Tämä toimintaperiaate tekee tekniikasta erityisen hyödyllisen puhtaille öljyille ja muille viskooseille nesteille, mutta samat sisäiset välykset, jotka mahdollistavat tarkan siirtymisen, luovat myös tärkeitä rajoja. Viskositeetti, kontaminaatio, mukana kulkeutunut ilma, kuluminen, virtausnopeus ja painehäviö voivat kaikki vaikuttaa todelliseen-suorituskykyyn.
Seuraava opas selittää soikean hammaspyörän virtausmittarin toimintaperiaatteen hammaspyörien liikkeestä sähkölähtöön ja näyttää sitten kuinka tämä periaate vaikuttaa tarkkuuteen, sovelluksen soveltuvuuteen, asennukseen ja mittarin valintaan.
Mikä on soikea vaihdevirtausmittari?
Soikea hammaspyörän virtausmittari on syrjäytysinstrumentti, joka sisältää kaksi soikeaa roottoria tiiviisti koneistetussa kammiossa. Kun nestettä tulee sisään, paine-ero mittarin yli saa roottorit kääntymään. Roottoreiden ja kammion seinämän väliin muodostetut taskut kuljettavat erillisiä tilavuuksia tuloaukosta ulostuloon.
Mekaanisesta rakenteesta riippuen roottorit voivat olla vuorovaikutuksessa suoraan tai käyttää erillistä synkronointijärjestelyä. Olennainen mittausperiaate on sama: jokainen täydellinen liike vastaa ennakoitavissa olevaa siirtymää.
Voit nähdä tämän tyyppisen instrumentin sivustollavaihdevirtausmittarin valikoimaja tiettysoikea hammaspyörän virtausmittarin kokoonpano.
Perusmekanismi on myös dokumentoitu OMEGA:ssaiskutilavuusmittarin tekninen käsikirja, joka kuvaa soikeita roottoreita, jotka siirtävät tarkan tilavuuden mittauskammion läpi pyörimisen aikana.
Kuinka Oval Gear -virtausmittari toimii?
1. Neste tulee mittauskammioon
Prosessineste tulee mittarin tuloaukkoon ja muodostaa paine-eron roottoreiden ylä- ja alavirran puolelle. Tämä paine tuottaa mekaanisen voiman, joka kääntää vaihteita. Mittauselementit eivät siis normaalisti tarvitse ulkoista moottoria.
2. Määritetty määrä on eristetty
Kun yksi roottori siirtyy pois kammion seinästä, roottorin pinnan ja kotelon väliin avautuu tasku. Neste täyttää sen tilan. Tarkat sisäiset välykset rajoittavat hallitsematonta vuotoa tuloaukosta ulostuloon, joten suurin osa nesteestä seuraa suunniteltua syrjäytysreittiä.
Tämä on avainero positiivisen siirtymän mittauksen ja päättelyteknologioiden välillä: mittari käsittelee toistuvasti fyysisesti määriteltyä tilavuutta sen sijaan, että se mittaa ensin nopeuden ja muuntaa sen tilavuusvirtaukseksi.
3. Roottorit siirtävät nesteen
Molemmat roottorit jatkavat pyörimistään synkronoidussa järjestyksessä. Kunkin roottorin ulkopuolelle jäänyt neste kuljetetaan ulostuloa kohti, kun taas toinen kammio täyttyy tuloaukossa.
Yksi tärkeä seikka on, että siirtymätapahtumien tarkka lukumäärä kierrosta kohti riippuu mittarin geometriasta. Sen pitäisi siksi olla peräisin valmistajan suunnittelu- ja kalibrointitiedoista pikemminkin kuin kaikkia soikea vaihdemittareita koskevasta yleisestä oletuksesta.
4. Mitattu tilavuus poistuu mittarista
Kun täytetty kammio saavuttaa alavirran puolen, sen neste poistuu. Toinen kammio on jo täyttymässä, joten toistuva hammaspyörän kierto tuottaa lähes jatkuvan erillisten nestetilavuuksien siirron.
5. Pyörimisestä tulee käyttökelpoinen virtaussignaali
Mekaaninen liike voi ajaa paikallisrekisteriä tai havaita sähköisesti. Elektroniset mittarit voivat käyttää magneettisia, Hall{1}}efektejä tai muita tunnistusjärjestelyjä roottorin liikettä vastaavien pulssien tuottamiseen.
Pulssisignaali voidaan lähettää näytölle, PLC:lle, eräohjaimelle taivirtauksen summaaja. Vastaanottava elektroniikka käyttää mittarikerrointa muuntaakseen nämä pulssit kertyneeksi tilavuudeksi ja hetkelliseen virtausnopeuteen.
