La distinció és important a l'hora d'especificar equips de dosificació, barreja o transferència de producte. Una lectura volumètrica tècnicament correcta encara pot produir un total de massa incorrecte si la densitat utilitzada en el càlcul és incorrecta.
Quina diferència hi ha entre el flux massiu i el flux de volum?
Caudal massiudescriu la quantitat de material per unitat de temps.Caudal volumètricdescriu l'espai ocupat per unitat de temps, normalment m³/h o L/min. Per a un líquid monofàsic, la relació és flux de massa=densitat × cabal volumètric a les mateixes condicions de funcionament.
Un mesurador de Coriolis pot mesurar el cabal de massa sense proporcionar una densitat de procés assumida per separat. Per contra, la majoria dels comptadors d'ultrasons magnètics i de temps de trànsit mesuren el flux volumètric. Llegeix elComparació de cabal massiu i cabal volumper les implicacions més àmplies de triar una quantitat sobre una altra.
Com funcionen els mesuradors de cabal de massa líquid de Coriolis
Vibració i canvi de fase
Un sensor de Coriolis conté un o més tubs impulsats per vibrar a una freqüència controlada. Quan el líquid està estacionari, els sensors de captació detecten un patró de vibració de referència. Amb el flux, el líquid en moviment provoca una petita resposta de torsió, de manera que els punts propers a l'entrada i la sortida ja no es mouen exactament al mateix temps.
El transmissor mesura aquesta diferència de fase o de temps i utilitza el calibratge de l'instrument per calcular el cabal de massa. És mesurar l'efecte mecànic de la massa en moviment, en lloc de mesurar la velocitat i multiplicar-lo per una densitat estimada.Explicació d'Endress+Hauser del principi de Coriolisil·lustra el comportament del tub. FlowT proporciona un separatArticle del principi de funcionament de Coriolisper als lectors que necessiten més detalls.
Densitat, temperatura i volum
Molts instruments Coriolis també calculen la densitat a partir de la freqüència de ressonància del tub: la massa efectiva de líquid dins del tub afecta la forma en què vibra. La detecció de temperatura ajuda a compensar els canvis en la rigidesa del tub. Aleshores, el transmissor pot derivar el flux volumètric a partir del cabal de massa i la densitat mesurats. Si aquestes variables estan disponibles com a sortides depèn del model.
La mesura directa de la massa és útil quan una recepta o un balanç de materials especifica quilograms en lloc de litres. Els seus inconvenients poden incloure el cost de compra, el pes de l'instrument, la pèrdua de pressió i la sensibilitat a determinades vibracions o condicions d'entrament de gas. Aquestes compensacions s'examinen a FlowT'sAvantatges i limitacions de Coriolisdiscussió.
Com mesuren els líquids els mesuradors de cabal massiu tèrmic
Els sensors de líquid tèrmic especialitzats mesuren com un fluid que flueix transporta la calor. Depenent del disseny, l'electrònica manté una diferència de temperatura o supervisa com una entrada de calor imposada canvia la distribució de la temperatura. El senyal del sensor està relacionat amb el flux de massa mitjançant un calibratge desenvolupat per al líquid previst.
Aquest mètode és especialment rellevant per a sistemes de laboratori i dosificació de baix cabal seleccionats. Les propietats tèrmiques, inclosa la capacitat calorífica i la conductivitat tèrmica, afecten la resposta. Per tant, substituir un altre fluid sense tenir en compte el calibratge pot produir un resultat incorrecte.Bronkhorst explica la detecció tèrmica líquidai la distinció entre enfocaments operatius comuns.
No tracti un mesurador de massa tèrmica de gas com un mesurador de líquid.Per exemple, FlowTCategoria de producte de flux de massa tèrmicas'adreça principalment a aplicacions de servei de gas. Una aplicació líquida requereix un model dissenyat i especificat explícitament per a líquids, amb materials humits adequats i calibratge.
Com calcular el cabal de massa líquid
Quan el cabal de massa es derivi d'un mesurador volumètric, utilitzeu:
Caudal massiu (kg/h)=densitat (kg/m³) × cabal volumètric (m³/h)
Suposem que una línia transporta 5 m³/h de líquid i la seva densitat real en condicions de funcionament és de 950 kg/m³. El cabal de massa correcte és de 4.750 kg/h. Si el controlador assumeix 1.000 kg/m³, informa de 5.000 kg/h-250 kg/h massa alt, o aproximadament un 5,3% respecte al valor correcte.
