เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลของเหลววัดอัตราการไหลได้อย่างไร

ความแตกต่างมีความสำคัญเมื่อระบุอุปกรณ์สำหรับการตวง การผสม หรือการถ่ายโอนผลิตภัณฑ์ การอ่านปริมาตรที่ถูกต้องทางเทคนิคยังคงสามารถสร้างมวลรวมที่ไม่ถูกต้องได้ หากความหนาแน่นที่ใช้ในการคำนวณไม่ถูกต้อง

ความแตกต่างระหว่างการไหลของมวลและการไหลของปริมาตรคืออะไร?

อัตราการไหลของมวลอธิบายปริมาณวัสดุต่อหน่วยเวลาอัตราการไหลตามปริมาตรอธิบายพื้นที่ว่างต่อหน่วยเวลา โดยทั่วไป ลบ.ม./ชม. หรือ ลิตร/นาที สำหรับของเหลวแบบเฟสเดียว ความสัมพันธ์คือการไหลของมวล=ความหนาแน่น × การไหลเชิงปริมาตรที่สภาวะการทำงานเดียวกัน

มิเตอร์โบลิทาร์สามารถวัดการไหลของมวลโดยไม่ต้องจ่ายความหนาแน่นของกระบวนการที่สันนิษฐานแยกต่างหาก ในทางตรงกันข้าม เครื่องวัดอุลตร้าโซนิคแบบแม่เหล็กและแบบทรานสิทส่วนใหญ่จะวัดการไหลแบบปริมาตร อ่านการเปรียบเทียบการไหลของมวลกับการไหลของปริมาตรสำหรับความหมายที่กว้างขึ้นของการเลือกปริมาณหนึ่งมากกว่าอีกปริมาณหนึ่ง

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลของเหลวโบลิทาร์ทำงานอย่างไร

การสั่นสะเทือนและการเปลี่ยนเฟส

เซ็นเซอร์ Coriolis ประกอบด้วยหลอดหนึ่งหลอดขึ้นไปที่ขับเคลื่อนให้สั่นสะเทือนที่ความถี่ที่ควบคุม เมื่อของเหลวหยุดนิ่ง เซ็นเซอร์ปิ๊กอัพจะตรวจจับรูปแบบการสั่นสะเทือนอ้างอิง เมื่อมีการไหล ของเหลวที่กำลังเคลื่อนที่จะทำให้เกิดการตอบสนองต่อการบิดตัวเล็กน้อย ดังนั้นจุดที่อยู่ใกล้ทางเข้าและทางออกจึงไม่เคลื่อนที่ในเวลาเดียวกันทุกประการอีกต่อไป

เครื่องส่งสัญญาณจะวัดเฟสหรือความแตกต่างของเวลา และใช้การสอบเทียบของเครื่องมือเพื่อคำนวณการไหลของมวล เป็นการวัดผลกระทบทางกลของมวลที่เคลื่อนที่ แทนที่จะวัดความเร็วแล้วคูณด้วยความหนาแน่นโดยประมาณคำอธิบายของเอนเดรส+เฮาเซอร์เกี่ยวกับหลักการโบลิทาร์แสดงให้เห็นพฤติกรรมของท่อ FlowT จัดให้มีแยกต่างหากบทความหลักการทำงานของโบลิทาร์สำหรับผู้อ่านที่ต้องการรายละเอียดเพิ่มเติม

ความหนาแน่น อุณหภูมิ และปริมาตร

เครื่องมือโบลิทาร์จำนวนมากยังคำนวณความหนาแน่นจากความถี่เรโซแนนซ์ของท่อด้วย โดยมวลที่มีประสิทธิภาพของของเหลวภายในท่อจะส่งผลต่อการสั่นสะเทือนของท่อ การตรวจจับอุณหภูมิช่วยชดเชยการเปลี่ยนแปลงของความแข็งของท่อ จากนั้นเครื่องส่งสามารถดึงข้อมูลการไหลเชิงปริมาตรจากการไหลและความหนาแน่นของมวลที่วัดได้ ตัวแปรเหล่านี้จะพร้อมใช้งานเป็นเอาต์พุตหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับรุ่น

การวัดมวลโดยตรงมีประโยชน์เมื่อเครื่องชั่งสูตรหรือวัสดุระบุกิโลกรัมมากกว่าลิตร ข้อเสียอาจรวมถึงต้นทุนการซื้อ น้ำหนักเครื่องมือ การสูญเสียแรงดัน และความไวต่อสภาวะการสั่นสะเทือนหรือการกักเก็บก๊าซ ข้อเสียเหล่านี้ได้รับการตรวจสอบใน FlowTข้อดีและข้อจำกัดของโบลิทาร์การอภิปราย.