Miten kokonaistilavuus ja virtausnopeus lasketaan?
Taustalla oleva suhde on yksinkertainen:
Kokonaistilavuus=siirtynyt tilavuus mittausjaksoa kohti × jaksojen lukumäärä
Virtausnopeus lisää aikakomponentin:
Virtausnopeus=mitattu tilavuus ÷ kulunut aika
Elektroniset soikeat vaihdemittarit ilmaisevat tämän suhteen tavallisesti K{0}}-kertoimella tai mittarikertoimella, joka usein määritellään tietyksi pulssimääräksi tilavuusyksikköä kohti. Näitä pulsseja laskeva ohjain voi laskea nesteen yhteen, kun taas pulssitaajuus ilmaisee, kuinka nopeasti tilavuus kulkee mittarin läpi.
K-kerrointa ei pidä käsitellä mielivaltaisena yleislukuna. Se kuuluu tiettyyn mittariin ja sen kalibrointiin. Mittausjärjestelmissä, joissa tarkkuus on tärkeä, käytä kalibroinnin aikana toimitettua tai määritettyä kerrointa sen sijaan, että lasket sen pelkän vaihteiston nimellismitoista.
NIST:n ohjeet päällänestevirtausmittarin kalibrointikuvaa, miksi mittarikerroin ja sen epävarmuus ovat osa täydellistä mittaustulosta. Lisätietoja sivuston sisällöstä tästä aiheesta on oppaassanestevirtausmittarin kalibrointimenetelmät ja jäljitettävyys.
Miksi viskositeetilla on väliä?
Viskositeetti vaikuttaa soikea vaihdemittaukseen kahdella eri tavalla, joista vain toisen katsominen voi johtaa huonoon mittarin valintaan.
Ensinnäkin osa nesteestä voi kulkea liikkuvien ja paikallaan olevien komponenttien välisten pienten välysten läpi ilman, että aiottu siirtymäsykli edustaa sitä täysin. Tätä kuvataan yleensä sisäiseksi vuotoksi tai luistoksi. Hyvin ohuella nesteellä vuoto näiden välysten läpi voi olla merkittävämpää, erityisesti alhaisella virtauksella.
Kun viskositeetti kasvaa, virtaus välysten läpi on yleensä rajoitetumpaa. Tämä on yksi syy, miksi syrjäytysmittarit voivat toimia hyvin viskoosien öljyjen ja vastaavien nesteiden kanssa.
Korkea viskositeetti lisää kuitenkin myös liikevastusta. Roottoreiden kääntäminen saattaa vaatia enemmän paine-eroa, ja paineen aleneminen mittarissa voi nousta. Riittävän korkealla viskositeetilla käyttökelpoista maksimivirtausta voidaan joutua pienentämään.
KOBOLDin opastus päälläpositiiviset virtausmittarithuomauttaa esimerkiksi erityisesti, että erittäin viskoosit nesteet saattavat vaatia pienennettyä maksimivirtausta painehäviön pitämiseksi hyväksyttävällä alueella.
Käytännön opetus on, että viskositeettia ei tule koskaan arvioida yksin. Tarkista se yhdessä virtausnopeuden, käytettävissä olevan paine-eron, prosessin lämpötilan ja mittarin koon kanssa.
Tarkkuus, toistettavuus ja sisäinen luisto eivät ole sama asia
Virtausmittarin eritelmissä käytetään usein useita termejä, joita on helppo pitää keskenään vaihdettavissa olevina.
Tarkkuuskuvaa, kuinka tarkasti ilmoitettu tulos vastaa viitearvoa tai hyväksyttyä arvoa tietyissä olosuhteissa.
Toistettavuuskuvaa, kuinka johdonmukaisesti laite tuottaa saman tuloksen, kun mittaus toistetaan samoissa olosuhteissa.
Mittari voi olla hyvin toistettava ja silti siinä voi olla systemaattinen mittausvirhe. Kalibroinnilla voidaan tunnistaa ja korjata osa järjestelmällisestä erosta, mutta se ei poista mekaanisia ongelmia, sopimattomia käyttöolosuhteita tai muuttuvia prosessiominaisuuksia.
Ovaalin vaihdemittarin kohdalla useat tekijät ansaitsevat erityistä huomiota.
