Это различие имеет значение при выборе оборудования для дозирования, смешивания или передачи продукта. Технически правильное измерение объема все равно может дать неправильную общую массу, если плотность, использованная в расчетах, неверна.
В чем разница между массовым расходом и объемным расходом?
Массовый расходописывает количество материала в единицу времени.Объемный расходописывает занимаемое пространство в единицу времени, обычно м³/ч или л/мин. Для однофазной жидкости соотношение представляет собой массовый расход=плотность × объемный расход при тех же рабочих условиях.
Измеритель Кориолиса может измерять массовый расход без указания отдельно предполагаемой плотности процесса. Напротив, большинство магнитных и ультразвуковых счетчиков времени прохождения измеряют объемный расход. ПрочтитеСравнение массового и объемного расходадля более широких последствий выбора одной величины над другой.
Как работают кориолисовые массовые расходомеры жидкости
Вибрация и фазовый сдвиг
Датчик Кориолиса содержит одну или несколько трубок, которые вибрируют с контролируемой частотой. Когда жидкость неподвижна, датчики обнаружения обнаруживают эталонный образец вибрации. При движении движущаяся жидкость вызывает небольшое скручивание, поэтому точки возле входа и выхода больше не движутся одновременно.
Преобразователь измеряет эту фазовую или временную разницу и использует калибровку прибора для расчета массового расхода. Он измеряет механический эффект движущейся массы, а не измеряет скорость и умножает ее на расчетную плотность.Объяснение Endress+Hauser принципа Кориолисаиллюстрирует поведение трубки. FlowT предоставляет отдельныйСтатья о принципах работы Кориолисадля читателей, которым нужна более подробная информация.
Плотность, температура и объем
Многие инструменты Кориолиса также рассчитывают плотность на основе резонансной частоты трубки: эффективная масса жидкости внутри трубки влияет на ее вибрацию. Измерение температуры помогает компенсировать изменения жесткости трубки. Затем преобразователь может определить объемный расход на основе измеренного массового расхода и плотности. Доступность этих переменных в качестве выходных данных зависит от модели.
Прямое измерение массы полезно, когда в рецепте или балансе материалов указаны килограммы, а не литры. К его недостаткам можно отнести стоимость приобретения, вес прибора, потерю давления и чувствительность к определенным условиям вибрации или газовововлечения. Эти компромиссы рассматриваются в FlowT.Преимущества и ограничения Кориолисаобсуждение.
Как тепловые массовые расходомеры измеряют жидкости
Специализированные терможидкостные датчики измеряют, как текущая жидкость передает тепло. В зависимости от конструкции электроника поддерживает разницу температур или отслеживает, как введенное тепло меняет распределение температуры. Сигнал датчика связан с массовым расходом посредством калибровки, разработанной для предполагаемой жидкости.
Этот метод особенно актуален для некоторых дозирующих и лабораторных систем с низким расходом. Термические свойства, включая теплоемкость и теплопроводность, влияют на реакцию. Поэтому замена другой жидкости без учета калибровки может привести к неправильному результату.Бронкхорст объясняет принцип жидкостного теплового зондированияи различие между общими подходами к работе.
Не рассматривайте газовый термомассомер как жидкостный счетчик.Например, FlowTКатегория продукта с термическим массовым расходомв основном касается приложений газового хозяйства. Для применения с жидкостями требуется модель, специально разработанная и предназначенная для жидкостей, с подходящими смачиваемыми материалами и калибровкой.
Как рассчитать массовый расход жидкости
Если массовый расход рассчитывается с помощью объемного счетчика, используйте:
Массовый расход (кг/ч)=плотность (кг/м³) × объёмный расход (м³/ч)
Предположим, что по трубопроводу подается 5 м³/ч жидкости, а ее фактическая плотность в рабочих условиях составляет 950 кг/м³. Правильный массовый расход составляет 4750 кг/ч. Если вместо этого контроллер принимает значение 1000 кг/м³, он сообщает, что значение на 5000–250 кг/ч слишком высокое, или примерно на 5,3% относительно правильного значения.
Это иллюстративный расчет, а не измеренный результат установки. Это показывает, почему и измерения, и их единицы должны относиться к совместимым условиям. Для изменяющейся плотности мгновенное соотношение остается в силе, но общую массу следует накапливать на основе последовательных измерений, а не рассчитывать на основе одного предположения о плотности.
