Virtausmittari toimii havaitsemalla liikkuvan nesteen, kaasun tai höyryn tuottaman fyysisen vaikutuksen ja muuttamalla tämän vasteen käyttökelpoiseksi mittaukseksi. Tekniikasta riippuen mittari voi havaita paine-eron, indusoidun jännitteen, ultraäänen kulkuajan, pyörteen taajuuden, roottorin liikkeen, siirtyneen tilavuuden, lämmönsiirron tai värähtelevän putken käyttäytymisen.
Nopea vastaus:Nesteen liike saa aikaan mitattavissa olevan fyysisen vasteen. Anturi havaitsee vasteen, lähetin käsittelee signaalin ja laite näyttää tai lähettää virtausnopeuden, kokonaisvirtauksen, massavirran tai muun lasketun arvon.
Jokaiselle virtausmittarille ei ole universaalia toimintaperiaatetta. Magneettimittari ei mittaa virtausta samalla tavalla kuin ultraääni-, turbiini-, Coriolis- tai paine-eromittari. Näiden erojen ymmärtäminen on ensimmäinen askel kohti sellaisen instrumentin valintaa, joka toimii luotettavasti todellisissa prosessiolosuhteissa.
Mitä virtausmittari todella mittaa?
Ennen tekniikoiden vertailua on tärkeää erottaa toisistaan nopeus, tilavuusvirta, massavirta ja kumuloitunut virtaus. Nämä termit kuvaavat toisiinsa liittyviä mutta erilaisia mittauksia.
Virtausnopeus
Virtausnopeus kuvaa, kuinka nopeasti neste liikkuu putken tai kanavan läpi. Se ilmaistaan yleensä metreinä sekunnissa tai jalkoina sekunnissa.
Jotkut mittarit mittaavat nopeuteen{0}} liittyvän vaikutuksen ja käyttävät sitten putken sisäpinta-alaa tilavuusvirtauksen laskemiseen. Täysin pyöreän putken perussuhde on:
Q = A × v
- Qon tilavuusvirtaus.
- Aon sisäinen poikkileikkaus{0}}
- von nesteen keskimääräinen nopeus.
Tämä yhtälö auttaa selittämään nopeuteen{0}} perustuvan mittauksen, mutta se ei ole yleinen virtausmittarin kaava. Positiiviset syrjäytysmittarit laskevat tunnetut tilavuudet, kun taas Coriolis-mittarit mittaavat massavirran suoraan.
Volumetrinen virtausnopeus
Tilavuusvirtaus kuvaa kuinka paljon fyysistä tilavuutta kulkee mittauspisteen läpi tietyn ajanjakson aikana. Yleiset yksiköt sisältävät litraa minuutissa, kuutiometriä tunnissa, gallonaa minuutissa ja kuutiojalkaa minuutissa.
Tilavuusmittausta käytetään usein vedenjakelussa, jäähdytyspiireissä, nesteensiirrossa, jäteveden käsittelyssä, kasteluun ja yleiseen prosessien seurantaan.
Massavirtausnopeus
Massavirtaus kuvaa kuinka paljon nestemassaa kulkee mittarin läpi aikayksikköä kohti. Yleisiä yksiköitä ovat kilot tunnissa, tonnit tunnissa ja puntaa tunnissa.
Massavirtauksesta tulee erityisen tärkeä, kun nesteen tiheys muuttuu lämpötilan, paineen tai koostumuksen mukaan. Coriolis-mittarit mittaavat massavirran suoraan. Lämpömassamittarit käyttävät lämmönsiirtoa sopivien kaasujen massavirran määrittämiseen.
Välitön virtaus ja kokonaisvirtaus
Välitön virtaus osoittaa, kuinka nopeasti neste liikkuu tällä hetkellä. Kokonaisvirtaus on kertynyt määrä, joka on kulkenut mittarin läpi.
- 20 m³/hon hetkellinen tilavuusvirtaus.
- 12,500 m³on kertynyt volyymi.
Sovellukset, kuten prosessin ohjaus, voivat keskittyä hetkelliseen arvoon. Siirto, kulutuksen seuranta, erät ja laskutus voivat myös vaatia avirtauksen summaaja.
Todellinen ja vakiokaasuvirtaus
Kaasun tilavuus muuttuu paineen ja lämpötilan muuttuessa. Tästä syystä putken sisällä mitattu todellinen tilavuusvirta ei automaattisesti vastaa normaalia tai normalisoitua kaasutilavuutta.
Vakiokaasuvirtaus edustaa kaasutilavuutta, joka on muutettu määritettyihin vertailupaine- ja -lämpötilaolosuhteisiin. Vertailuehdot on ilmoitettava, koska eri toimialat ja alueet voivat käyttää erilaisia standardeja. Kokoonpuristuvien kaasujen kohdalla paine, lämpötila, kaasun koostumus ja kokoonpuristuvuus voivat kaikki vaikuttaa konversioon.
Ostajan tulee siksi määrittää, onko vaadittu tulos todellinen tilavuus, vakiotilavuus vai suora massavirta.
Kuinka nestemäisestä liikkeestä tulee virtauslukua?
Useimmat elektroniset virtausmittarit käyttävät nelivaiheista{0}}mittausketjua.
- Neste tuottaa fyysisen vasteen:Liikkuva neste voi aiheuttaa painehäviön, jännitteen, akustisen aikaeron, taajuuden, mekaanisen pyörimisen, putken taipumisen tai lämmönsiirtymän muutoksen.
- Tunnistuselementti havaitsee vastauksen:Elektrodit, muuntimet, paineanturit, magneettiset anturit, lämpötila-anturit tai mekaaniset elementit muuttavat vasteen raakasignaaliksi.
