Aquest principi de funcionament fa que la tecnologia sigui especialment útil per a olis nets i altres líquids viscosos, però els mateixos jocs interns que fan possible un desplaçament precís també creen límits importants. La viscositat, la contaminació, l'aire entrat, el desgast, el cabal i la caiguda de pressió poden influir en el rendiment-real.
La guia següent explica el principi de funcionament del mesurador de cabal d'engranatges ovals des del moviment dels engranatges fins a la sortida elèctrica i, a continuació, mostra com aquest principi afecta la precisió, la idoneïtat de l'aplicació, la instal·lació i la selecció del comptador.
Què és un mesurador de cabal d'engranatge oval?
Un mesurador de cabal d'engranatge oval és un instrument de desplaçament positiu que conté dos rotors ovals dins d'una cambra estretament mecanitzada. Quan el líquid entra, la pressió diferencial a través del mesurador fa que els rotors giren. Les butxaques formades entre els rotors i la paret de la cambra porten volums discrets des de l'entrada fins a la sortida.
Depenent del disseny mecànic, els rotors poden interactuar directament o utilitzar una disposició de sincronització independent. El principi essencial de mesura és el mateix: cada moviment complet correspon a un volum desplaçat previsible.
Podeu veure aquest tipus d'instruments al llocrang del mesurador de cabal d'engranatgei un concretConfiguració del mesurador de cabal d'engranatge oval.
El mecanisme bàsic també està documentat en OMEGAManual tècnic del mesurador de desplaçament positiu, que descriu rotors ovals que transfereixen un volum precís a través de la cambra de mesura durant la rotació.
Com funciona un mesurador de cabal d'engranatge oval?
1. El líquid entra a la cambra de mesura
El líquid del procés entra a l'entrada del comptador i crea una diferència de pressió entre els costats aigües amunt i aigües avall dels rotors. Aquesta pressió proporciona la força mecànica que fa girar els engranatges. Per tant, els elements de mesura normalment no necessiten un motor extern.
2. S'aïlla un volum definit
Quan un rotor s'allunya de la paret de la cambra, s'obre una butxaca entre la superfície del rotor i la carcassa. El líquid omple aquest espai. Els espais lliures interns de precisió restringeixen les fuites incontrolades de l'entrada a la sortida, de manera que la major part del líquid segueix el camí de desplaçament previst.
Aquesta és la diferència clau entre la mesura de desplaçament positiu i les tecnologies inferencials: el mesurador gestiona repetidament un volum definit físicament en lloc de mesurar primer la velocitat i convertir aquest valor en flux volumètric.
3. Els rotors transfereixen el líquid
Els dos rotors continuen girant en una seqüència sincronitzada. El líquid atrapat a l'exterior de cada rotor es porta cap a la sortida mentre una altra cambra s'omple a l'entrada.
Un punt important és que el nombre exacte d'esdeveniments de desplaçament per revolució depèn de la geometria del comptador. Per tant, hauria de provenir de les dades de disseny i calibratge del fabricant en lloc d'una suposició genèrica sobre tots els comptadors d'engranatges ovals.
4. El volum mesurat surt del comptador
Quan una cambra plena arriba al costat aigües avall, el seu líquid es descarrega. Una altra cambra ja s'està omplint, de manera que la rotació repetida de l'engranatge produeix una transferència gairebé contínua de volums de líquid discrets.
5. La rotació es converteix en un senyal de flux útil
El moviment mecànic pot impulsar un registre local o detectar-se electrònicament. Els comptadors electrònics poden utilitzar dispositius de detecció magnètics, d'efecte Hall-o altres per generar polsos corresponents al moviment del rotor.
Es pot enviar un senyal de pols a una pantalla, PLC, controlador de lots ototalitzador de flux. L'electrònica receptora utilitza el factor del mesurador per convertir aquests polsos en volum acumulat i cabal instantani.
Com es calcula el volum total i el cabal?
La relació subjacent és senzilla:
Volum total=volum desplaçat per cicle de mesura × nombre de cicles
El cabal afegeix un component de temps:
Caudal=volum mesurat ÷ temps transcorregut
Els comptadors electrònics d'engranatges ovals expressen habitualment aquesta relació mitjançant un factor K-o un factor de mesura, sovint definit com un nombre determinat de polsos per unitat d'enginyeria de volum. Un controlador que compta aquests polsos pot totalitzar el líquid, mentre que la freqüència del pols indica la rapidesa amb què aquest volum passa pel mesurador.
El factor K-no s'ha de tractar com un nombre universal arbitrari. Pertany al mesurador específic i al seu calibratge. Per als sistemes de mesura on la precisió importa, utilitzeu el factor subministrat o establert durant el calibratge en lloc de calcular-ne un només a partir de les dimensions nominals de l'engranatge.