Aquest és un càlcul il·lustratiu, no un resultat mesurat de la planta. Mostra per què tant les mesures com les seves unitats han de referir-se a condicions compatibles. Per a densitats variables, la relació instantània continua sent vàlida, però la massa total s'hauria d'acumular a partir de mesures successives en lloc de calcular-se a partir d'una única hipòtesi de densitat.
Mesura directa de la massa versus mètodes basats en volum
| Tecnologia | Quantitat mesurada | Quan considerar-ho | Limitació crítica |
|---|---|---|---|
| Coriolis | Massa directa; sovint densitat | Dosatge basat en massa, densitat variable | Cost, pèrdua de pressió, gas i condicions mecàniques |
| Tèrmica líquida dedicada | Resposta de transferència de calor calibrada que produeix un flux de massa | Adequats cabals de líquid baixos | Propietats tèrmiques específiques del fluid i calibratge |
| Electromagnètic | Flux volumètric | Líquid conductor, volum suficient o densitat fiable disponible | Requereix una conductivitat adequada i una canonada completa |
| Pinça ultrasònica | Normalment el cabal volumètric | Adaptació de línies amb condicions acústiques adequades | Propietats de la canonada, bombolles, condicions de la canonada completa |
Un mesurador electromagnètic calcula el flux a partir de la velocitat del líquid en un camp magnètic. No necessita densitat per informar de volum, però la densitat importa si la planta després converteix el resultat en massa. Mireucom els mesuradors magnètics mesuren el fluxi el disponiblerang de mesurador de cabal electromagnèticper a aplicacions adequades de líquid conductor.
Per a canonades d'aigua o de procés compatibles existents, amesurador d'ultrasons amb pinçapot evitar tallar la línia. La seva lectura de volum encara necessita una entrada de densitat vàlida per calcular la massa. Les diferències d'instal·lació es discuteixen amesurament ultrasònic amb pinça en línia i en línia.
Què causa els errors de mesura del cabal de massa líquid?
Desplaçament zero a cabal baix
L'ajust zero de Coriolis estableix la referència sense flux de l'instrument. El comptador ha d'estar ple, el líquid estable i el flux real aturat, seguint el procediment del fabricant. Un zero incorrecte pot crear un desplaçament gairebé constant que esdevé important a baix cabal.
Per il·lustració, suposem que un sistema llegeix 0,2 kg/h d'alçada a causa d'un desplaçament. A 100 kg/h, l'error és del 0,2%; a 10 kg/h, esdevé un 2%. Això no descriu la precisió d'un fabricant en particular. Mostra per què un comptador s'ha d'avaluar al seu punt de funcionament més baix requerit, no només al cabal normal.
Bombolles de gas i vibració
El gas arrastrat pot canviar la resposta dels tubs de Coriolis i distorsionar les lectures de densitat o de flux massiu. Els resultats depenen de la distribució de la bombolla, la viscositat, el règim de flux i el processament del senyal de l'instrument. Alguns models inclouen funcions de flux de dues fases; no es poden assumir per a tots els models.Llibre tècnic d'Emerson sobre el gas arrastratdetalla les restriccions de l'aplicació i la importància del comportament de la bombolla.
La vibració mecànica externa, l'estrès de la canonada i el muntatge deficient també poden afectar el rendiment de Coriolis. Confirmeu les instruccions d'instal·lació abans de canviar l'amortiment del senyal o intentar un ajustament zero.
La propietat del fluid i la instal·lació no coincideixen
Per als comptadors de líquid tèrmic, un calibratge incorrecte del fluid pot afectar els resultats. Per als mesuradors magnètics, una conductivitat insuficient o una canonada incompleta poden impedir la mesura fiable del volum. Per als sistemes d'ultrasons, el gruix de la paret incorrecte, l'acoblament deficient del sensor o les bombolles d'aire poden degradar el senyal. L'error pot estar en l'aplicació en lloc de l'electrònica del transmissor.
Com triar el mètode correcte
- Definiu la sortida requerida.El procés es controla en quilograms, litres, concentració o lot total? Eviteu pagar per la mesura directa de la massa quan el volum ja compleix el deure.
- Caracteritzar el líquid.Registre el rang de densitat, la viscositat, la conductivitat, la temperatura, la pressió, els sòlids i el gas esperat. Per als instruments tèrmics, identifiqueu el líquid o la mescla exactes utilitzats per al calibratge.
- Especifiqueu tot el rang de flux.Proporcioneu un cabal mínim, normal i màxim, no només el diàmetre de la canonada. Reviseu el límit de cabal baix del mesurador, la base de precisió, la pèrdua de pressió i qualsevol terme d'estabilitat zero. ElGuia de selecció de mesura de cabalexplica com aquestes condicions de funcionament afecten la mida.