- Lähetin käsittelee signaalin:Elektroniikka soveltaa kalibrointitietoja, kompensointia, putkitietoa, nesteen ominaisuuksia, suodatusta ja matemaattisia laskelmia.
- Tulos näytetään tai lähetetään:Lopullinen arvo voidaan näyttää paikallisesti tai lähettää 4–20 mA:n, pulssin, releen, HART:n, RS485 Modbusin tai muun tietoliikennejärjestelmän kautta.
Anturi ja lähetin voidaan integroida yhdeksi instrumentiksi tai asentaa erikseen. Täydellinen mittausjärjestelmä voi sisältää myös paine- ja lämpötilainstrumentteja, virtaustietokoneita, summareita, ohjausventtiilejä ja PLC- tai DCS-liitäntöjä.
Kuinka virtausmittarien päätyypit toimivat?
Suuret valmistajat ryhmittelevät virtausmittarit fyysisen periaatteen mukaan, jota käytetään nesteen liikkeen havaitsemiseen. Jokaisella periaatteella on eri vahvuudet, rajoitukset, asennustarpeet ja sopivat materiaalit. Seuraavissa osioissa kerrotaan yleisimmistä teollisista teknologioista.
Paine-eron virtausmittaus
Paine-erojärjestelmä mittaa paine-eroa, joka syntyy, kun neste kulkee rajoittimen tai ensisijaisen elementin läpi. Yleisiä ensisijaisia elementtejä ovat suutinlevyt, Venturi-putket, suuttimet ja keskiarvoiset pitot-putket.
A paine-eron lähetinhavaitsee ylä- ja alavirran paineet. Virtauslaskelma käyttää sitten mitattua paine-eroa yhdessä pääelementin geometrian, putken mittojen ja nesteen ominaisuuksien kanssa.
Yksinkertaistetuissa kokoonpuristumattomissa olosuhteissa virtaus on verrannollinen paine-eron neliöjuureen eikä suoraan verrannollinen paine-eroon.
Soveltuu parhaiten:monet neste-, kaasu- ja höyrysovellukset, erityisesti kun vaaditaan vakiintuneita standardeja ja korkean{0}}paineen tai korkean lämpötilan{1}}malleita.
Keskeinen rajoitus:ensisijainen elementti voi aiheuttaa pysyvän painehäviön, kun taas impulssiputkisto, tiheyden kompensointi, paineen väliotto ja virtausprofiilin olosuhteet voivat vaikuttaa kokonaismittausepävarmuuteen.
Sähkömagneettiset virtausmittarit
Sähkömagneettinen virtausmittari soveltaa Faradayn sähkömagneettisen induktion lakia. Kelat synnyttävät magneettikentän mittausputken poikki. Kun johtava neste liikkuu kentän läpi, se tuottaa jännitteen. Elektrodit havaitsevat jännitteen, joka on verrannollinen keskimääräiseen nesteen nopeuteen.
Mittari yhdistää havaitun nopeuden tunnettuun sisäiseen pinta-alaan tilavuusvirtauksen laskemiseksi.
Sähkömagneettiset virtausmittariton avoin mittausputki ilman roottoria tai bluffirunkoa. Niitä harkitaan usein veden, jäteveden, lietteiden, johtavien kemikaalien ja monien ruoka- tai juomanesteiden osalta.
Soveltuu parhaiten:johtavat nesteet, mukaan lukien sovellukset, jotka sisältävät suspendoituneita kiinteitä aineita.
Keskeinen rajoitus:nesteen on täytettävä valitun mallin johtavuusvaatimus. Huomiota vaativat myös elektrodimateriaali, vuorauksen yhteensopivuus, maadoitus, täydet-putken olosuhteet ja tyhjän{2}}putken tunnistus.
Ultraäänivirtausmittarit
Ultraäänimittarit käyttävät ääniaaltoja nesteen nopeuden määrittämiseen. Kaksi parasta-tunnettua menetelmää ovat siirto-aika ja Doppler-mittaus.
Kuljetus-Ajan mittaus
Kulku{0}}aikamittarit lähettävät ultraäänisignaaleja sekä virtaussuunnassa että sitä vastaan. Nesteen mukana kulkeva ääni saapuu nopeammin kuin sitä vastaan kulkeva ääni. Lähetin laskee nopeuden kahden matka-ajan pienestä erosta.
Kuljetus{0}}aikainstrumentit voivat olla upotettuja, lisättäviä tai ulkoisesti asennettuja. Anestemäinen ultraäänivirtausmittarivoi siksi koskettaa prosessia suoraan tai mitata putken seinämän läpi.
Doppler-mittaus
Doppler-mittarit analysoivat liikkuvien kuplien tai suspendoituneiden hiukkasten heijastaman äänen taajuusmuutosta. Ne vaativat sopivat heijastimet nesteeseen, eikä niitä pidä käsitellä kulkuaikamittareiden kanssa vaihdettavissa olevina{1}}a.
Soveltuu parhaiten:ei-invasiiviset jälkiasennusmittaukset, väliaikaiset tutkimukset, suuret putket, energian seuranta ja sovellukset, joissa putken leikkaaminen ei ole toivottavaa.
Keskeinen rajoitus:putkimateriaali, seinämän paksuus, vuoraus, pinnan kunto, anturin etäisyys, akustinen kytkentä, nesteen tila, kaasutaskut, kerrostumat ja ylävirran häiriöt voivat vaikuttaa signaalin laatuun.