Orientació del NIST sobrecalibratge del cabalímetre de líquidil·lustra per què el factor del mesurador i la seva incertesa formen part del resultat complet de la mesura. Per obtenir més contingut del lloc sobre aquest tema, consulteu la guia deMètodes de calibratge i traçabilitat del mesurador de cabal de líquid.
Per què importa la viscositat?
La viscositat influeix en la mesura de l'engranatge oval de dues maneres diferents, i mirar només una d'elles pot provocar una mala selecció del comptador.
En primer lloc, una mica de líquid pot passar a través de les petites separacions entre components mòbils i estacionaris sense estar totalment representat pel cicle de desplaçament previst. Això es descriu generalment com a fuita interna o lliscament. Amb un líquid molt prim, les fuites a través d'aquests espais lliures poden arribar a ser més importants, especialment a baix cabal.
A mesura que augmenta la viscositat, el flux a través dels espais lliures és generalment més restringit. Aquesta és una de les raons per les quals els mesuradors de desplaçament positiu poden funcionar bé amb olis viscosos i líquids similars.
Tanmateix, l'alta viscositat també augmenta la resistència al moviment. Pot ser que calgui més pressió diferencial per girar els rotors i la caiguda de pressió a través del mesurador pot augmentar. A una viscositat prou alta, pot ser que s'hagi de reduir el cabal màxim útil.
Orientació de KOBOLD sobrecabalímetres de desplaçament positiu, per exemple, assenyala específicament que els fluids altament viscosos poden requerir un cabal màxim reduït per mantenir la caiguda de pressió dins d'un rang acceptable.
La lliçó pràctica és que la viscositat mai s'ha d'avaluar sol. Comproveu-ho juntament amb el cabal, la pressió diferencial disponible, la temperatura del procés i la mida del comptador.
La precisió, la repetibilitat i el lliscament intern no són el mateix
Les especificacions del mesurador de cabal sovint utilitzen diversos termes que són fàcils de tractar com a intercanviables.
Precisiódescriu fins a quin punt el resultat indicat coincideix amb la referència o el valor acceptat en condicions especificades.
Repetibilitatdescriu amb quina coherència l'instrument produeix el mateix resultat quan la mesura es repeteix en les mateixes condicions.
Un mesurador pot ser altament repetible i encara tenir un error de mesura sistemàtic. La calibració pot identificar i corregir part d'aquesta diferència sistemàtica, però no elimina problemes mecànics, condicions de funcionament inadequades o propietats canviants del procés.
Per a un mesurador d'engranatges ovalats, diversos factors mereixen una atenció especial.
Baix cabal
A baix cabal, les fuites a través dels espais lliures interns es fan més grans en relació amb la quantitat total que passa pel comptador. Fins i tot si el lliscament absolut canvia molt poc, el seu percentatge del rendiment mesurat pot augmentar. Això ajuda a explicar per què l'extrem inferior del rang de funcionament mereix una atenció acurada.
Per tant, les aplicacions centrades en petites quantitats s'han d'ajustar a un mesurador de mida per al rang de funcionament real en lloc de simplement a la connexió de la canonada. Les pàgines del lloccomptadors d'engranatges per a cabals baixosproporcionar un context addicional per a aquest tipus d'aplicació.
Temperatura
La temperatura afecta els materials del mesurador, però també canvia el fluid. Un oli pot ser considerablement més viscós durant un arrencada en fred que després que el procés arriba a la temperatura de funcionament. Per tant, el mesurador pot experimentar un comportament de caiguda de pressió i lliscament diferent en diferents punts del mateix cicle de producció.
Desgast
El desgast de les superfícies del rotor, els coixinets o la cambra de mesura pot alterar els espais lliures interns. Els espais lliures més grans poden canviar les característiques de fuites i, finalment, canviar el rendiment del comptador. És per això que l'historial de calibratge pot ser útil: un canvi gradual del factor del mesurador pot indicar més que un problema electrònic.
Aire arrossegat
Un comptador d'engranatges ovalats mesura el volum que ocupa la seva cambra de mesura. Si una part d'aquesta cambra conté gas en lloc del líquid previst, el rotor encara es pot moure i el mesurador encara pot registrar el volum desplaçat. Per tant, el resultat mostrat pot deixar de representar el volum de líquid que l'operador volia mesurar.
On funcionen bé els mesuradors de cabal d'engranatges ovals?
Les aplicacions més fortes solen incloure líquids nets on la mesura volumètrica directa és útil. Els exemples típics inclouen oli lubricant, oli hidràulic, combustible, resina, adhesiu, xarop, oli comestible i productes químics de procés compatibles.