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลความร้อนวัดของเหลวได้อย่างไร

เซ็นเซอร์ของเหลวความร้อนแบบพิเศษจะวัดว่าของเหลวที่ไหลถ่ายเทความร้อนอย่างไร อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะรักษาความแตกต่างของอุณหภูมิหรือตรวจสอบว่าความร้อนที่ป้อนเข้ามาเปลี่ยนแปลงการกระจายของอุณหภูมิอย่างไร ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบ สัญญาณเซ็นเซอร์เกี่ยวข้องกับการไหลของมวลผ่านการสอบเทียบที่พัฒนาขึ้นสำหรับของเหลวที่ต้องการ

วิธีการนี้เกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับระบบการจ่ายสารแบบไหลต่ำและระบบห้องปฏิบัติการที่เลือก คุณสมบัติทางความร้อน รวมถึงความจุความร้อนและการนำความร้อนส่งผลต่อการตอบสนอง การเปลี่ยนของเหลวอื่นโดยไม่พิจารณาถึงการสอบเทียบจึงอาจให้ผลลัพธ์ที่ไม่ถูกต้องได้Bronkhorst อธิบายการตรวจจับความร้อนของของเหลวและความแตกต่างระหว่างแนวทางการดำเนินงานทั่วไป

อย่าถือว่ามิเตอร์มวลความร้อนของก๊าซเหมือนกับมิเตอร์ของเหลวตัวอย่างเช่น FlowT'sหมวดหมู่สินค้าการไหลของมวลความร้อนเน้นการใช้งานบริการก๊าซเป็นหลัก การใช้งานกับของเหลวต้องใช้แบบจำลองที่ออกแบบและระบุไว้อย่างชัดเจนสำหรับของเหลว โดยมีวัสดุเปียกและการสอบเทียบที่เหมาะสม

วิธีการคำนวณอัตราการไหลของมวลของเหลว

ในกรณีที่การไหลของมวลได้มาจากเครื่องวัดปริมาตร ให้ใช้:

การไหลของมวล (กก./ชม.)=ความหนาแน่น (กก./ลบ.ม.) × อัตราการไหลตามปริมาตร (ลบ.ม./ชม.)

สมมติว่าเส้นบรรจุของเหลว 5 ลบ.ม./ชม. และความหนาแน่นจริงที่สภาวะการทำงานคือ 950 กก./ลบ.ม. อัตราการไหลของมวลที่ถูกต้องคือ 4,750 กิโลกรัมต่อชั่วโมง หากตัวควบคุมสันนิษฐานว่า 1,000 กก./ลบ.ม. แทน จะรายงานว่า 5,000 กก./ชม.-250 กก./ชม. สูงเกินไป หรือประมาณ 5.3% เมื่อเทียบกับค่าที่ถูกต้อง

นี่เป็นการคำนวณตัวอย่าง ไม่ใช่ผลลัพธ์จากพืชที่วัดได้ มันแสดงให้เห็นว่าเหตุใดทั้งการวัดและหน่วยของมันจึงต้องอ้างอิงถึงเงื่อนไขที่เข้ากันได้ สำหรับความหนาแน่นที่แตกต่างกัน ความสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นทันทียังคงใช้ได้ แต่มวลรวมควรสะสมจากการวัดต่อเนื่อง แทนที่จะคำนวณจากสมมติฐานความหนาแน่นเดียว

การวัดมวลโดยตรงเทียบกับวิธีการตามปริมาตร

มิเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าจะคำนวณการไหลจากความเร็วของของเหลวในสนามแม่เหล็ก ไม่ต้องการความหนาแน่นในการรายงานปริมาตร แต่ความหนาแน่นมีความสำคัญหากโรงงานแปลงผลลัพธ์เป็นมวลในภายหลัง ดูมิเตอร์แม่เหล็กวัดการไหลอย่างไรและที่มีอยู่ช่วงเครื่องวัดการไหลของแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับการใช้งานของเหลวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่เหมาะสม

สำหรับท่อน้ำหรือท่อกระบวนการที่เข้ากันได้ที่มีอยู่ กเครื่องวัดอุลตร้าโซนิคแบบหนีบสามารถหลีกเลี่ยงการตัดเส้นได้ การอ่านปริมาตรยังคงต้องการข้อมูลความหนาแน่นที่ถูกต้องในการคำนวณมวล มีการกล่าวถึงความแตกต่างในการติดตั้งในการวัดแบบหนีบเทียบกับการวัดอัลตราโซนิกแบบอินไลน์.

อะไรทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดการไหลของมวลของเหลว

Zero Offset ที่การไหลต่ำ

การปรับค่าศูนย์โบลิทาร์เป็นการสร้างการอ้างอิงแบบไม่ไหลของเครื่องมือ มิเตอร์ควรเต็ม ของเหลวมีความเสถียร และหยุดการไหลจริงตามขั้นตอนของผู้ผลิต ศูนย์ที่ไม่ถูกต้องสามารถสร้างออฟเซ็ตที่ใกล้ค่าคงที่ซึ่งมีนัยสำคัญที่การไหลต่ำ

เพื่อเป็นตัวอย่าง สมมติว่าระบบอ่านค่าสูง 0.2 กก./ชม. เนื่องจากมีออฟเซ็ต ที่ 100 กก./ชม. ค่าคลาดเคลื่อนคือ 0.2% ที่ 10 กก./ชม. จะกลายเป็น 2% สิ่งนี้ไม่ได้อธิบายความถูกต้องของผู้ผลิตรายใดรายหนึ่ง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเหตุใดจึงต้องประเมินมิเตอร์ที่จุดปฏิบัติงานที่ต้องการต่ำสุด ไม่ใช่แค่ที่การไหลปกติเท่านั้น

ฟองแก๊สและการสั่นสะเทือน

ก๊าซที่กักขังสามารถเปลี่ยนการตอบสนองของท่อโบลิทาร์ และบิดเบือนความหนาแน่นหรือการอ่านค่าการไหลของมวล ผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับการกระจายของฟอง ความหนืด รูปแบบการไหล และการประมวลผลสัญญาณของเครื่องมือ บางรุ่นมีฟังก์ชันการไหลแบบสองเฟส สิ่งเหล่านี้ไม่สามารถสันนิษฐานได้สำหรับทุกรุ่นเอกสารไวท์เปเปอร์ทางเทคนิคของ Emerson เกี่ยวกับก๊าซที่กักตัวรายละเอียดข้อจำกัดของแอปพลิเคชันและความสำคัญของพฤติกรรมแบบฟองสบู่

การสั่นสะเทือนทางกลภายนอก ความเค้นของท่อ และการติดตั้งที่ไม่ดีอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของโบลิทาร์ได้เช่นกัน ยืนยันคำแนะนำในการติดตั้งก่อนเปลี่ยนการหน่วงสัญญาณหรือพยายามปรับค่าเป็นศูนย์

คุณสมบัติของของไหลและการติดตั้งไม่ตรงกัน

สำหรับมิเตอร์วัดความร้อนของเหลว การสอบเทียบของเหลวที่ไม่ถูกต้องอาจส่งผลต่อผลลัพธ์ได้ สำหรับมิเตอร์แม่เหล็ก ค่าการนำไฟฟ้าไม่เพียงพอหรือท่อที่เติมไม่ครบถ้วนอาจทำให้การวัดปริมาตรเชื่อถือได้ไม่ได้ สำหรับระบบอัลตราโซนิก ความหนาของผนังที่ไม่ถูกต้อง การมีเพศสัมพันธ์ของเซ็นเซอร์ที่ไม่ดี หรือฟองอากาศ อาจทำให้สัญญาณลดลงได้ ข้อผิดพลาดอาจอยู่ในแอปพลิเคชันมากกว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเครื่องส่งสัญญาณ