Coriolis-massavirtausmittarit
Coriolis-mittari ohjaa yhden tai useamman mittausputken ohjattuun tärinään. Kun massa liikkuu tärisevän putken läpi, tulo- ja poisto-osat reagoivat eri tavalla. Anturit havaitsevat tuloksena olevan vaihesiirron tai putken muodonmuutoksen, ja lähetin muuntaa tämän vasteen suoraksi massavirtaukseksi.
Soveltuu parhaiten:massaannostelu, sekoitus, tiheyden seuranta, arvokkaat nesteet-ja prosessit, joissa tiheyden muutokset tekevät tilavuusmittauksesta vähemmän hyödyllistä.
Keskeinen rajoitus:mittarin hinta, painehäviö, paino, putken tuki, ulkoinen tärinä ja kaksi{0}}vaihevirtaus on arvioitava valitun koon ja mallin mukaan.
Vortex-virtausmittarit
Pyörremittari asettaa kiinteän bluffikappaleen virtausreitille. Vuorottelevia pyörteitä muodostuu alavirtaan, kun neste ohittaa bluffikappaleen. Pyörteen hajoamistaajuus liittyy nesteen nopeuteen instrumentin toiminta-alueella.
Vortex-virtausmittaritkäytetään yleisesti höyrylle, kaasuille ja puhtaille nesteille. Sopivilla paine- ja lämpötilatuloilla jotkin järjestelmät voivat laskea kompensoidun massa- tai energiavirran.
Soveltuu parhaiten:höyrylaitokset, painekaasut ja puhtaat prosessinesteet riittävällä nopeudella.
Keskeinen rajoitus:alhainen nopeus, liiallinen tärinä, pulsaatio, huono putken asettelu ja märkä höyry voivat heikentää mittauksen luotettavuutta.
Turbiinin virtausmittarit
Turbiinimittari asettaa roottorin virtausvirtaan. Liikkuva neste kääntää roottoria, ja magneettinen tai elektroninen poiminta havaitsee jokaisen terän kulun. Kalibroidulla toiminta-alueella roottorin taajuus on suhteessa tilavuusvirtaukseen.
Nesteturbiinin virtausmittaritvoi tarjota nopean vasteen ja korkean{0}}resoluution pulssisignaalin puhtaille, alhaisen viskositeetin{1}}nesteille.
Soveltuu parhaiten:puhtaat nesteet, polttoaineen siirto, testauslaitteet ja prosessit, jotka edellyttävät pulssia tai nopeaa vastetta.
Keskeinen rajoitus:viskositeetin muutokset, kontaminaatio, laakerien kuluminen, virtaushäiriöt ja toiminta kalibroidun alueen alapuolella voivat muuttaa mittarin kerrointa.
Positiiviset virtausmittarit
Positiivinen syrjäytysmittari vangitsee ja vapauttaa toistuvasti tunnetut nestetilavuudet. Soikeat vaihteet, männät, siivet tai muut liikkuvat elementit jakavat virtauksen mitattavissa oleviin lisäyksiin. Mittari laskee suoritetut jaksot tilavuusvirtauksen ja kokonaistilavuuden laskemiseksi.
Tämä periaate ei vaadi mittaria päättelemään virtausta keskimääräisestä putken nopeudesta. Ansoikea vaihdevirtausmittariesimerkiksi laskee suoraan syrjäytyneen nesteen tilavuudet.
Soveltuu parhaiten:viskoosit öljyt, polttoaineet, hartsit, voiteluaineet, matalan -virtauksen nesteen mittaus ja annostelu.
Keskeinen rajoitus:sisäiset liikkuvat osat aiheuttavat painehäviöitä, ja ne voivat vaurioitua kiinteiden aineiden, hankaavan saastumisen, kaasutaskujen tai riittämättömän suodatuksen vuoksi.
Lämpömassavirtausmittarit
Lämpömassamittari asettaa lämmitetyn anturielementin kaasuvirtaan. Virtaava kaasu poistaa lämpöä anturista. Laite mittaa lämpöhäviön tai tehon, joka tarvitaan tietyn lämpötilaeron ylläpitämiseen ja suhteuttaa sen massavirtaan.
Lämpömassavirtamittaritkäytetään laajalti paineilman, typen, polttokaasujen, ilmastusjärjestelmien ja teollisuuskaasun{0}}kulutuksen seurantaan.
Soveltuu parhaiten:suhteellisen puhtaita kaasuja, joiden koostumus tunnetaan ja kohtuullisen stabiilia.
Keskeinen rajoitus:muutokset kaasun koostumuksessa, kosteudessa, kondensaatiossa, kerrostumissa ja virtausprofiilissa voivat muuttaa kalibroinnin aikana määritettyä lämmönsiirtosuhdetta.
Muuttuvan alueen virtausmittarit
Muuttuvan pinta-alan mittari, jota yleisesti kutsutaan rotametriksi, käyttää kelluketta kartiomaisen putken sisällä. Virtaus nostaa kelluketta, kunnes nestevoima, kelluvuus ja painovoima saavuttavat tasapainon. Kellunta-asento vastaa kalibroitua virtausnopeutta.
Soveltuu parhaiten:yksinkertainen paikallinen näyttö ja suhteellisen alhainen neste- tai kaasuvirtaus.
Keskeinen rajoitus:perinteiset rotametrit on asennettava määritettyyn suuntaan, ja asteikko riippuu nesteen tiheydestä, viskositeetista, paineesta, lämpötilasta ja kalibrointiaineesta.