El nom exacte del fluid no és suficient per aprovar una sol·licitud. La seva viscositat a la temperatura de funcionament, la neteja, la compatibilitat química, la pressió, el rang de cabal esperat i la pèrdua de pressió permesa encara s'han de comprovar.
La tecnologia d'engranatges ovals també és rellevant per als sistemes de control{0}}per lots i processos perquè el desplaçament volumètric repetit produeix un senyal que es pot totalitzar o comptar. Més exemples-orientats a l'aplicació estan disponibles a les seccions del lloc sobremesura de flux d'engranatges per al control del procésiAplicacions de mesuradors de cabal d'engranatges industrials.
Quan és una mala elecció un comptador d'engranatges ovals?
- Líquids abrasius o{0}}carregats de partícules:els sòlids poden danyar superfícies internes properes o restringir el moviment del rotor.
- Processos amb gas arrastrat significatiu:el gas que ocupa una part de la cambra de mesura pot distorsionar el resultat de volum{0}}de líquid previst.
- Sistemes amb pressió diferencial disponible molt limitada:el desplaçament mecànic crea pèrdua de pressió, especialment a mesura que augmenten la viscositat i el cabal.
- Líquids químicament incompatibles:El cos, els rotors, els segells, els coixinets i altres components humits han de ser compatibles amb el medi de procés.
- Aplicacions que requereixen flux de massa directe:un mesurador d'engranatges ovalats mesura fonamentalment el volum més que la massa.
Engranatge oval vs altres tecnologies de mesurador de cabal
| Tecnologia | Característica de mesura | Motiu típic per considerar-ho |
|---|---|---|
| Engranatge oval | Mesura de volum de desplaçament positiu | Netegeu els líquids viscosos, els lots i les aplicacions de baix flux{0}} |
| Turbina | Mesura del rotor{0}}relacionada a la velocitat | Líquids nets i relativament lliures-on les condicions de pressió i flux s'adaptin al mesurador |
| Electromagnètic | Mesura de la velocitat basada en inducció electromagnètica | Líquids conductors, incloent molts processos químics i aigua |
| Coriolis | Mesura directa del cabal de massa | Processos que requereixen flux de massa, informació de densitat o alta capacitat de mesura en condicions canviants de fluids |
Aquestes són distincions generals, no regles de selecció universals. Els lectors que comparen tecnologies poden revisar el llocmesuradors de cabal de turbina, mesuradors de cabal electromagnètici guia a laPrincipi de funcionament del mesurador de cabal Coriolisabans de triar un mètode de mesura.
Com seleccionar un mesurador de cabal d'engranatge oval
No comenceu només amb el diàmetre de la canonada. Comenceu amb el procés.
- Identificar el líquid.Anotar el medi real i, si escau, la seva composició o concentració.
- Determinar la viscositat a la temperatura de funcionament.Si la temperatura canvia substancialment, proporcioneu l'interval de viscositat en lloc d'un sol valor de temperatura{0}}de l'habitació.
- Defineix el cabal mínim, normal i màxim.La mida al voltant del rang d'operació real ajuda a evitar un rendiment baix-de baix flux o una velocitat excessiva del rotor.
- Comproveu la pressió i la pressió diferencial disponible.El mesurador ha de complir la classificació de pressió del sistema sense crear pèrdues de procés inacceptables.
- Confirmeu els límits de temperatura.Comproveu tant els materials mecànics com l'electrònica.
- Comproveu la compatibilitat-del material mullat.Inclou el cos, els rotors, els segells i altres components exposats al fluid.
- Seleccioneu la sortida necessària.Decidiu si el sistema necessita indicació local, sortida de pols, transmissió analògica, totalització o integració amb un controlador.
- Definir el rendiment de mesura requerit.Separeu els requisits de precisió reals de les necessitats de repetibilitat o de{0}}control de processos simples.
Si les condicions d'aplicació no són estables, definiu el pitjor cas de funcionament creïble en lloc de seleccionar el mesurador només a partir de les condicions normals.
Pràctiques d'instal·lació i posada en marxa
Mantenir els contaminants fora de la cambra de mesura. Normalment es recomana un colador aigües amunt adequat quan hi pugui haver matèries estranyes. La documentació de l'engranatge oval d'OMEGA també adverteix que la brutícia pot danyar el mecanisme i recomana omplir lentament el comptador en lloc de sotmetre'l a una purga d'aire sobtada.
El mesurador ha de romandre ple de líquid durant la mesura. Quan l'aire pugui entrar al procés, abordeu la font en lloc de tractar les lectures inestables només com un problema electrònic.
Seguiu la direcció del flux i els límits de funcionament indicats pel fabricant. Eviteu córrer contínuament per sobre del rang de cabal nominal i considereu la pulsació de la bomba on l'equip aigües amunt produeix un cabal molt variable.