- Compareu el cost d'instal·lació i el cicle de vida.Una instal·lació de Coriolis pot justificar un cost inicial més elevat per a la dosificació basada en massa. Un mesurador de volum amb una entrada de densitat fiable pot ser suficient per a l'aigua de procés de densitat constant. Inclou els requisits d'aturada, l'accés al servei i les despeses de calibratge.
- Confirmeu la cadena de mesura.Si un PLC multiplica el cabal de volum per la densitat, comproveu les unitats, la velocitat d'actualització i l'escala del senyal. El paper d'atransmissor de cabal i les seves sortidesimporta quan es transmeten valors a un controlador.
Exemple de selecció treballada: una barreja de densitat variable
Considereu un procés hipotètic de barreja de líquids on la recepta requereix 2.000 kg de concentrat per lot. A mesura que es barregen els ingredients, la temperatura i la composició canvien, de manera que una densitat fixa introduïda en un mesurador volumètric pot deixar de representar el líquid. Un mesurador de Coriolis és un candidat lògic perquè totalitza directament la massa transferida, sempre que el seu rang de cabal, pèrdua de pressió i estat del fluid siguin acceptables.
Un mesurador volumètric no és automàticament inadequat. Si hi ha disponible una mesura de densitat en línia fiable i el sistema de control del procés combina correctament els valors sincronitzats, la massa calculada pot complir un requisit de precisió adequat. Compareu la incertesa total i el cost d'instal·lació d'ambdós arranjaments; No assumeixis que el sensor més car sempre produeix el millor resultat global del procés. Aquestes són condicions hipotètiques, no una instal·lació informada del client.
Com comparar la precisió i verificar els resultats
Comproveu sempre si una especificació s'indica com a percentatge de lectura o a escala completa. Per a un hipotètic instrument a escala real de 1.000 kg/h, ±0,5% de l'escala completa correspon a ±5 kg/h. A una velocitat de funcionament de 100 kg/h, això només equival al 5% de la lectura. Per contra, el ±0,5% de la lectura correspon a ±0,5 kg/h en el mateix punt. Les especificacions reals poden afegir zero estabilitat, repetibilitat o altres termes.
La calibració ha de comparar el resultat complet de la mesura amb una referència adequada sobre els punts de flux rellevants. Per al flux de massa líquid, els mètodes gravimètrics determinen la massa recollida durant el temps mesurat.El NIST descriu un estàndard de calibratge gravimètric líquid, mentre que els de FlowTExplicació del calibratge del flux de líquidcobreix l'error, la traçabilitat i la documentació. Una xifra de precisió de fàbrica no substitueix la verificació del procés instal·lat.
Preguntes freqüents
Pot un mesurador de cabal magnètic informar el flux massiu?
Pot informar del flux de massa calculat quan es subministra informació fiable de densitat al transmissor o al sistema de control. El sensor primari segueix sent un mesurador volumètric.
Coriolis és sempre més precís que el flux de massa calculat?
No. El rendiment depèn dels instruments específics, el calibratge, les condicions del procés i la incertesa de la densitat. Compareu la incertesa completa en condicions de funcionament reals en lloc del principi de mesura només.
Els mesuradors de cabal més tèrmic poden mesurar qualsevol líquid?
No. Existeixen models de líquids especialitzats, però la seva resposta tèrmica depèn de les propietats del fluid i de la calibració. Confirmeu els líquids aprovats, el rang de funcionament i la compatibilitat amb el material humit.
Els mesuradors de cabal de massa líquid necessiten una canonada recta?
Els requisits són diferents. Els comptadors de Coriolis generalment depenen menys del perfil de velocitat aigües amunt que moltes tecnologies volumètriques, però la tensió de la canonada i el suport mecànic encara són importants. Seguiu el manual del model exacte.
Conclusió
El flux de massa líquid es pot mesurar directament mitjançant la tecnologia Coriolis, inferir-se mitjançant una resposta tèrmica líquida calibrada, o calcular-se a partir del volum i la densitat mesurats. L'enfocament correcte és el que compleix els requisits del procés al llarg del seu cabal real i rang de propietats del fluid.
FlowT ofereix opcions industrials de mesura electromagnètica i ultrasònica; aquests no s'han de presentar com a mesuradors directes de massa líquida de Coriolis. Per a l'avaluació del projecte,envia a l'equip de FlowT els teus requisits de líquid, canonada i mesurai confirmeu si la mesura de volum amb conversió de densitat és adequada.