Virtausmittarin teknologian vertailu
| Tekniikka | Ensisijainen mitattu vaikutus | Tyypillinen tulos | Yhteinen sovellussovitus | Tärkeä rajoitus |
|---|---|---|---|---|
| Paine-ero | Paine-ero | Laskettu tilavuus tai massavirta | Nesteet, kaasut, höyryt | Painehäviö ja asennuksen monimutkaisuus |
| Sähkömagneettinen | Indusoitu jännite | Volumetrinen virtaus | Sähköä johtavat nesteet ja lietteet | Ei voi mitata ei--johtavia nesteitä |
| Ultraääni | Transit{0}}aikaero tai Doppler-siirto | Volumetrinen virtaus | Nesteet, valitut kaasut, jälkiasennusmittaus | Akustinen reitti ja asennusolosuhteet |
| Coriolis | Värinä{0}}putken vaste | Suora massavirtaus | Annostelu, tiheys,{0}}arvokkaat nesteet | Hinta, painehäviö, paino, kaksi{0}}vaiheinen virtaus |
| Vortex | Pyörteen irtoamistaajuus | Volumetrinen tai kompensoitu virtaus | Höyryä, kaasuja, puhtaita nesteitä | Miniminopeus ja tärinäherkkyys |
| Turbiini | Roottorin taajuus | Volumetrinen virtaus | Puhtaat, alhaisen viskositeetin{0}}nesteet | Liikkuvat osat ja viskositeettiherkkyys |
| Positiivinen siirtymä | Laskettu kiinteä määrä | Suora tilavuusvirtaus | Viskoosit nesteet ja alhainen virtaus | Painehäviö, saastuminen, mekaaninen kuluminen |
| Lämpömassa | Lämmönsiirto | Massavirtaus | Teollisuuskaasut ja paineilma | Kaasun koostumus, kosteus ja kerrostumat |
| Vaihteleva alue | Kellunta-asento | Volumetrinen virtaus | Paikallinen matalan -virtauksen ilmaisin | Sujuva{0}}ominaisuus ja suuntatehosteet |
Teknologiatason-vertailut ovat hyödyllinen lähtökohta, mutta ne eivät korvaa mallikohtaista-tarkistusta. Kahdella samaa mittausperiaatetta käyttävällä mittarilla voi olla erilaiset virtausalueet, tarkkuustiedot, materiaalit, diagnostiikka, sertifioinnit ja asennusvaatimukset.
Katso kaksi yleisesti verrattua nesteteknologiaa yksityiskohtaisesta oppaastaultraääni vs. sähkömagneettiset virtausmittarit.
Tarkkuus, toistettavuus, Turndown ja epävarmuus
Näitä termejä käytetään usein vaihtokelpoisina, mutta ne kuvaavat mittaussuorituskyvyn eri näkökohtia.
Tarkkuus
Tarkkuus kuvaa, kuinka lähellä ilmoitetun arvon odotetaan olevan viitearvoa tietyissä olosuhteissa. Tarkista aina, miten erittely on kirjoitettu.
Prosentteina lukemasta ilmaistu spesifikaatio käyttäytyy eri tavalla kuin prosenttiosuutena täydestä asteikosta ilmaistu spesifikaatio. Instrumentille, jolla on 100 yksikön täysi mittakaava:
- 10 yksiköllä ±0,5 % lukemasta on ±0,05 yksikköä.
- 10 yksiköllä ±0,5 % täydestä asteikosta vastaa ±0,5 yksikköä.
Ero tulee merkittäväksi mittausalueen alapäässä.
Toistettavuus
Toistettavuus kuvaa kuinka tarkasti mittari toistaa saman tuloksen, kun samat olosuhteet toistetaan. Mittari voi olla erittäin toistettava, mutta johdonmukaisesti puolueellinen. Hyvä toistettavuus ei poista oikean kalibroinnin ja asennuksen tarvetta.
Huoneen yökuntoon laitto
Turndown on suurimman ja pienimmän käytettävissä olevan virtauksen välinen suhde. Mittarissa, joka pystyy mittaamaan 10 - 1 000 yksikköä, on nimellinen 100:1 sammutus.
Ilmoitettu mittausalue ei kuitenkaan välttämättä tarjoa samaa tarkkuutta, toistettavuutta tai vastetta joka pisteessä. Vaadittuja vähimmäis-, normaali- ja maksimivirtauksia tulee verrata valmistajan suorituskykyspesifikaatioihin sen sijaan, että se laskee yksittäisen arvon.
Mittauksen epävarmuus
Järjestelmän kokonaisepävarmuus voi sisältää enemmän kuin virtausmittarin julkaistun tarkkuuden. Se voi myös sisältää:
- Kalibroinnin epävarmuus
- Toistettavuus
- Paineen ja lämpötilan mittaus
- Tiheys- tai koostumusoletukset
- Putken mitat
- Flow{0}}profiilitehosteet
- Signaalin käsittely
- Pitkäaikainen{0}}ajautuminen
- Asennus- ja konfigurointivirheet
Prosessin indikaatioon voi riittää laaja epävarmuusarviointi. Säilytysoikeuden siirto, laboratoriomittaukset, säännelty raportointi tai arvo{1}}erittely saattaa edellyttää dokumentoitua epävarmuusbudjettia.
Kuinka mitoittaa virtausmittari?
Virtausmittaria ei tule valita pelkästään nimellisputken koosta. Mittarin tulee toimia sopivalla nopeudella ja mittausalueella minimi-, normaali- ja maksimiprosessiolosuhteissa.
1. Määritä todellinen virtausalue
Tallenna vähimmäis-, normaali-, maksimi-, käynnistys-, puhdistus- ja käänteisvirtausolosuhteet-. Älä kokoa laitetta pelkällä pumpun teholla, jos normaali toiminta on paljon pienempi.