Прямое измерение массы и методы, основанные на объеме
| Технология | Измеренное количество | Когда это стоит учитывать | Критическое ограничение |
|---|---|---|---|
| Кориолис | Прямая масса; часто плотность | Массовое дозирование, различная плотность | Стоимость, потеря давления, газ и механические условия |
| Специальная жидкая термическая обработка | Калиброванный отклик теплопередачи, обеспечивающий массовый расход | Подходящие низкие потоки жидкости | Термические свойства и калибровка конкретной жидкости |
| Электромагнитный | Объемный расход | Проводящая жидкость, достаточный объем или надежная плотность. | Требуется соответствующая проводимость и полная труба. |
| Накладной ультразвуковой | Обычно объемный расход | Модернизация линий с подходящими акустическими условиями | Свойства трубы, пузырьки, состояние заполненной трубы |
Электромагнитный счетчик рассчитывает расход по скорости жидкости в магнитном поле. Для определения объема не требуется плотность, но плотность имеет значение, если завод позже преобразует результат в массу. Видетькак магнитные счетчики измеряют расходи доступныедиапазон электромагнитного расходомерадля подходящих применений с проводящими жидкостями.
Для существующих водопроводных или совместимых технологических трубультразвуковой счетчик с зажимомможно избежать перерезания линии. Показания объема по-прежнему требуют ввода действительных данных плотности для расчета массы. Различия в установке обсуждаются внакладное и поточное ультразвуковое измерение.
Что вызывает ошибки измерения массового расхода жидкости?
Смещение нуля при низком расходе
Регулировка нуля Кориолиса устанавливает опорное значение прибора при отсутствии потока. Счетчик должен быть заполнен, жидкость стабильна, а фактический поток остановлен в соответствии с процедурой производителя. Неправильный ноль может создать почти постоянное смещение, которое становится значительным при низком расходе.
Для иллюстрации предположим, что из-за смещения система показывает значение 0,2 кг/ч. При 100 кг/ч погрешность составляет 0,2%; при 10 кг/ч она становится 2%. Это не описывает точность конкретного производителя. Это показывает, почему счетчик необходимо оценивать в самой низкой требуемой рабочей точке, а не только при нормальном расходе.
Газовые пузыри и вибрация
Захваченный газ может изменить реакцию трубок Кориолиса и исказить показания плотности или массового расхода. Результаты зависят от распределения пузырьков, вязкости, режима потока и обработки сигнала прибором. Некоторые модели включают функции двухфазного потока; это не может быть принято для каждой модели.Технический документ Emerson по увлеченному газуподробно описаны ограничения приложения и важность пузырькового поведения.
Внешняя механическая вибрация, напряжения в трубах и плохой монтаж также могут повлиять на эффективность Кориолиса. Перед изменением демпфирования сигнала или попыткой установки нуля ознакомьтесь с инструкциями по установке.
Несоответствие свойств жидкости и установки
Для терможидкостных счетчиков неправильная калибровка жидкости может повлиять на результаты. Для магнитных счетчиков недостаточная проводимость или не полностью заполненная труба могут помешать надежному измерению объема. В ультразвуковых системах неправильная толщина стенки, плохое соединение датчика или пузырьки воздуха могут ухудшить сигнал. Неисправность может быть в приложении, а не в электронике преобразователя.
Как выбрать правильный метод
- Определите требуемый результат.Контролируется ли процесс в килограммах, литрах, концентрации или общем объеме партии? Избегайте оплаты прямого измерения массы, если объем уже соответствует пошлине.
- Охарактеризуйте жидкость.Запишите диапазон плотности, вязкость, проводимость, температуру, давление, содержание твердых веществ и ожидаемое содержание газа. Для тепловых приборов укажите точную жидкость или смесь, используемую для калибровки.
- Укажите весь диапазон расхода.Обеспечьте минимальный, нормальный и максимальный расход, а не только диаметр трубы. Просмотрите предел низкого расхода расходомера, основу точности, потерю давления и любые условия, связанные с нулевой стабильностью.руководство по выбору измерения расходаобъясняет, как эти условия эксплуатации влияют на размер.