Matala virtaus
Pienellä virtauksella vuoto sisäisistä välyksistä kasvaa suhteessa mittarin läpi kulkevaan kokonaismäärään. Vaikka absoluuttinen luisto muuttuisi hyvin vähän, sen prosenttiosuus mitatusta läpäisytehosta voi kasvaa. Tämä auttaa selittämään, miksi toiminta-alueen alareuna ansaitsee huolellisen huomion.
Pieniin määriin keskittyvät sovellukset on siksi sovitettava todelliselle käyttöalueelle mitoitettuun mittariin eikä pelkästään putkiliitäntään. Sivuston sivut päällävaihdemittarit pienille virtauksilletarjoavat lisäkontekstia tämäntyyppisille sovelluksille.
Lämpötila
Lämpötila vaikuttaa mittarin materiaaleihin, mutta se muuttaa myös nestettä. Öljy voi olla huomattavasti viskoosimpaa kylmäkäynnistyksen aikana kuin sen jälkeen, kun prosessi on saavuttanut käyttölämpötilansa. Tästä syystä mittari voi kokea erilaisen paineen alenemisen ja luistokäyttäytymisen saman tuotantosyklin eri kohdissa.
Käyttää
Roottorin pintojen, laakereiden tai mittauskammion kuluminen voi muuttaa sisäisiä välyksiä. Suuremmat välykset voivat muuttaa vuotoominaisuuksia ja lopulta muuttaa mittarin suorituskykyä. Tästä syystä kalibrointihistoriasta voi olla hyötyä: mittarin asteittainen muutos voi viitata enemmän kuin elektroniikkaongelmaan.
Kuljetettu ilma
Soikea vaihdemittari mittaa mittauskammiossaan olevan tilavuuden. Jos osa kammiosta sisältää kaasua tarkoitetun nesteen sijaan, roottori voi silti liikkua ja mittari voi silti rekisteröidä siirtyneen tilavuuden. Näytetty tulos ei siis välttämättä enää edusta nestetilavuutta, jonka käyttäjä aikoi mitata.
Missä Oval Gear -virtausmittarit toimivat hyvin?
Vahvimmat sovellukset ovat yleensä puhtaita nesteitä, joissa suora tilavuusmittaus on hyödyllinen. Tyypillisiä esimerkkejä ovat voiteluöljy, hydrauliöljy, polttoaine, hartsi, liima, siirappi, ruokaöljy ja yhteensopivat prosessikemikaalit.
Tarkka nesteen nimi ei riitä hakemuksen hyväksymiseen. Sen viskositeetti käyttölämpötilassa, puhtaus, kemiallinen yhteensopivuus, paine, odotettu virtausalue ja sallittu painehäviö on vielä tarkistettava.
Soikea hammaspyörätekniikka on merkityksellinen myös annostelu- ja prosessiohjausjärjestelmissä{0}}, koska toistuva tilavuussiirtymä tuottaa signaalin, joka voidaan laskea tai summata. Lisää sovelluskohtaisia-esimerkkejä on saatavilla sivuston osioissahammaspyörän virtauksen mittaus prosessin ohjaukseenjateolliset vaihteiston virtausmittarisovellukset.
Milloin soikea vaihdemittari on huono valinta?
- Hankaavat tai hiukkas{0}}kuormatut nesteet:kiinteät aineet voivat vahingoittaa läheisiä sisäpintoja tai rajoittaa roottorin liikettä.
- Prosessit, joissa mukana on merkittävää kaasua:osan mittauskammiosta vievä kaasu voi vääristää aiottua nestetilavuustulosta.
- Järjestelmät, joissa on erittäin rajoitettu paine-ero:mekaaninen siirtymä aiheuttaa painehäviön, erityisesti viskositeetin ja virtauksen kasvaessa.
- Kemiallisesti yhteensopimattomat nesteet:rungon, roottoreiden, tiivisteiden, laakereiden ja muiden kastuneiden komponenttien on oltava yhteensopivia prosessiväliaineen kanssa.
- Suoraa massavirtaa vaativat sovellukset:soikea vaihdemittari mittaa pohjimmiltaan tilavuutta eikä massaa.