2. Vertaa virtausta mittarin mittausalueeseen
Tarkista mallin -minimi- ja enimmäisvirtausrajat. Matala virtaus voi pudota pyörre- tai turbiinimittarin käyttökelpoisen signaalialueen alapuolelle. Liiallinen nopeus voi aiheuttaa painehäviön, tärinän, kavitaatioriskin, eroosion tai -alueen ulkopuolisen tilan.
3. Arvioi mittarin koko erillään putken koosta
Joissakin sovelluksissa oikea mittari voi olla pienempi kuin olemassa oleva putki. Mittarin koon pienentäminen voi nostaa nopeutta ja parantaa alhaisen -virtauksen suorituskykyä, mutta se myös lisää painehäviötä ja saattaa vaatia supistimet ja ylimääräisen suoran putken.
Muissa teknologioissa halkaisijan muuttaminen voi olla tarpeetonta tai ei-toivottua. Päätöksen tulee perustua prosessivirtaukseen, sallittuun painehäviöön, tekniikkaan ja asennusohjeisiin.
4. Tarkista painehäviö
Aukkolevyt, turbiinimittarit, siirtymämittarit, pyörrekuormituskappaleet, pienet Coriolis-putket, siivilät ja alamittaiset mittarit voivat lisätä painehäviötä. Koko kokoonpano tulee harkita sen sijaan, että arvioitaisiin yksinään.
5. Vahvista suorituskyky normaalilla virtauksella
Normaalin toimintapisteen tulee sijaita vakaalla alueella mittarin alueella. Sellaisen mittarin valitseminen, joka toimii hyvin vain lähellä maksimivirtausta, voi tuottaa huonoja tuloksia suurimman osan prosessisyklistä.
Kuinka valita oikea virtausmittari?
Hyödyllinen valintaprosessi eliminoi yhteensopimattomat tekniikat ennen hintojen tai otsikon tarkkuuden vertailua. Sivuston opas päälläkuinka valita sopiva virtausmittarivoi tukea yksityiskohtaisempaa hakemuksen tarkistusta.
Vaihe 1: Määritä neste
- Onko se nestettä, kaasua vai höyryä?
- Onko se johtava?
- Muuttuuko tiheys tai viskositeetti?
- Sisältääkö se kuplia, kiinteitä aineita, kuituja tai pisaroita?
- Onko se syövyttävää, hankaavaa, myrkyllistä, terveydellistä tai vaarallista?
- Voiko se kiteytyä, pinnoittaa, polymerisoitua tai jähmettyä?
Vaihe 2: Määritä vaadittu mittaus
- Volumetrinen virtaus
- Suora massavirtaus
- Normaali kaasun tilavuus
- Kokonaismäärä
- Tiheys
- Lämpötila
- Energian virtaus
Suora massan mittaus voi olla parempi formuloinnissa tai massatasapainossa. Tilavuusmittari voi riittää veden kiertoon tai yleiseen prosessin valvontaan.
Vaihe 3: Poista yhteensopimattomat tekniikat
| Sovelluksen ehto | Teknologiavaikutus |
|---|---|
| Ei--johtava neste | Poista standardi sähkömagneettinen mittaus. |
| Putkea ei voi leikata tai tuotantoa ei voi lopettaa | Harkitse ultraääniliuoksen kiinnittämistä-, jos putki ja neste tukevat akustista reittiä. |
| Tarvitaan suora massavirtaus | Harkitse Coriolista nesteille tai kaasuille tai lämpömassaa sopivalle kaasulle. |
| Likainen johtava neste tai liete | Sähkömagneettinen mittaus voi olla sopiva, jos vuoraus- ja elektrodimateriaalit ovat yhteensopivia. |
| Viskoosi neste alhaisella virtauksella | Positiivinen siirtymä tai Coriolis-mittaus voi olla sopiva. |
| Steam palvelu | Pyörteen tai paine-eron mittaus arvioidaan yleisesti. |
| Neste sisältää hankaavia kiinteitä aineita | Vältä teknologioita, joissa on haavoittuvia liikkuvia osia, ellei mallia ole erityisesti suunniteltu palvelua varten. |
Vaihe 4: Tarkista asennusrajoitukset
- Voiko putken leikata?
- Voidaanko prosessi pysäyttää?
- Onko putki aina täynnä?
- Onko käytettävissä riittävästi suoraa putkia?
- Ovatko pumput, venttiilit, kulmakappaleet tai supistimet lähellä mittaria?
- Onko putki vaakasuora vai pystysuora?
- Onko olemassa tärinää, pulsaatiota, sähköisiä häiriöitä tai mekaanista rasitusta?
- Onko käytössä riittävästi pääsyä käyttöönottoon ja huoltoon?
Vaihe 5: Määritä suorituskykyvaatimukset
- Vaadittu tarkkuus ja toistettavuus
- Pienin ja maksimi virtaus
- Vastausaika
- Kaksisuuntainen mittaus
- Alhainen-virtaustehokkuus
- Kalibrointi ja jäljitettävyys
- Laskutus-, säilytys{0}}siirto- tai viranomaisvaatimukset
Vaihe 6: Vahvista materiaalit ja hyväksynnät
Tarkista prosessiliitäntä, paineluokitus, runko, vuoraus, elektrodit, mittausputket, tiivisteet, vaihteet, roottori ja kaikki kastuneet materiaalit. Vahvista myös vaara--alue-, saniteetti-, juomavesi--tai muut vaaditut hyväksynnät.
