Ovaj princip rada čini tehnologiju posebno korisnom za čista ulja i druge viskozne tečnosti, ali isti unutrašnji zazori koji omogućavaju precizno pomeranje takođe stvaraju važna ograničenja. Viskoznost, kontaminacija, uvučeni zrak, habanje, brzina protoka i pad pritiska mogu utjecati na performanse u stvarnom-svijetu.
Sljedeći vodič objašnjava princip rada mjerača protoka s ovalnim zupčanikom od kretanja zupčanika do električnog izlaza, zatim pokazuje kako taj princip utječe na tačnost, prikladnost primjene, instalaciju i odabir mjerača.
Šta je mjerač protoka s ovalnim zupčanikom?
Mjerač protoka s ovalnim zupčanikom je instrument pozitivnog pomaka koji sadrži dva ovalna rotora unutar usko obrađene komore. Kako tečnost ulazi, diferencijalni pritisak na meraču uzrokuje okretanje rotora. Džepovi formirani između rotora i zida komore nose diskretne zapremine od ulaza do izlaza.
Ovisno o mehaničkom dizajnu, rotori mogu biti u direktnoj interakciji ili koristiti zaseban raspored sinhronizacije. Osnovni princip mjerenja je isti: svaki kompletan pokret odgovara predvidljivoj pomjerenoj zapremini.
Ovu vrstu instrumenta možete vidjeti na stranicamaopseg merača protoka zupčanikai specifičnokonfiguracija mjerača protoka s ovalnim zupčanikom.
Osnovni mehanizam je takođe dokumentovan u OMEGA-iTehnički priručnik za mjerač pomaka, koji opisuje ovalne rotore koji prenose preciznu zapreminu kroz mernu komoru tokom rotacije.
Kako radi mjerač protoka s ovalnim zupčanikom?
1. Tečnost ulazi u mernu komoru
Procesna tekućina ulazi u ulaz mjerača i stvara razliku tlaka između uzvodne i nizvodne strane rotora. Ovaj pritisak obezbeđuje mehaničku silu koja okreće zupčanike. Stoga mjerni elementi obično ne trebaju vanjski motor.
2. Definirani volumen je izoliran
Kako se jedan rotor udaljava od zida komore, između površine rotora i kućišta otvara se džep. Tečnost ispunjava taj prostor. Precizni unutrašnji zazori ograničavaju nekontrolisano curenje od ulaza do izlaza, tako da većina tečnosti prati predviđenu putanju istiskivanja.
Ovo je ključna razlika između merenja pozitivnog pomaka i inferencijalnih tehnologija: merač više puta rukuje fizički definisanom zapreminom umesto da prvo meri brzinu i pretvara tu vrednost u zapreminski protok.
3. Rotori prenose tečnost
Dva rotora nastavljaju da se okreću u sinhronizovanom nizu. Tečnost zarobljena oko spoljašnje strane svakog rotora nosi se prema izlazu dok se druga komora puni na ulazu.
Jedna važna stvar je da tačan broj događaja pomaka po okretu ovisi o geometriji mjerača. Stoga bi trebao proizaći iz podataka o dizajnu i kalibraciji proizvođača, a ne iz generičke pretpostavke o svim mjeračima ovalnog zupčanika.
4. Izmjereni volumen napušta mjerač
Kada napunjena komora dođe do nizvodne strane, njena tečnost se ispušta. Druga komora se već puni, tako da ponovljena rotacija zupčanika proizvodi gotovo kontinuirani prijenos diskretnih volumena tekućine.
5. Rotacija postaje upotrebljiv signal protoka
Mehaničko kretanje može pokretati lokalni registar ili biti detektirano elektronski. Elektronski mjerači mogu koristiti magnetni, Hall-efekat ili druge senzorske aranžmane za generiranje impulsa koji odgovaraju kretanju rotora.
Impulsni signal se može poslati na displej, PLC, batch kontroler ilitotalizator protoka. Prijemna elektronika koristi faktor mjerača za pretvaranje tih impulsa u akumulirani volumen i trenutni protok.
