Этот принцип работы делает эту технологию особенно полезной для чистых масел и других вязких жидкостей, но те же внутренние зазоры, которые делают возможным точное перемещение, также создают важные ограничения. Вязкость, загрязнение, вовлеченный воздух, износ, скорость потока и перепад давления могут влиять на реальную-производительность.
В следующем руководстве объясняется принцип работы расходомера с овальной шестерней, от движения шестерен до электрического выхода, а затем показано, как этот принцип влияет на точность, пригодность для применения, установку и выбор расходомера.
Что такое расходомер с овальной шестерней?
Расходомер с овальной шестерней представляет собой прибор объемного действия, содержащий два овальных ротора внутри тщательно обработанной камеры. Когда жидкость поступает, перепад давления на расходомере заставляет роторы вращаться. Карманы, образованные между роторами и стенками камеры, переносят дискретные объемы от входа к выходу.
В зависимости от механической конструкции роторы могут взаимодействовать напрямую или использовать отдельное устройство синхронизации. Основной принцип измерения тот же: каждое полное движение соответствует предсказуемому смещенному объему.
Вы можете увидеть этот тип инструмента в разделе сайта.Диапазон расходомера шестернии конкретныйконфигурация расходомера с овальной шестерней.
Основной механизм также описан в документации OMEGA.Техническое руководство по расходомеру объемного типа, который описывает овальные роторы, передающие точный объем через измерительную камеру во время вращения.
Как работает расходомер с овальной шестерней?
1. Жидкость попадает в измерительную камеру.
Технологическая жидкость поступает на вход счетчика и создает разницу давлений между входной и выходной сторонами роторов. Это давление обеспечивает механическую силу, которая вращает шестерни. Поэтому измерительным элементам обычно не требуется внешний двигатель.
2. Определенный том изолирован.
Когда один ротор отходит от стенки камеры, между поверхностью ротора и корпусом открывается карман. Жидкость заполняет это пространство. Прецизионные внутренние зазоры ограничивают неконтролируемую утечку от входа к выходу, поэтому большая часть жидкости следует по намеченному пути перемещения.
В этом ключевое различие между измерением объемного смещения и инференциальными технологиями: расходомер неоднократно обрабатывает физически определенный объем вместо того, чтобы сначала измерить скорость и преобразовать это значение в объемный расход.
3. Роторы переносят жидкость.
Два ротора продолжают вращаться синхронно. Жидкость, захваченная снаружи каждого ротора, переносится к выходу, в то время как другая камера заполняется на входе.
Важным моментом является то, что точное количество смещений за оборот зависит от геометрии счетчика. Поэтому это должно основываться на данных конструкции и калибровки производителя, а не на общем предположении, касающемся всех счетчиков с овальными шестернями.
4. Измеренный объем покидает счетчик.
Когда заполненная камера достигает выходной стороны, ее жидкость выливается. Другая камера уже заполняется, поэтому повторное вращение шестерни обеспечивает почти непрерывную передачу дискретных объемов жидкости.
5. Вращение становится полезным сигналом потока
Механическое движение может управляться локальным регистром или обнаруживаться электронным способом. Электронные счетчики могут использовать магнитный эффект, эффект Холла- или другие датчики для генерации импульсов, соответствующих движению ротора.
Импульсный сигнал может быть отправлен на дисплей, ПЛК, контроллер дозирования илисумматор расхода. Приемная электроника использует коэффициент измерения для преобразования этих импульсов в накопленный объем и мгновенный расход.
Как рассчитываются общий объем и расход?
Базовые отношения просты:
Общий объем=смещенного объема за цикл измерения × количество циклов
Скорость потока добавляет временную составляющую:
Расход=измеренный объем ÷ затраченное время
Электронные счетчики с овальными шестернями обычно выражают эту взаимосвязь через коэффициент K- или коэффициент счетчика, часто определяемый как определенное количество импульсов на инженерную единицу объема. Контроллер, считающий эти импульсы, может суммировать объем жидкости, а частота импульсов показывает, насколько быстро этот объем проходит через счетчик.
Коэффициент K- не следует рассматривать как произвольное универсальное число. Это относится к конкретному счетчику и его калибровке. Для измерительных систем, где точность имеет значение, используйте коэффициент, полученный или установленный во время калибровки, а не рассчитывайте его только на основе номинальных размеров шестерни.