Vaihe 7: Tarkista tuotokset ja elinkaarikustannukset
Mittarin on oltava yhteydessä olemassa olevaan ohjausjärjestelmään. Vahvista virtalähde, näyttö, 4–20 mA, pulssi, hälytys, HART, RS485 Modbus, tiedonkeruu ja etädiagnostiikkavaatimukset.
Elinkaarikustannukset voivat sisältää asennuksen, sammutuksen, paineeseen{0}} liittyvän energiahäviön, tarkastuksen, kalibroinnin, puhdistuksen, varaosat, vianetsinnän ja odotetun käyttöiän. Halvin hankinta ei aina ole halvin mitta.
Toteutetun valinnan esimerkki: Jäähdytys{0}}Veden jälkiasennus
Seuraava esimerkki havainnollistaa valintaprosessia. Sitä ei esitetä asiakkaan tapauksena tai mallikohtaisen{1}}suunnittelutarkastuksen korvikkeena.
- Neste:puhdasta jäähdytysvettä
- Putki:DN200 hiiliteräs
- Virtausalue:50-450 m³/h
- Mittauksen tarkoitus:energian seuranta ja toiminnan tarkastus
- Prosessin sulkeminen:ei saatavilla
- Putken leikkaus:ei sallittu
- Vaaditut lähdöt:4–20 mA ja RS485
- Saatavilla oleva asennus:helppopääsyinen täysi putki käyttökelpoisella suoralla osalla
Ehdokastekniikat
Sähkömagneettinen mittari voisi mitata johtavaa jäähdytysvettä pienellä painehäviöllä, mutta inline-malli vaatisi putken leikkaamisen ja prosessin pysäyttämisen.
Turbiinimittari vaatisi myös inline-asennuksen ja tuo mukanaan liikkuvia osia. Coriolis-mittari antaisi suoran massavirran, mutta sitä olisi yleensä vaikea perustella DN200-jälkiasennukselle, joka keskittyy hyötykäyttöön.
A kiinnitä{0}}ultraäänivirtausmittariSiitä tulee käytännöllinen lähtökohta, koska anturit voidaan asentaa olemassa olevan putken ulkopuolelle.
Mitä pitää vielä varmistaa?
- Todellinen ulkohalkaisija ja seinämän paksuus
- Putkimateriaali ja sisävuori
- Pintakorroosio tai pinnoitteen kunto
- Nesteen lämpötila
- Täysi{0}}putken toiminta
- Saatavana ylä- ja alavirran putki
- Anturin asennusasento
- Signaalin voimakkuus ja laatu asennuksen jälkeen
- Vaadittu tarkkuus todellisen virtausprofiilin alla
Esimerkki osoittaa, miksi sovelluksen rajoitukset voivat olla ratkaisevampia kuin teoreettinen mittarin tarkkuus. Tekniikka valitaan, koska se sopii sekä nesteeseen että asennukseen, ei siksi, että se olisi yleisesti ylivoimainen.
Asennusolosuhteet, jotka voivat ohittaa mittarin tarkkuuden
Oikein valittu mittari voi silti tuottaa epäluotettavia tietoja, jos asennusolosuhteet poikkeavat kalibrointiin käytetyistä tai valmistajan ilmoittamista olosuhteista.
Disturbed Flow -profiili
Kyynärpäät, pumput, ohjausventtiilit, T-liittimet, supistimet ja osittain avoimet venttiilit voivat luoda pyörteitä tai epätasaisen nopeusprofiilin. Paine-ero-, pyörre-, turbiini-, ultraääni- ja muut nopeudesta{1}}riippuvaiset tekniikat voivat olla herkkiä näille häiriöille.
Tutustu mallin{0}}kohtaisiin ohjeisiin ja sivuston selityksiinsuoran{0}}putken vaatimukset. Yleisen suoran{1}}suoran säännön ei pitäisi korvata valmistajan vaadittua asettelua.
Osittain täytetty putki
Monet nestemittarit vaativat täysin täyden mittaputken. Ilmataskut tai osittain täytetty putki muuttavat tehollista virtausaluetta ja voivat katkaista elektrodien tai ultraäänipolun.
Asennus matalaan kohtaan, ylöspäin suuntautuvaan pystysuoraan virtaukseen tai muuhun paikkaan, joka on täynnä, voi vähentää tätä riskiä mittarin valmistajan ohjeiden mukaisesti.
Kuplat, kiinteät aineet ja kaksi{0}}vaiheinen virtaus
Mukana oleva kaasu, hiukkaset, pisarat tai muuttuva faasijakauma voivat vaikuttaa teknologioihin eri tavalla. Kuplat voivat keskeyttää siirtoajan{1}}ultraäänisignaalin, lisätä Coriolis-taajuusmuuttajan vahvistusta tai tuottaa epävakaan tiheyden. Kiinteät aineet voivat päällystää elektrodeja ja lämpöantureita tai vahingoittaa turbiinia ja syrjäytyskomponentteja.
Pitoisuus, hiukkaskoko, kuplan koko, jakautuminen ja vaihtelevuus ovat yleensä hyödyllisempiä kuin pelkkä lausunto siitä, että neste on "likainen".
Virheellinen kokoonpano
Ultraääniinstrumenttien kiinnitys-voi vaatia tarkan putken halkaisijan, seinämän paksuuden, putken materiaalin, vuorauksen tiedot, anturin tyypin, nestetiedot ja asennustavan. Kaasulaskelmat voivat edellyttää oikeaa painetta, lämpötilaa, koostumusta ja vertailuolosuhteita.
Väärästä konfiguraatiosta tuotettu vakaa arvo on edelleen väärä arvo.