Kako se izračunavaju ukupni volumen i brzina protoka?
Osnovni odnos je jednostavan:
Ukupna zapremina=pomjerena zapremina po ciklusu mjerenja × broj ciklusa
Brzina protoka dodaje vremensku komponentu:
Brzina protoka=izmjerena zapremina ÷ proteklo vrijeme
Elektronski mjerači ovalnog zupčanika obično izražavaju ovaj odnos kroz K-faktor ili faktor mjerača, koji se često definira kao određeni broj impulsa po inženjerskoj jedinici zapremine. Kontroler koji broji te impulse može totalizirati tečnost, dok frekvencija impulsa pokazuje koliko brzo ta zapremina prolazi kroz mjerač.
Faktor K- ne treba tretirati kao proizvoljan univerzalni broj. Pripada određenom brojilu i njegovoj kalibraciji. Za mjerne sisteme gdje je tačnost bitna, koristite faktor koji je dostavljen ili utvrđen tokom kalibracije umjesto da ga izračunavate samo iz nominalnih dimenzija zupčanika.
NIST-ovo uputstvokalibracija mjerača protoka tekućineilustruje zašto su faktor mjerača i njegova nesigurnost dio kompletnog rezultata mjerenja. Za daljnji sadržaj web stranice na ovu temu, pogledajte vodič zametode kalibracije mjerača protoka tekućine i sljedivost.
Zašto je viskozitet bitan?
Viskoznost utječe na mjerenje ovalnog zupčanika na dva različita načina, a gledanje samo na jedan od njih može dovesti do lošeg odabira mjerača.
Prvo, neka tečnost može proći kroz male zazore između pokretnih i nepokretnih komponenti, a da nije u potpunosti predstavljena predviđenim ciklusom pomeranja. Ovo se općenito opisuje kao unutrašnje curenje ili klizanje. Kod vrlo rijetke tekućine, curenje kroz te zazore može postati značajnije, posebno pri malom protoku.
Kako se viskozitet povećava, protok kroz zazore je općenito ograničeniji. Ovo je jedan od razloga zašto mjerači pozitivnog pomaka mogu dobro raditi s viskoznim uljima i sličnim tekućinama.
Međutim, visoka viskoznost također povećava otpornost na kretanje. Za okretanje rotora može biti potrebno više diferencijalnog tlaka, a pad tlaka na mjeraču može porasti. Pri dovoljno visokoj viskoznosti, upotrebljivi maksimalni protok će možda morati da se smanji.
KOBOLD-ovo vodstvo daljemjerači protoka pozitivnog pomaka, na primjer, posebno napominje da visoko viskozne tekućine mogu zahtijevati smanjeni maksimalni protok kako bi se pad tlaka održao u prihvatljivom rasponu.
Praktična lekcija je da viskozitet nikada ne treba procjenjivati sam. Provjerite zajedno s protokom, dostupnim diferencijalnim tlakom, temperaturom procesa i veličinom mjerača.
Preciznost, ponovljivost i unutrašnje klizanje nisu ista stvar
Specifikacije mjerača protoka često koriste nekoliko pojmova koje je lako tretirati kao zamjenjive.
Preciznostopisuje koliko se naznačeni rezultat slaže sa referentnom ili prihvaćenom vrijednošću pod određenim uvjetima.
Ponovljivostopisuje koliko dosljedno instrument daje isti rezultat kada se mjerenje ponavlja pod istim uvjetima.
Mjerač može biti vrlo ponovljiv i još uvijek ima sistematsku grešku mjerenja. Kalibracija može da identifikuje i ispravi deo te sistematske razlike, ali ne eliminiše mehaničke probleme, neprikladne uslove rada ili promene svojstava procesa.
Za mjerač ovalnog zupčanika, nekoliko faktora zaslužuje posebnu pažnju.
Low Flow
Pri malom protoku, curenje kroz unutrašnje zazore postaje veće u odnosu na ukupnu količinu koja prolazi kroz mjerač. Čak i ako se apsolutno klizanje promijeni vrlo malo, njegov postotak izmjerene propusnosti može se povećati. Ovo pomaže da se objasni zašto donji kraj radnog opsega zaslužuje posebnu pažnju.