วิธีการเลือกวิธีการที่เหมาะสม

1. กำหนดเอาต์พุตที่ต้องการกระบวนการควบคุมเป็นกิโลกรัม ลิตร ความเข้มข้น หรือผลรวมของแบทช์หรือไม่ หลีกเลี่ยงการจ่ายเงินสำหรับการวัดมวลโดยตรงเมื่อปริมาตรเป็นไปตามหน้าที่แล้ว
2. กำหนดลักษณะของของเหลวบันทึกช่วงความหนาแน่น ความหนืด การนำไฟฟ้า อุณหภูมิ ความดัน ของแข็ง และก๊าซที่คาดว่าจะกักเก็บ สำหรับเครื่องมือระบายความร้อน ให้ระบุของเหลวหรือส่วนผสมที่แน่นอนที่ใช้ในการสอบเทียบ
3. ระบุช่วงการไหลทั้งหมดให้อัตราการไหลขั้นต่ำ ปกติ และสูงสุด ไม่ใช่แค่เส้นผ่านศูนย์กลางท่อเท่านั้น ตรวจสอบขีดจำกัดการไหลต่ำ พื้นฐานความถูกต้อง การสูญเสียแรงดัน และค่าความเสถียรเป็นศูนย์ใดๆ ของมิเตอร์ ที่คู่มือการเลือกการวัดการไหลอธิบายว่าสภาพการทำงานเหล่านี้ส่งผลต่อขนาดอย่างไร
4. เปรียบเทียบต้นทุนการติดตั้งและอายุการใช้งานการติดตั้งโบลิทาร์อาจทำให้ต้นทุนเริ่มต้นสูงขึ้นสำหรับการจ่ายสารตามมวล เครื่องวัดปริมาตรที่มีการป้อนความหนาแน่นที่เชื่อถือได้อาจเพียงพอสำหรับน้ำในกระบวนการที่มีความหนาแน่นสม่ำเสมอ รวมข้อกำหนดการปิดระบบ การเข้าถึงบริการ และค่าใช้จ่ายในการสอบเทียบ
5. ยืนยันห่วงโซ่การวัดหาก PLC คูณการไหลของปริมาตรด้วยความหนาแน่น ให้ตรวจสอบหน่วย อัตราการอัปเดต และขนาดสัญญาณ บทบาทของกเครื่องส่งสัญญาณการไหลและเอาท์พุทสำคัญเมื่อส่งผ่านค่าไปยังคอนโทรลเลอร์

ตัวอย่างการเลือกใช้งาน: การผสมผสานความหนาแน่นแบบแปรผัน

พิจารณากระบวนการผสมของเหลวสมมุติที่สูตรต้องใช้ความเข้มข้น 2,000 กิโลกรัมต่อชุด เมื่อส่วนผสมผสมกัน อุณหภูมิและองค์ประกอบจะเปลี่ยนไป ความหนาแน่นคงที่ที่ป้อนลงในเครื่องวัดปริมาตรอาจไม่เป็นตัวแทนของของเหลวอีกต่อไป มิเตอร์โบลิทาร์เป็นตัวเลือกเชิงตรรกะ เนื่องจากสามารถรวมมวลที่ถ่ายโอนโดยตรง โดยต้องยอมรับช่วงการไหล การสูญเสียแรงดัน และสภาพของเหลว

เครื่องวัดปริมาตรไม่เหมาะสมโดยอัตโนมัติ หากมีการตรวจวัดความหนาแน่นแบบอินไลน์ที่เชื่อถือได้ และระบบควบคุมกระบวนการรวมค่าที่ซิงโครไนซ์เข้าด้วยกันอย่างถูกต้อง มวลที่คำนวณจะสามารถตอบสนองความต้องการด้านความแม่นยำที่เหมาะสมได้ เปรียบเทียบความไม่แน่นอนทั้งหมดและต้นทุนการติดตั้งของการเตรียมการทั้งสอง อย่าถือว่าเซ็นเซอร์ที่มีราคาแพงกว่าจะให้ผลลัพธ์กระบวนการโดยรวมที่ดีกว่าเสมอไป สิ่งเหล่านี้เป็นเงื่อนไขสมมุติ ไม่ใช่การติดตั้งของลูกค้าที่รายงาน