Maadoitus ja sähköinen melu
Magneettimittarit vaativat oikean maadoituksen tai potentiaalin tasauksen suunnittelunsa mukaan. Signaalikaapelit tulee reitittää valmistajan ohjeiden mukaisesti ja tarvittaessa erottaa sähköhäiriölähteistä.
Tärinä ja mekaaninen rasitus
Ulkoinen tärinä voi vaikuttaa Coriolis- ja pyörremittauksiin, kun taas huono putken tuki voi rasittaa inline-mittareita. Sykkivät pumput voivat myös luoda nopeasti muuttuvan virtauksen, joka ylittää valitun instrumentin vastekyvyn.
Yleiset oireet, mahdolliset syyt ja tarkistukset
| Havaittu oire | Mahdollinen syy | Mitä tarkistaa |
|---|---|---|
| Vakaa lukema, joka on eri mieltä prosessista | Väärät putki-, neste-, skaalaus- tai viite{0}}kunnon tiedot | Kokoonpano, yksiköt, putken mitat, K-kerroin, tiheys, paine ja lämpötilasyöttö |
| Meluisa tai vaihteleva virtaus | Virtaushäiriö, kuplia, pulsaatio, sähköinen kohina tai huono signaali | Venttiilin ja pumpun sijainti, täydellinen-putken kunto, signaalin diagnostiikka, maadoitus ja vaimennus |
| Virtaus pysyy nollassa | Pieni-virtauksen katkaisu, tyhjä putki, viallinen anturi, väärä johdotus tai virtaus alle minimialueen | Diagnostiset hälytykset, anturisignaalit, johdotukset, prosessin tila ja määritetty katkaisu |
| Muutosten lukeminen huollon jälkeen | Anturin sijainti, suunta, nolla-asetus, putken tiedot tai johdotus muutettu | Käyttöönottotietue, anturien etäisyys, asennusmerkit, nollamenettely ja parametrien varmuuskopiointi |
| Kasvava virhe ajan myötä | Pinnoite, kuluminen, korroosio, ajautuminen, tukkeutuneet impulssilinjat tai prosessi{0}}ominaisuuden muutos | Tarkastushistoria, tarkastustulokset, anturin kunto, impulssiputkisto ja nesteen ominaisuudet |
Kalibrointi, vahvistus ja nollaustarkistus
Nämä toiminnot liittyvät toisiinsa, mutta ne eivät ole keskenään vaihdettavissa.
Kalibrointi
Kalibrointi vertaa mittarin näyttöä vertailustandardiin kontrolloiduissa olosuhteissa ja dokumentoi osoitettujen ja viitearvojen välisen suhteen.
NIST kuvaa nestevirtauksen kalibrointijärjestelmiä, jotka määrittävät vertailuvirtauksen dynaamisen gravimetrisen mittauksen avulla, jossa kertynyt vesimassa mitataan ajan myötä. Katso virallinen kuvausNIST nestevirtausstandardi.
Kalibrointi ei korjaa mittaria automaattisesti, ellei säätöä ole erikseen suoritettu ja dokumentoitu.
Vahvistus
Varmennus tarkistaa, toimiiko mittari edelleen asetettujen hyväksymiskriteerien puitteissa. Se voi käyttää päämittaria, sisäänrakennettua-diagnostiikkaa, kannettavaa referenssiä, todistajaa, prosessitasapainoa tai muuta hyväksyttyä menetelmää.
Kenttävertailulla voidaan tunnistaa merkittävä ero, mutta sen johtopäätöstä rajoittaa sekä testattavan mittarin että referenssin epävarmuus ja asennuslaatu.
Nolla tarkistus
Nollatarkistus arvioi ilmoitetun virtauksen, kun vaadittu ei-{0}}virtausehto on määritetty. Oikea menettelytapa on tekniikka- ja malli-kohtainen.
Monissa nestemittareissa nollaus vaatii täysin täyden putken nesteen ollessa paikallaan. Tyhjä putki ei ole automaattisesti kelvollinen nolla-virtausviite. Venttiilit, lämpökonvektio, vuoto, tärinä tai juuttunut kaasu voivat tehdä näennäisen virtaamattomuuden tilasta sopimattoman.
Katso sivuston lisävalmisteluvaiheetvirtausmittarin kalibrointitiedot.
Kuinka usein virtausmittari pitäisi kalibroida?
Ei ole olemassa universaalia intervallia. Aikataulussa tulee huomioida:
- Prosessin riski
- Sääntelyn tai asiakkaan vaatimukset
- Mittausarvo
- Historiallinen ajautuminen
- Nestetilanne
- Mittaritekniikka
- Toiminnan vakavuus
- Aiemman vahvistuksen tulokset
- Vaadittu epävarmuus
Riskiin perustuva-väli, jota tuetaan dokumentoidulla historialla, on järkevämpää kuin yhden kiinteän ajanjakson soveltaminen jokaiseen mittariin.
Yleisiä vääriä käsityksiä virtausmittareista
"Kaikki virtausmittarit mittaavat nopeutta"
He eivät. Coriolis-mittarit mittaavat massavirtauksen suoraan, siirtymämittarit laskevat tunnetut tilavuudet ja lämpömassamittarit arvioivat lämmönsiirtoa.
"Mittari, jolla on korkein tarkkuus, on aina paras"
Korkeat laboratoriovaatimukset eivät voi kompensoida yhteensopimatonta nestettä, huonoa mitoitusta, riittämätöntä suoraa putkea, epävakaita vaiheolosuhteita tai väärää konfiguraatiota.