Руководство NIST покалибровка расходомера жидкостииллюстрирует, почему коэффициент счетчика и его неопределенность являются частью полного результата измерения. Дополнительную информацию на сайте по этой теме см. в руководстве пометоды калибровки расходомера жидкости и прослеживаемость.
Почему вязкость имеет значение?
Вязкость влияет на измерение овальных шестерен двумя разными способами, и рассмотрение только одного из них может привести к неправильному выбору расходомера.
Во-первых, некоторая жидкость может проходить через небольшие зазоры между движущимися и неподвижными компонентами, не будучи полностью представленной предполагаемым циклом перемещения. Обычно это описывается как внутренняя утечка или проскальзывание. При очень жидкой жидкости утечка через эти зазоры может стать более значительной, особенно при низком расходе.
По мере увеличения вязкости поток через зазоры обычно становится более ограниченным. Это одна из причин, по которой расходомеры прямого вытеснения могут хорошо работать с вязкими маслами и аналогичными жидкостями.
Однако высокая вязкость также увеличивает сопротивление движению. Для вращения роторов может потребоваться больший перепад давления, и падение давления на расходомере может возрасти. При достаточно высокой вязкости, возможно, придется уменьшить полезный максимальный расход.
Руководство KOBOLD порасходомеры прямого вытесненияНапример, особо отмечается, что для жидкостей с высокой вязкостью может потребоваться снижение максимального расхода, чтобы поддерживать падение давления в приемлемом диапазоне.
Практический урок заключается в том, что вязкость никогда не следует оценивать в одиночку. Проверьте его вместе с расходом, доступным перепадом давления, температурой процесса и размером расходомера.
Точность, повторяемость и внутреннее скольжение — не одно и то же
В спецификациях расходомеров часто используется несколько терминов, которые легко считать взаимозаменяемыми.
Точностьописывает, насколько близко указанный результат соответствует эталонному или принятому значению при определенных условиях.
Повторяемостьописывает, насколько последовательно прибор дает одинаковые результаты при повторении измерения в одних и тех же условиях.
Счетчик может иметь высокую повторяемость и при этом иметь систематическую ошибку измерения. Калибровка может выявить и исправить часть этой систематической разницы, но она не устраняет механические проблемы, неподходящие условия эксплуатации или изменение свойств процесса.
Для счетчика с овальными шестернями особого внимания заслуживают несколько факторов.
Низкий расход
При низком расходе утечка через внутренние зазоры становится больше по сравнению с общим количеством, проходящим через счетчик. Даже если абсолютное скольжение изменится очень незначительно, его процент от измеренной пропускной способности может увеличиться. Это помогает объяснить, почему нижний предел рабочего диапазона заслуживает пристального внимания.
Поэтому приложения, ориентированные на небольшие количества, должны подбираться по размеру счетчика для фактического рабочего диапазона, а не просто для трубного соединения. Страницы сайта наШестеренчатые счетчики для низких расходовпредоставить дополнительный контекст для этого типа приложения.
Температура
Температура влияет на материалы счетчика, но она также изменяет жидкость. Масло может быть значительно более вязким во время холодного запуска, чем после достижения рабочей температуры. Поэтому расходомер может испытывать различное падение давления и поведение проскальзывания в разных точках одного и того же производственного цикла.
Носить
Износ поверхностей ротора, подшипников или измерительной камеры может привести к изменению внутренних зазоров. Большие зазоры могут изменить характеристики утечки и, в конечном итоге, изменить характеристики счетчика. Вот почему история калибровки может быть полезна: постепенное изменение коэффициента измерителя может указывать не только на проблему с электроникой.
Захваченный воздух
Счетчик с овальными шестернями измеряет объем, занимающий его измерительную камеру. Если часть этой камеры содержит газ вместо предполагаемой жидкости, ротор все равно может двигаться, и счетчик все равно может регистрировать вытесненный объем. Поэтому отображаемый результат может больше не отражать объем жидкости, который оператор намеревался измерить.
Где хорошо работают расходомеры с овальной шестерней?
Самые сильные приложения обычно связаны с чистыми жидкостями, где полезно прямое измерение объема. Типичные примеры включают смазочное масло, гидравлическое масло, топливо, смолу, клей, сироп, пищевое масло и совместимые технологические химикаты.
Точного названия жидкости недостаточно для одобрения заявки. Еще необходимо проверить его вязкость при рабочей температуре, чистоту, химическую совместимость, давление, ожидаемый диапазон расхода и допустимую потерю давления.