Oval Gear vs. muut virtausmittaritekniikat
| Tekniikka | Mittausominaisuus | Tyypillinen syy harkita sitä |
|---|---|---|
| Soikea varuste | Positiivinen siirtymätilavuuden mittaus | Puhdista viskoosit nesteet, annostelu- ja matalavirtaussovellukset |
| Turbiini | Nopeuteen{0}} liittyvä roottorin mittaus | Puhtaita, suhteellisen vapaasti{0}}virtaavia nesteitä, joissa paine- ja virtausolosuhteet sopivat mittariin |
| Sähkömagneettinen | Sähkömagneettiseen induktioon perustuva nopeusmittaus | Sähköä johtavat nesteet, mukaan lukien monet vesi- ja kemialliset prosessit |
| Coriolis | Suora massavirran mittaus | Prosessit, jotka vaativat massavirtausta, tiheystietoa tai korkeaa mittauskykyä muuttuvissa nesteolosuhteissa |
Nämä ovat yleisiä eroja, eivät yleisiä valintasääntöjä. Teknologioita vertailevat lukijat voivat tarkistaa sivustonturbiinin virtausmittarit, sähkömagneettiset virtausmittaritja opasCoriolis virtausmittarin toimintaperiaateennen mittaustavan valitsemista.
Kuinka valita soikea vaihdevirtausmittari
Älä aloita pelkällä putken halkaisijalla. Aloita prosessista.
- Tunnista neste.Kirjaa itse elatusaine ja tarvittaessa sen koostumus tai pitoisuus.
- Määritä viskositeetti käyttölämpötilassa.Jos lämpötila muuttuu huomattavasti, ilmoita viskositeettialue yhden huoneen lämpötilan{0}}arvon sijaan.
- Määritä minimi-, normaali- ja maksimivirtaus.Koon muuttaminen todellisen toiminta-alueen ympärille auttaa välttämään huonon{0}}virtauksen tai liian suuren roottorin nopeuden.
- Tarkista paine ja käytettävissä oleva paine-ero.Mittarin on täytettävä järjestelmän paineluokitus aiheuttamatta kohtuuttomia prosessihäviöitä.
- Vahvista lämpötilarajat.Tarkista sekä mekaaniset materiaalit että elektroniikka.
- Tarkista kostuneen{0}}materiaalin yhteensopivuus.Sisällytä runko, roottorit, tiivisteet ja muut nesteelle altistuneet osat.
- Valitse haluttu lähtö.Päätä, tarvitseeko järjestelmä paikallista ilmaisua, pulssilähtöä, analogista lähetystä, summausta vai integrointia ohjaimeen.
- Määritä vaadittu mittausteho.Erota todelliset tarkkuusvaatimukset toistettavuudesta tai yksinkertaisista prosessien{0}}seurantatarpeista.
Jos käyttöolosuhteet eivät ole vakaat, määritä pahin uskottava toimintatapa sen sijaan, että valitset mittarin pelkästään normaaleista olosuhteista.
Asennus- ja käyttöönottokäytännöt
Pidä epäpuhtaudet poissa mittauskammiosta. Sopivaa ylävirran siivilä on yleensä suositeltavaa, kun vieraita aineita saattaa olla läsnä. OMEGAn soikea vaihdedokumentaatio varoittaa myös siitä, että lika voi vaurioittaa mekanismia ja suosittelee mittarin täyttämistä hitaasti sen sijaan, että se altistuisi äkilliselle ilmanhuuhtelulle.
Mittarin tulee olla täynnä nestettä mittauksen aikana. Jos ilma pääsee prosessiin, ota yhteyttä lähdeeseen sen sijaan, että käsittelet epävakaita lukemia vain elektronisena ongelmana.
Noudata valmistajan ilmoittamaa virtaussuuntaa ja käyttörajoja. Vältä jatkuvaa käyttöä nimellisvirtausalueen yläpuolella ja harkitse pumpun pulsaatiota, jos ylävirran laitteisto tuottaa voimakkaasti vaihtelevan virtauksen.
Tarkista asennuksen jälkeen signaaliketju sekä itse mittari: anturin ulostulon, pulssiskaalauksen, K-kertoimen, näytön konfiguroinnin ja PLC- tai summaimen asetusten tulee edustaa samoja suunnitteluyksiköitä.