Primjene usmjerene na male količine bi stoga trebale biti usklađene s mjeračem veličine za stvarni radni raspon, a ne samo s priključkom cijevi. Stranice stranice su uključenezupčasti mjerači za niske brzine protokapružiti dodatni kontekst za ovu vrstu aplikacije.
Temperatura
Temperatura utiče na materijale merača, ali takođe menja i fluid. Ulje može biti znatno viskoznije tokom hladnog starta nego nakon što proces dostigne radnu temperaturu. Mjerač stoga može doživjeti različit pad tlaka i ponašanje klizanja u različitim točkama u istom proizvodnom ciklusu.
Nosite
Habanje površina rotora, ležajeva ili mjerne komore može promijeniti unutrašnje zazore. Veći zazori mogu promijeniti karakteristike curenja i na kraju promijeniti performanse mjerača. Zbog toga istorija kalibracije može biti korisna: postepena promena faktora brojila može ukazivati na više od problema sa elektronikom.
Entrained Air
Mjerač ovalnog zupčanika mjeri zapreminu koja zauzima njegovu mjernu komoru. Ako dio te komore sadrži plin umjesto predviđene tekućine, rotor se i dalje može kretati, a mjerač i dalje može registrirati pomjerenu zapreminu. Prikazani rezultat možda više ne predstavlja zapreminu tečnosti koju je operater nameravao da izmeri.
Gdje mjerači protoka s ovalnim zupčanikom rade dobro?
Najjače primjene općenito uključuju čiste tekućine gdje je direktno mjerenje zapremine korisno. Tipični primjeri uključuju ulje za podmazivanje, hidraulično ulje, gorivo, smolu, ljepilo, sirup, jestivo ulje i kompatibilne procesne kemikalije.
Tačan naziv tečnosti nije dovoljan da se aplikacija odobri. Njegov viskozitet na radnoj temperaturi, čistoća, hemijska kompatibilnost, pritisak, očekivani opseg protoka i dozvoljeni gubitak pritiska još uvek se moraju proveriti.
Tehnologija ovalnog zupčanika je također relevantna za sisteme za doziranje i kontrolu procesa{0}}jer ponovljeni volumetrijski pomaci proizvode signal koji se može zbrojiti ili izbrojati. Više primjera{2}}orijentisanih na aplikacije dostupno je u odjeljcima stranice namjerenje protoka zupčanika za kontrolu procesaiprimjene industrijskih mjerača protoka zupčanika.
Kada je mjerač ovalnog zupčanika loš izbor?
- Abrazivne ili{0}}tečnosti pune čestica:čvrste materije mogu oštetiti zatvorene unutrašnje površine ili ograničiti kretanje rotora.
- Procesi sa značajnim unesenim gasom:gas koji zauzima dio mjerne komore može poremetiti željeni rezultat tečnosti{0}}o zapremini.
- Sistemi sa vrlo ograničenim dostupnim diferencijalnim pritiskom:mehaničko pomicanje stvara gubitak tlaka, posebno kako se viskozitet i protok povećavaju.
- Hemijski nekompatibilne tečnosti:tijelo, rotori, zaptivke, ležajevi i druge vlažne komponente moraju biti kompatibilni sa procesnim medijem.
- Aplikacije koje zahtijevaju direktan protok mase:mjerač ovalnog zupčanika u osnovi mjeri volumen, a ne masu.