Технология овальных зубчатых колес также актуальна для систем дозирования и-управления технологическими процессами, поскольку повторяющееся объемное перемещение создает сигнал, который можно суммировать или подсчитать. Дополнительные-примеры, ориентированные на применение, доступны в разделах сайта по адресуизмерение расхода через редуктор для управления технологическими процессамииприменение промышленных расходомеров.
Когда счетчик с овальной шестерней — плохой выбор?
- Абразивные жидкости или жидкости,-содержащие частицы:твердые частицы могут повредить закрытые внутренние поверхности или ограничить движение ротора.
- Процессы со значительным вовлечением газа:газ, занимающий часть измерительной камеры, может исказить предполагаемый результат объема жидкости-.
- Системы с очень ограниченным доступным перепадом давления:механическое смещение приводит к потере давления, особенно при увеличении вязкости и расхода.
- Химически несовместимые жидкости:Корпус, роторы, уплотнения, подшипники и другие детали, контактирующие с рабочей средой, должны быть совместимы с технологической средой.
- Приложения, требующие прямого массового расхода:счетчик с овальной шестерней в основном измеряет объем, а не массу.
Овальная шестерня в сравнении с другими технологиями расходомеров
| Технология | Характеристика измерения | Типичная причина задуматься об этом |
|---|---|---|
| Овальная шестерня | Измерение объема объемного вытеснения | Очистка вязких жидкостей, дозирование и работа с низким-потоком |
| Турбина | Измерение скорости-ротора | Чистые, относительно сыпучие-жидкости, давление и расход которых соответствуют расходомеру. |
| Электромагнитный | Измерение скорости на основе электромагнитной индукции | Проводящие жидкости, включая многие водные и химические процессы. |
| Кориолис | Прямое измерение массового расхода | Процессы, требующие информации о массовом расходе, плотности или высокой возможности измерения в изменяющихся условиях жидкости. |
Это общие различия, а не универсальные правила отбора. Читатели, сравнивающие технологии, могут ознакомиться с информацией на сайте.турбинные расходомеры, электромагнитные расходомерыи руководство кПринцип работы расходомера Кориолисаперед выбором метода измерения.
Как выбрать расходомер с овальной шестерней
Не начинайте только с диаметра трубы. Начните с процесса.
- Определите жидкость.Запишите фактическую среду и, если необходимо, ее состав или концентрацию.
- Определить вязкость при рабочей температуре.Если температура существенно меняется, укажите диапазон вязкости, а не одно значение комнатной-температуры.
- Определите минимальный, нормальный и максимальный расход.Выбор размера в соответствии с реальным рабочим диапазоном помогает избежать плохой производительности при низком-потоке или чрезмерной скорости ротора.
- Проверьте давление и доступный перепад давления.Счетчик должен соответствовать номинальному давлению системы, не создавая неприемлемых технологических потерь.
- Подтвердите температурные пределы.Проверьте как механические материалы, так и электронику.
- Проверьте совместимость-материалов, контактирующих с рабочей средой.Включите корпус, роторы, уплотнения и другие компоненты, подвергающиеся воздействию жидкости.
- Выберите необходимый выход.Решите, нужна ли системе локальная индикация, импульсный выход, аналоговая передача, суммирование или интеграция с контроллером.
- Определите требуемую производительность измерений.Отделите фактические требования к точности от потребностей в повторяемости или простом-мониторинге процесса.
Если условия применения нестабильны, определите наихудший вероятный вариант эксплуатации, а не выбирайте счетчик только на основе нормальных условий.
Практика установки и ввода в эксплуатацию
Не допускайте попадания загрязнений в измерительную камеру. При наличии посторонних веществ обычно рекомендуется использовать подходящий фильтр на входе. В документации OMEGA по овальным шестерням также предупреждается, что грязь может повредить механизм, и рекомендуется медленно заполнять счетчик, а не подвергать его внезапной продувке воздухом.
Во время измерения измерительный прибор должен оставаться полным жидкости. Если в процесс может попасть воздух, устраните источник, а не рассматривайте нестабильные показания только как проблему с электроникой.
Следуйте указанным производителем направлению потока и рабочим пределам. Избегайте непрерывной работы в диапазоне расхода выше номинального и учитывайте пульсацию насоса, когда входное оборудование производит сильно изменяющийся расход.
