימה מינימלית/רגילה/מקסימלית, יחידת זרימה, לחץ, טמפרטורה, חיבור, דרישת חומר רטוב-, כיוון ההתקנה והפלט הנדרש. מידע זה הופך את הבחירה לאמינה יותר מאשר בחירת מטר מגודל קו נומינלי בלבד.
טעויות נפוצות שיש להימנע מהן
- שימוש בסולם גז ללא בדיקת תנאי כיול.יחידה מוכרת לא אומרת שהמונה מכויל לגז הנוכחי, ללחץ ולטמפרטורה.
- קריאת החלק הלא נכון של הציפה.עקוב אחר נקודת ההתייחסות שצוינה על ידי היצרן.
- התקנת מד קונבנציונלי מחוץ למאונך.כוח המשיכה הוא חלק מעיקרון המדידה.
- התעלמות מצוף מלוכלך או נדבק.תנועה מוגבלת שוברת את הקשר בין זרימה למיקום מכויל.
- בחירה רק לפי קוטר הצינור.טווח הזרימה ותנאי התהליך חשובים יותר מגודל החיבור בלבד. שאלות נפוצות
ש: האם מד זרימה בשטח משתנה צריך חשמל?
ת: סיבובי סיבוב מכאניים בסיסיים אינם זקוקים לכוח חיצוני עבור חיווי מקומי. גרסאות תעשייתיות עשויות להוסיף משדרים, אזעקות או מתגים שאכן דורשים חיבורים חשמליים.
ש: האם מד סיבוב יכול למדוד גם גז וגם נוזל?
ת: כן, בתנאי שהמונה מתוכנן ומכויל לתנאי הנוזל וההפעלה. יישומי גז דורשים תשומת לב מיוחדת ללחץ, טמפרטורה, צפיפות ויחידות ייחוס.
ש: מדוע חייבים להתקין סיבובי סיבוב רבים בצורה אנכית?
ת: עיצובים קונבנציונליים משתמשים בכוח הכבידה כחלק מאיזון כוח הציפה, כך שהכיוון משפיע על המדידה. פעל לפי דרישת ההתקנה עבור הדגם הספציפי במקום להניח שלכל מד שטח משתנה יש את אותו כלל כיוון.
ש: מדוע המצוף קופץ?
ת: סיבות אפשריות כוללות זרימה פועמת, פעולת שסתום מהירה, תנאי תהליך לא יציבים או טווח פעולה לא מתאים. אם התנועה מתמשכת, בדוק את התהליך ואת ההנחיות לפתרון בעיות של היצרן לפני שתסתמך על הערך המצוין.
מַסְקָנָה
עקרון העבודה של מד הזרימה המשתנה הוא פשוט: זרימה מרימה צף בתוך צינור מחודד, השטח הטבעתי הזמין משתנה, והמצוף מתיישב במיקום שיווי משקל מכויל. החלק הקשה הוא לא להבין מדוע הציפה עולה; הוא מוודא שהמיקום המצוין עדיין מייצג את הזרימה המיועדת בתנאי התהליך בפועל.
לפני ציון או קריאה של מד סיבוב, ודא את הנוזל, טווח הזרימה, יחידות קנה המידה, הלחץ, הטמפרטורה, הכיוון, תנאי הכיול ותאימות החומרים. בדיקות אלו קובעות אם מד שטח משתנה יספק מדידה שימושית או שטכנולוגיית זרימה אחרת מתאימה יותר.