Ovalni zupčanik u odnosu na druge tehnologije mjerača protoka
| Tehnologija | Mjerna karakteristika | Tipičan razlog za razmatranje |
|---|---|---|
| Ovalni zupčanik | Merenje zapremine pozitivnog pomaka | Čiste viskozne tečnosti, doziranje i aplikacije sa malim{0}}protocima |
| Turbina | Mjerenje rotora u vezi sa{0}}brzinom | Čiste, relativno slobodno{0}}tekuće tečnosti gdje pritisak i uvjeti protoka odgovaraju mjeraču |
| Elektromagnetski | Mjerenje brzine na bazi elektromagnetne indukcije | Provodljive tečnosti, uključujući mnoge vode i hemijske procese |
| Coriolis | Direktno mjerenje masenog protoka | Procesi koji zahtevaju protok mase, informacije o gustini ili visoku sposobnost merenja u promenljivim uslovima fluida |
Ovo su opšte razlike, a ne univerzalna pravila selekcije. Čitaoci koji upoređuju tehnologije mogu pregledati straniceturbinski mjerači protoka, elektromagnetnih mjerača protokai vodič zaPrincip rada Coriolisovog mjerača protokaprije odabira metode mjerenja.
Kako odabrati mjerač protoka s ovalnim zupčanikom
Nemojte počinjati samo s promjerom cijevi. Počnite s procesom.
- Identifikujte tečnost.Zabilježite stvarni medij i, gdje je relevantno, njegov sastav ili koncentraciju.
- Odredite viskozitet na radnoj temperaturi.Ako se temperatura značajno promijeni, navedite raspon viskoznosti, a ne vrijednost jedne sobne{0}}temperature.
- Definirajte minimalni, normalni i maksimalni protok.Dimenzioniranje oko stvarnog radnog raspona pomaže u izbjegavanju loših performansi niskog-protoka ili prevelike brzine rotora.
- Provjerite tlak i raspoloživi diferencijalni tlak.Mjerač mora zadovoljiti sistemski tlak bez stvaranja neprihvatljivih gubitaka u procesu.
- Potvrdite temperaturne granice.Provjerite i mehaničke materijale i elektroniku.
- Provjerite kompatibilnost vlažnog{0}}materijala.Uključuje tijelo, rotore, brtve i druge komponente izložene tekućini.
- Odaberite željeni izlaz.Odlučite da li sistemu treba lokalna indikacija, impulsni izlaz, analogni prenos, totalizacija ili integracija sa kontrolerom.
- Definirajte potrebne performanse mjerenja.Odvojite stvarne zahtjeve za preciznošću od potreba za ponovljivošću ili jednostavnim{0}}praćenjem procesa.
Ako uslovi primjene nisu stabilni, definirajte najgori vjerodostojan radni slučaj umjesto da birate mjerač samo iz normalnih uslova.
Praksa instalacije i puštanja u rad
Držite zagađivače izvan mjerne komore. Obično se preporučuje odgovarajuća uzvodna cjedila kada mogu biti prisutne strane tvari. OMEGA-ina dokumentacija o ovalnom zupčaniku također upozorava da prljavština može oštetiti mehanizam i preporučuje da se mjerač polako puni umjesto da se podvrgava iznenadnom ispuštanju zraka.
Merač treba da ostane pun tečnosti tokom merenja. Tamo gdje zrak može ući u proces, obratite se izvoru radije nego tretirajte nestabilna očitavanja samo kao elektronski problem.
Pridržavajte se smjera protoka i radnih ograničenja koje je naveo proizvođač. Izbjegavajte neprekidan rad iznad nominalnog raspona protoka i razmotrite pulsiranje pumpe gdje oprema uzvodno proizvodi jako varirajući protok.
Nakon instalacije, provjerite signalni lanac kao i sam mjerač: izlaz senzora, pulsno skaliranje, K-faktor, konfiguracija ekrana i postavke PLC-a ili zbrojivača treba da predstavljaju iste inženjerske jedinice.