После установки проверьте сигнальную цепь, а также сам счетчик: выход датчика, масштабирование импульса, коэффициент K-, конфигурация дисплея и настройки ПЛК или сумматора должны представлять одни и те же инженерные единицы.
Распространенные проблемы и что проверить в первую очередь
| Симптом | Вероятные причины | Первые проверки |
|---|---|---|
| Чтение ниже ожидаемого | Внутреннее проскальзывание, износ, неправильный коэффициент K- или работа ниже подходящего диапазона. | Проверьте диапазон расхода, вязкость, калибровочный коэффициент и историю обслуживания. |
| Чтение нестабильно. | Захваченный воздух, пульсирующий поток или нестабильные технологические условия | Осмотрите жидкостную линию и сравните нестабильность с работой насоса. |
| Роторы останавливаются или поток становится ограниченным | Загрязнение, чрезмерная вязкость или внутренние повреждения. | Проверьте сетчатый фильтр, перепад давления и свободу движения ротора согласно инструкции по техническому обслуживанию. |
| Падение давления увеличивается | Засорен сетчатый фильтр, загрязнение, повышенная вязкость или чрезмерный расход. | Сравните текущую температуру, вязкость и расход с нормальными условиями эксплуатации. |
| Отображаемый объем постоянно неправильный | Неправильное масштабирование, коэффициент K- или сдвиг калибровки. | Проверьте конфигурацию импульсов перед заменой механического счетчика. |
Если требуется калибровка, используйте документированный эталонный метод и сохраняйте результаты, чтобы можно было сравнивать изменения с течением времени. Статья на сайте окак откалибровать расходомеробеспечивает дополнительный фон.
Часто задаваемые вопросы
Является ли расходомер с овальной шестерней расходомером прямого вытеснения?
Да. Он измеряет жидкость путем многократного выделения и передачи определенных объемов через измерительную камеру, что является фундаментальным принципом положительного вытеснения.
Измеряет ли расходомер с овальной шестерней массовый расход?
Нет. Его основной измеряемой величиной является объем. Массовый расход требует информации о плотности или технологии, предназначенной для непосредственного измерения массы.
Почему счетчики с овальными шестернями часто используются для масла?
Многие масла являются чистыми и относительно вязкими, а это условия, которые подходят для измерения объемного вытеснения. Окончательный выбор по-прежнему зависит от диапазона расхода, вязкости при температуре процесса, перепада давления, материалов и требуемой точности.
Влияет ли вязкость на точность?
Это может повлиять на производительность, поскольку вязкость влияет на внутреннее проскальзывание и потерю давления. Жидкость с низкой вязкостью может легче просачиваться через внутренние зазоры, тогда как жидкость с высокой вязкостью может потребовать большего перепада давления для перемещения роторов.
Нужны ли счетчику с овальной шестерней длинные прямые участки труб?
Его измерение не зависит от разработки профиля скорости, как это делают многие измерители,-основанные на скорости, поэтому требования к прямому-прохождению зачастую менее строгие. Все равно следует следовать инструкциям по установке для конкретной модели.
Почему фильтр важен?
Счетчик содержит движущиеся элементы и имеет малые зазоры. Инородный материал может затруднить вращение, ускорить износ или изменить характеристики измерения.
Какую информацию необходимо предоставить перед выбором счетчика?
Укажите жидкость, вязкость при рабочей температуре, минимальный и максимальный расход, давление, температуру, требования к соединениям, требования к смачиваемым-материалам, желаемую производительность и целевые показатели-производительности.
Заключение
Принцип работы расходомера с овальной шестерней основан на прямом объемном вытеснении. Роторы многократно изолируют известные объемы жидкости, перемещают их через измерительную камеру и преобразуют их вращение в механическую индикацию или электронный сигнал.
Этот механизм объясняет как сильные стороны, так и ограничения технологии. Чистые вязкие жидкости могут хорошо подходить для измерения овальных передач, тогда как загрязнение, увлеченный воздух, чрезмерная потеря давления, неподходящие материалы и работа за пределами предполагаемого диапазона расхода могут снизить производительность.
При выборе сосредоточьтесь на полном рабочем состоянии, а не на одной спецификации. Свойства жидкости, вязкость, диапазон расхода, температура, давление, материалы, производительность и требования к измерениям должны оцениваться вместе. Когда эти факторы соответствуют принципу объемного вытеснения, расходомер с овальной шестерней может стать практическим решением для измерения объема, дозирования и мониторинга процесса.