"Putken koko riittää mittarin valitsemiseen"
Valinta edellyttää myös vähimmäis-, normaali- ja maksimivirtausta, painetta, lämpötilaa, nesteen ominaisuuksia, asennusta, materiaaleja, vaadittua tehoa ja suorituskykytavoitteita.
"Mittarin kiinnittimellä{0}} ei ole asennusvaatimuksia"
Ulkoiset anturit välttävät putken leikkaamisen, mutta tarkat putken tiedot, pinnan esikäsittely, akustinen kytkentä, anturin sijainti, väli, virtausprofiili ja signaalidiagnostiikka ovat edelleen tärkeitä.
"Vakaa lukeman on oltava tarkka"
Kokoonpanovirheet, nollapoikkeama, pinnoite, tiheysoletukset, virheellinen K-kerroin, huonot putken mitat ja kalibrointipoikkeama voivat kaikki tuottaa vakaita mutta vääriä arvoja.
Usein kysytyt kysymykset
K: Mitä eroa on virtausmittarilla ja virtausanturin välillä?
V: Virtausanturi on elementti, joka havaitsee virtaukseen{0}} liittyvän fyysisen vasteen. Virtausmittarilla tarkoitetaan yleensä koko mittauslaitetta, joka voi sisältää anturin, lähettimen, näytön, summaimen, lähdöt ja diagnostiikkatiedot. Terminologia vaihtelee valmistajien välillä.
K: Mittaako virtausmittari painetta?
V: Virtausmittari mittaa virtausta, mutta paine-erojärjestelmä käyttää paine-eroa välimittauksena. Painelähetin ei yksinään voi tarjota luotettavaa virtausta, ellei sitä yhdistetä oikeaan pääelementtiin, nestetietoihin ja laskelmiin.
K: Mikä virtausmittari luo pienimmän painehäviön?
V: Ulkoisesti asennettu ultraäänimittari ei aseta esteitä putken sisälle, joten se ei lisää anturiin{0}} liittyvää painehäviötä prosessiin. Täysreikäiset magneettimittarit aiheuttavat yleensä vain vähän pysyvää häviötä, kun ne asennetaan ilman tarpeetonta halkaisijan pienentämistä.
K: Voiko sama virtausmittari mitata sekä nesteitä että kaasuja?
V: Jotkut mittausperiaatteet voidaan suunnitella sekä nesteille että kaasuille, mutta tietty malli, konfiguraatio, koko ja kalibrointi koskevat määriteltyjä väliaineita ja käyttöolosuhteita. Mittaria ei saa siirtää toisiinsa liittyvien palvelujen välillä ilman teknistä vahvistusta.
K: Mikä virtausmittari on paras vedelle?
V: Ei ole yhtä vastausta. Johtava täys-putkivesi saattaa sopia magneettimittariin. Jälkiasennus, jossa putkea ei voida katkaista, voi sopia kuljetusaika-ultraäänimittaukseen. Puhdas matalavirtausvesi-voi sopia turbiini-, ultraääni- tai muun mallin -tekniikkaan. Jätevesi- ja lieteolosuhteet vaativat erillisen arvioinnin.
K: Voidaanko virtausta mitata tilapäisesti?
V: Kyllä. Kannettava ultraäänivirtausmittari voi olla hyödyllinen tutkimuksissa, todentamisessa, tasapainottamisessa ja tilapäisessä vianmäärityksessä, kun putki ja neste tukevat luotettavaa akustista mittausta.
K: Mitä tietoja tarvitaan virtausmittarin tarjoukseen?
V: Nesteen nimi ja koostumus
Neste, kaasu tai höyry
Minimi-, normaali- ja maksimivirtaus
Putken koko ja aikataulu
Minimi- ja maksimipaine
Minimi- ja maksimilämpötila
Tiheys, viskositeetti ja johtavuus tarvittaessa
Kiinteät aineet, kuplat, pisarat tai kosteus
Vaadittu tarkkuus ja toistettavuus
Liitäntä, materiaalit ja paineluokitus
Virtalähde ja lähtösignaali
Asennusrajoitukset
Vaarallisen{0}}alueen, saniteetti- tai säädösvaatimukset
K: Kuinka paljon virtausmittari maksaa?
V: Kustannukset riippuvat tekniikasta, koosta, materiaaleista, paineluokituksesta, lämpötilasta, tarkkuudesta, hyväksynnöistä, lähdöistä, diagnostiikasta, liitännöistä, kalibroinnista ja asennuksesta. Elinkaarikustannuksia, kuten sammutuksia, painehäviöitä, huoltoa ja tarkastusta, tulee verrata ostohintaan.
Johtopäätös
Virtausmittari muuntaa liikkuvan nesteen aiheuttaman fyysisen vasteen käyttökelpoiseksi virtausmittaukseksi. Vaste voi olla paine-ero, indusoitunut jännite, akustinen kulkuaika, pyörteen taajuus, roottorin nopeus, siirtynyt tilavuus, lämmönsiirto tai värähtelevä -putken liike.
Toimintaperiaatteen ymmärtäminen auttaa selittämään, miksi yksi tekniikka toimii hyvin tietyssä sovelluksessa ja huonosti toisessa. Lopullisessa valinnassa tulee ottaa huomioon myös neste, mittaustavoite, virtausalue, paine, lämpötila, asennus, painehäviö, materiaalit, tarkkuus, sammutus, tehot, kalibrointi ja elinkaarikustannukset.
Ennen kuin valitset mallin, valmistele täydelliset sovellustiedot ja vertaa käyttöolosuhteita valmistajan vahvistamiin spesifikaatioihin. Projektikohtaista-arviointia varten lähetä prosessitiedotvirtausmittarin kyselylomake.