Uobičajeni problemi i šta prvo provjeriti
| Simptom | Vjerovatni uzroci | Prve provjere |
|---|---|---|
| Očitavanje je niže od očekivanog | Unutrašnje klizanje, istrošenost, netačan K-faktor ili rad ispod odgovarajućeg opsega | Provjerite opseg protoka, viskozitet, faktor kalibracije i servisnu istoriju |
| Čitanje je nestabilno | Uvučeni zrak, pulsirajući tok ili nestabilni procesni uvjeti | Pregledajte vod tečnosti i uporedite nestabilnost sa radom pumpe |
| Rotori se zaustavljaju ili protok postaje ograničen | Kontaminacija, preveliki viskozitet ili unutrašnja oštećenja | Provjerite sito, pad tlaka i slobodu kretanja rotora prema uputama za održavanje |
| Pad pritiska se povećava | Začepljeno cjedilo, kontaminacija, veći viskozitet ili prekomjeran protok | Uporedite trenutnu temperaturu, viskozitet i protok sa normalnim radnim uslovima |
| Prikazana jačina zvuka je konstantno pogrešna | Neispravno skaliranje, K-faktor ili pomak kalibracije | Provjerite konfiguraciju impulsa prije promjene mehaničkog mjerača |
Kada je potrebna kalibracija, koristite dokumentiranu referentnu metodu i sačuvajte rezultate kako bi se promjene mogle upoređivati tokom vremena. Članak na stranicikako kalibrirati mjerač protokapruža dodatnu pozadinu.
Često postavljana pitanja
Da li je mjerač protoka s ovalnim zupčanikom mjerač pozitivnog pomaka?
Da. On mjeri tečnost tako što više puta izoluje i prenosi definisane zapremine kroz mernu komoru, što je osnovni princip pozitivnog pomeranja.
Da li mjerač ovalnog zupčanika mjeri maseni protok?
Ne. Njegova primarna mjerena veličina je zapremina. Protok mase zahtijeva informacije o gustini ili tehnologiju dizajniranu za direktno mjerenje mase.
Zašto se mjerači ovalnog zupčanika često koriste za ulje?
Mnoga ulja su čista i relativno viskozna, uslovi koji mogu odgovarati pozitivnom mjerenju pomaka. Konačni izbor i dalje zavisi od opsega protoka, viskoznosti na temperaturi procesa, pada pritiska, materijala i zahtevane tačnosti.
Da li viskozitet utiče na tačnost?
To može uticati na performanse jer viskoznost utiče na unutrašnje klizanje i gubitak pritiska. Tanka tečnost može lakše da curi kroz unutrašnje zazore, dok visoko viskozna tečnost može zahtevati veći diferencijalni pritisak da pomeri rotore.
Da li mjeraču ovalnog zupčanika trebaju dugi ravne cijevi?
Njegovo mjerenje ne zavisi od razvijanja profila brzine na isti način na koji to rade mnogi mjerači{0}}bazirani na brzini, tako da su zahtjevi za ravno{1}}obrzinom često manje zahtjevni. I dalje se treba pridržavati uputstava za instalaciju za određeni model.
Zašto je važno cjedilo?
Brojilo sadrži pokretne elemente i bliske zazore. Strani materijal može ograničiti rotaciju, ubrzati habanje ili promijeniti performanse mjerenja.
Koje informacije treba dati prije odabira mjerača?
Navedite tekućinu, viskozitet na radnoj temperaturi, minimalni i maksimalni protok, pritisak, temperaturu, zahtjeve za povezivanje, zahtjeve za vlažnim{0}}materijalima, željeni učinak i cilj mjerenja{1}}.
Zaključak
Princip rada mjerača protoka s ovalnim zupčanikom temelji se na direktnom volumetrijskom pomaku. Rotori više puta izoluju poznate zapremine tečnosti, pomeraju ih kroz mernu komoru i pretvaraju njihovu rotaciju u mehaničku indikaciju ili elektronski signal.
Taj mehanizam objašnjava i prednosti i ograničenja tehnologije. Čiste viskozne tečnosti mogu biti pogodne za merenje ovalnog zupčanika, dok kontaminacija, uvučeni vazduh, preveliki gubitak pritiska, neprikladni materijali i rad izvan predviđenog opsega protoka mogu da smanje performanse.
Za odabir, fokusirajte se na kompletan radni uvjet, a ne na jednu specifikaciju. Svojstva fluida, viskozitet, opseg protoka, temperaturu, pritisak, materijale, izlaz i zahtjeve mjerenja treba procijeniti zajedno. Kada se ti faktori poklapaju s principom pozitivnog pomaka, mjerač ovalnog zupčanika može pružiti praktično rješenje za volumetrijsko mjerenje, doziranje i praćenje procesa.