วิธีเปรียบเทียบความแม่นยำและยืนยันผลลัพธ์

ตรวจสอบเสมอว่าข้อกำหนดระบุเป็นเปอร์เซ็นต์ของการอ่านหรือเต็มสเกล สำหรับเครื่องมือสมมติขนาดเต็ม 1,000 กก./ชม. ±0.5% ของขนาดเต็มจะสอดคล้องกับ ±5 กก./ชม. ที่อัตราการทำงาน 100 กก./ชม. เพียงอย่างเดียวจะเท่ากับ 5% ของการอ่านค่า ในทางตรงกันข้าม ±0.5% ของการอ่านสอดคล้องกับ ±0.5 กก./ชม. ที่จุดเดียวกัน ข้อกำหนดที่แท้จริงอาจเพิ่มความเสถียร การทำซ้ำ หรือข้อกำหนดอื่นๆ เป็นศูนย์

การสอบเทียบควรเปรียบเทียบผลการวัดที่สมบูรณ์กับการอ้างอิงที่เหมาะสมกับจุดไหลที่เกี่ยวข้อง สำหรับการไหลของมวลของเหลว วิธีกราวิเมตริกจะกำหนดมวลที่รวบรวมในช่วงเวลาที่วัดได้NIST อธิบายมาตรฐานการสอบเทียบกราวิเมตริกของเหลวในขณะที่ FlowT'sคำอธิบายการสอบเทียบการไหลของของเหลวครอบคลุมถึงข้อผิดพลาด การตรวจสอบย้อนกลับ และเอกสารประกอบ ตัวเลขความแม่นยำของโรงงานไม่สามารถทดแทนการตรวจสอบกระบวนการที่ติดตั้งได้

คำถามที่พบบ่อย

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็กสามารถรายงานการไหลของมวลได้หรือไม่

สามารถรายงานการไหลของมวลที่คำนวณได้เมื่อมีการส่งข้อมูลความหนาแน่นที่เชื่อถือได้ไปยังเครื่องส่งสัญญาณหรือระบบควบคุม เซ็นเซอร์หลักยังคงเป็นมิเตอร์วัดปริมาตร

Coriolis แม่นยำกว่าการไหลของมวลที่คำนวณได้เสมอไปหรือไม่?

ไม่ ประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับเครื่องมือเฉพาะ การสอบเทียบ สภาวะของกระบวนการ และความไม่แน่นอนของความหนาแน่น เปรียบเทียบความไม่แน่นอนโดยสมบูรณ์ภายใต้สภาวะการทำงานจริง แทนที่จะเปรียบเทียบหลักการวัดเพียงอย่างเดียว

มิเตอร์วัดการไหลของมวลความร้อนสามารถวัดของเหลวใดๆ ได้หรือไม่

ไม่ มีรุ่นของเหลวเฉพาะทางอยู่ แต่การตอบสนองต่อความร้อนขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของของเหลวและการสอบเทียบ ยืนยันความเข้ากันได้ของของเหลว ช่วงการทำงาน และความเข้ากันได้ของวัสดุเปียก

เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลของเหลวจำเป็นต้องใช้ท่อตรงหรือไม่?

ข้อกำหนดแตกต่างกัน โดยทั่วไปเครื่องวัดโบลิทาร์ขึ้นอยู่กับโปรไฟล์ความเร็วต้นน้ำน้อยกว่าเทคโนโลยีปริมาตรหลายชนิด แต่ความเค้นของท่อและการรองรับทางกลยังคงมีความสำคัญ ปฏิบัติตามคู่มือรุ่นที่แน่นอน

บทสรุป

การไหลของมวลของเหลวสามารถวัดได้โดยตรงโดยเทคโนโลยี Coriolis โดยอนุมานผ่านการตอบสนองความร้อนของของเหลวที่ปรับเทียบแล้ว หรือคำนวณจากปริมาตรและความหนาแน่นที่วัดได้ แนวทางที่ถูกต้องคือแนวทางที่ตรงตามข้อกำหนดของกระบวนการตลอดการไหลจริงและช่วงคุณสมบัติของของไหล

FlowT มีตัวเลือกการวัดแม่เหล็กไฟฟ้าและอัลตราโซนิกทางอุตสาหกรรม สิ่งเหล่านี้ไม่ควรนำเสนอเป็นเครื่องวัดมวลของเหลวโบลิทาร์โดยตรง สำหรับการประเมินโครงการส่งข้อกำหนดของเหลว ท่อ และการวัดค่าให้กับทีม FlowTและยืนยันว่าการวัดปริมาตรด้วยการแปลงความหนาแน่นมีความเหมาะสมหรือไม่