Yleisiä ongelmia ja mitä kannattaa tarkistaa ensin
| Oire | Todennäköiset syyt | Ensimmäiset tarkastukset |
|---|---|---|
| Lukeminen on odotettua alhaisempaa | Sisäinen luisto, kuluminen, virheellinen K-kerroin tai toiminta sopivan alueen alapuolella | Tarkista virtausalue, viskositeetti, kalibrointikerroin ja huoltohistoria |
| Lukeminen on epävakaa | Kulunut ilma, sykkivä virtaus tai epävakaat prosessiolosuhteet | Tarkasta nesteputki ja vertaa epävakautta pumpun toimintaan |
| Roottorit pysähtyvät tai virtaus rajoittuu | Likaisuus, liiallinen viskositeetti tai sisäinen vaurio | Tarkista siivilä, painehäviö ja roottorin liikkumisvapaus huolto-ohjeiden mukaisesti |
| Painehäviö kasvaa | Tukkeutunut siivilä, saastuminen, korkeampi viskositeetti tai liiallinen virtaus | Vertaa nykyistä lämpötilaa, viskositeettia ja virtausta normaaleihin käyttöolosuhteisiin |
| Näytetty äänenvoimakkuus on jatkuvasti väärä | Virheellinen skaalaus, K-kerroin tai kalibrointisiirtymä | Tarkista pulssikonfiguraatio ennen mekaanisen mittarin vaihtamista |
Kun kalibrointia tarvitaan, käytä dokumentoitua vertailumenetelmää ja säilytä tulokset, jotta muutoksia voidaan verrata ajan kuluessa. Sivuston artikkeli aiheestamiten virtausmittari kalibroidaantarjoaa lisätaustaa.
Usein kysytyt kysymykset
Onko soikea hammaspyörän virtausmittari positiivinen siirtymämittari?
Kyllä. Se mittaa nestettä eristämällä ja siirtämällä määritellyt tilavuudet toistuvasti mittauskammion läpi, mikä on positiivisen siirtymän perusperiaate.
Mittaako soikea vaihdemittari massavirtaa?
Ei. Sen ensisijainen mitattu suure on tilavuus. Massavirta vaatii tiheystietoa tai teknologiaa, joka on suunniteltu mittaamaan massa suoraan.
Miksi soikeita vaihdemittareita käytetään usein öljyyn?
Monet öljyt ovat puhtaita ja suhteellisen viskooseja, olosuhteet, jotka sopivat positiivisen siirtymän mittaukseen. Lopullinen valinta riippuu edelleen virtausalueesta, viskositeetista prosessilämpötilassa, painehäviöstä, materiaaleista ja vaaditusta tarkkuudesta.
Vaikuttaako viskositeetti tarkkuuteen?
Se voi vaikuttaa suorituskykyyn, koska viskositeetti vaikuttaa sisäiseen luistoon ja painehäviöön. Ohut neste voi vuotaa helpommin sisäisten välysten läpi, kun taas erittäin viskoosi neste voi vaatia suuremman paine-eron roottoreiden liikuttamiseen.
Tarvitseeko soikea vaihdemittari pitkiä suoria putkiajoja?
Sen mittaus ei riipu nopeusprofiilin kehittämisestä samalla tavalla kuin monet nopeus{0}}perustuvat mittarit, joten suoran ajon vaatimukset ovat usein vähemmän vaativia. Tietyn mallin asennusohjeita tulee silti noudattaa.
Miksi siivilä on tärkeä?
Mittari sisältää liikkuvia elementtejä ja tiiviitä välyksiä. Vieras materiaali voi rajoittaa pyörimistä, nopeuttaa kulumista tai muuttaa mittaustehoa.
Mitä tietoja tulee antaa ennen mittarin valintaa?
Ilmoita neste, viskositeetti käyttölämpötilassa, pienin ja suurin virtaus, paine, lämpötila, liitäntävaatimukset, kostutetun{0}}materiaalin vaatimukset, haluttu teho ja mittaus{1}}suorituskykytavoite.
Johtopäätös
Soikean hammaspyörän virtausmittarin toimintaperiaate perustuu suoraan tilavuussiirtymään. Roottorit eristävät toistuvasti tunnetut nestetilavuudet, siirtävät ne mittauskammion läpi ja muuttavat pyörimisen mekaaniseksi ilmaisuksi tai elektroniseksi signaaliksi.
Tämä mekanismi selittää sekä tekniikan vahvuudet että rajat. Puhtaat viskoosit nesteet voivat sopia hyvin soikea hammaspyörän mittaukseen, kun taas kontaminaatio, mukana kulkeutunut ilma, liiallinen painehäviö, sopimattomat materiaalit ja käyttö aiotun virtausalueen ulkopuolella voivat heikentää suorituskykyä.
Keskity valinnassa kokonaiseen toimintatilaan yksittäisen spesifikaation sijaan. Nesteen ominaisuudet, viskositeetti, virtausalue, lämpötila, paine, materiaalit, teho- ja mittausvaatimukset tulee arvioida yhdessä. Kun nämä tekijät vastaavat positiivisen siirtymän periaatetta, soikea vaihdemittari voi tarjota käytännöllisen ratkaisun tilavuusmittauksiin, annosteluihin ja prosessin valvontaan.