Després de la instal·lació, verifiqueu la cadena de senyal i el mesurador en si: la sortida del sensor, l'escala de polsos, el factor K-, la configuració de la pantalla i la configuració del PLC o del totalitzador han de representar les mateixes unitats d'enginyeria.
Problemes comuns i què cal comprovar primer
| Símptoma | Causes probables | Primeres comprovacions |
|---|---|---|
| La lectura és inferior al previst | Lliscament intern, desgast, factor K- incorrecte o funcionament per sota del rang adequat | Comproveu el rang de cabal, la viscositat, el factor de calibratge i l'historial de servei |
| La lectura és inestable | Aire arrossegat, flux pulsatori o condicions de procés inestables | Inspeccioneu la línia de líquid i compareu la inestabilitat amb el funcionament de la bomba |
| Els rotors s'aturen o el flux es restringeix | Contaminació, viscositat excessiva o danys interns | Comproveu el filtre, la caiguda de pressió i la llibertat de moviment del rotor segons les instruccions de manteniment |
| La caiguda de pressió augmenta | Filador bloquejat, contaminació, viscositat més alta o cabal excessiu | Compareu la temperatura, la viscositat i el cabal actuals amb les condicions de funcionament normals |
| El volum mostrat és constantment incorrecte | Escalat incorrecte, factor K-o canvi de calibratge | Comproveu la configuració del pols abans de canviar el comptador mecànic |
Quan calgui el calibratge, utilitzeu un mètode de referència documentat i conserveu els resultats perquè els canvis es puguin comparar al llarg del temps. L'article del lloc acom calibrar un mesurador de cabalproporciona fons addicionals.
Preguntes freqüents
Un mesurador de cabal d'engranatge oval és un mesurador de desplaçament positiu?
Sí. Mesura el líquid aïllant i transferint repetidament volums definits a través d'una cambra de mesura, que és el principi fonamental de desplaçament positiu.
Un mesurador d'engranatges ovalats mesura el flux de massa?
No. La seva magnitud mesurada principal és el volum. El flux de massa requereix informació de densitat o una tecnologia dissenyada per mesurar la massa directament.
Per què s'utilitzen sovint comptadors d'engranatges ovals per al petroli?
Molts olis són nets i relativament viscosos, condicions que poden adaptar-se a la mesura del desplaçament positiu. L'elecció final encara depèn del rang de flux, la viscositat a la temperatura del procés, la caiguda de pressió, els materials i la precisió requerida.
La viscositat afecta la precisió?
Pot afectar el rendiment perquè la viscositat influeix en el lliscament intern i la pèrdua de pressió. Un líquid prim pot filtrar-se més fàcilment a través dels espais lliures interns, mentre que un líquid molt viscós pot requerir una pressió diferencial més gran per moure els rotors.
Un comptador d'engranatges ovalats necessita llargs recorreguts rectes de canonada?
El seu mesurament no depèn del desenvolupament d'un perfil de velocitat de la mateixa manera que ho fan molts metres-basats en velocitat, de manera que els requisits de recorregut-recte sovint són menys exigents. Encara s'han de seguir les instruccions d'instal·lació del model específic.
Per què és important un colador?
El comptador conté elements mòbils i espais lliures tancats. Els materials estrangers poden restringir la rotació, accelerar el desgast o canviar el rendiment de la mesura.
Quina informació s'ha de proporcionar abans de seleccionar un comptador?
Proporcioneu el fluid, la viscositat a la temperatura d'operació, el cabal mínim i màxim, la pressió, la temperatura, els requisits de connexió, els requisits de-material mullat, la sortida desitjada i l'objectiu de rendiment-de mesura.
Conclusió
El principi de funcionament del mesurador de cabal d'engranatge oval es basa en el desplaçament volumètric directe. Els rotors aïllen repetidament volums de líquid coneguts, els mouen per la cambra de mesura i converteixen la seva rotació en una indicació mecànica o senyal electrònic.
Aquest mecanisme explica tant els punts forts com els límits de la tecnologia. Els líquids viscosos nets poden ser adequats per a la mesura d'engranatges ovals, mentre que la contaminació, l'aire arrastrat, la pèrdua de pressió excessiva, els materials inadequats i el funcionament fora del rang de flux previst poden reduir el rendiment.
Per a la selecció, centreu-vos en la condició de funcionament completa en lloc d'una única especificació. Les propietats del fluid, la viscositat, el rang de cabal, la temperatura, la pressió, els materials, la sortida i els requisits de mesura s'han d'avaluar conjuntament. Quan aquests factors coincideixen amb el principi de desplaçament positiu, un comptador d'engranatges ovals pot proporcionar una solució pràctica per a la mesura volumètrica, el lot i el seguiment del procés.