- Сравните стоимость установки и жизненного цикла.Установка Кориолиса может оправдать более высокие первоначальные затраты на дозирование по массе. Измерителя объема с надежным входом плотности может быть достаточно для технологической воды постоянной плотности. Включите требования к отключению, доступу к обслуживанию и расходам на калибровку.
- Подтвердите цепочку измерений.Если ПЛК умножает объемный расход на плотность, проверьте единицы измерения, скорость обновления и масштабирование сигнала. Рольдатчик расхода и его выходыимеет значение при передаче значений контроллеру.
Пример рабочего выбора: смесь переменной плотности
Рассмотрим гипотетический процесс смешивания жидкостей, в котором по рецепту требуется 2000 кг концентрата на партию. По мере смешивания ингредиентов температура и состав изменяются, поэтому фиксированная плотность, введенная в объемный измеритель, может больше не отражать жидкость. Измеритель Кориолиса является логичным кандидатом, поскольку он напрямую суммирует переданную массу при условии, что его диапазон расхода, потери давления и состояние жидкости являются приемлемыми.
Объемный счетчик не является автоматически непригодным. Если доступно надежное встроенное измерение плотности и система управления процессом правильно объединяет синхронизированные значения, рассчитанная масса может соответствовать соответствующим требованиям точности. Сравните общую неопределенность и стоимость установки обеих схем; не думайте, что более дорогой датчик всегда дает лучший общий результат процесса. Это гипотетические условия, а не установка, о которой сообщает клиент.
Как сравнить точность и проверить результаты
Всегда проверяйте, указаны ли характеристики в процентах от показаний или в полной шкале. Для гипотетического полномасштабного прибора с производительностью 1000 кг/ч ±0,5% полной шкалы соответствует ±5 кг/ч. При рабочей скорости 100 кг/ч это само по себе соответствует 5% показаний. Напротив, ±0,5% от показания соответствует ±0,5 кг/ч в той же точке. Реальные характеристики могут добавить нулевую стабильность, повторяемость или другие условия.
Калибровка должна сравнивать полный результат измерения с подходящим эталоном в соответствующих точках потока. Для массового расхода жидкости гравиметрические методы определяют массу, собранную за измеренное время.NIST описывает жидкий гравиметрический калибровочный стандарт., а FlowTобъяснение калибровки расхода жидкостиохватывает ошибки, отслеживаемость и документацию. Заводская точность не заменяет проверку установленного процесса.
Часто задаваемые вопросы
Может ли магнитный расходомер сообщать о массовом расходе?
Он может сообщать расчетный массовый расход, когда надежная информация о плотности поступает в датчик или систему управления. Первичным датчиком остается объемный измеритель.
Всегда ли Кориолис точнее расчетного массового расхода?
Нет. Производительность зависит от конкретных приборов, калибровки, условий процесса и неопределенности плотности. Сравните полную неопределенность в реальных условиях эксплуатации, а не только принцип измерения.
Могут ли тепловые массовые расходомеры измерять любую жидкость?
Нет. Существуют специализированные модели для жидкостей, но их температурный отклик зависит от свойств жидкости и калибровки. Подтвердите одобренные жидкости, рабочий диапазон и совместимость со смачиваемыми материалами.
Нужна ли прямая труба для массовых расходомеров жидкости?
Требования различаются. Счетчики Кориолиса, как правило, меньше зависят от профиля скорости вверх по потоку, чем многие объемные технологии, но напряжение в трубопроводе и механическая опора по-прежнему имеют значение. Следуйте точному руководству по модели.
Заключение
Массовый расход жидкости можно измерить непосредственно с помощью технологии Кориолиса, определить по калиброванному температурному отклику жидкости или рассчитать на основе измеренного объема и плотности. Правильный подход – это тот, который отвечает требованиям процесса во всем диапазоне фактического расхода и свойств жидкости.
FlowT предоставляет возможности промышленных электромагнитных и ультразвуковых измерений; их не следует представлять как расходомеры жидкости прямого Кориолиса. Для оценки проекта,отправьте команде FlowT свои требования к жидкости, трубам и измерениями подтвердите, подходит ли измерение объема с преобразованием плотности.
