Sự khác biệt rất quan trọng khi xác định thiết bị định lượng, pha trộn hoặc vận chuyển sản phẩm. Việc đọc thể tích đúng về mặt kỹ thuật vẫn có thể tạo ra tổng khối lượng không chính xác nếu mật độ được sử dụng trong phép tính sai.
Sự khác biệt giữa dòng chảy khối lượng và dòng chảy khối lượng là gì?
Tốc độ dòng chảy lớnmô tả số lượng vật liệu trên một đơn vị thời gian.Tốc độ dòng chảy thể tíchmô tả không gian bị chiếm dụng trên một đơn vị thời gian, thường là m³/h hoặc L/min. Đối với chất lỏng một pha, mối quan hệ là mật độ dòng khối=× dòng thể tích ở cùng điều kiện vận hành.
Máy đo Coriolis có thể đo lưu lượng khối lượng mà không cần cung cấp mật độ quy trình giả định riêng biệt. Ngược lại, hầu hết các máy đo siêu âm từ tính và thời gian chuyển tiếp đều đo lưu lượng thể tích. Đọcso sánh lưu lượng khối lượng và lưu lượng khối lượngvì ý nghĩa rộng hơn của việc chọn đại lượng này thay vì đại lượng kia.
Máy đo lưu lượng khối chất lỏng Coriolis hoạt động như thế nào
Rung và dịch pha
Cảm biến Coriolis chứa một hoặc nhiều ống được điều khiển để rung ở tần số được kiểm soát. Khi chất lỏng đứng yên, cảm biến đón sẽ phát hiện kiểu rung tham chiếu. Với dòng chảy, chất lỏng chuyển động gây ra phản ứng xoắn nhỏ, do đó các điểm gần đầu vào và đầu ra không còn chuyển động cùng một lúc.
Máy phát đo độ lệch pha hoặc thời gian này và sử dụng hiệu chuẩn của thiết bị để tính toán lưu lượng khối. Nó đo tác dụng cơ học của khối lượng chuyển động, thay vì đo vận tốc và nhân với mật độ ước tính.Giải thích của Endress+Hauser về nguyên lý Coriolisminh họa hành vi của ống. FlowT cung cấp một cách riêng biệtBài viết về nguyên lý làm việc của Coriolisdành cho bạn đọc cần chi tiết hơn.
Mật độ, nhiệt độ và khối lượng
Nhiều thiết bị Coriolis cũng tính toán mật độ từ tần số cộng hưởng của ống: khối lượng hiệu dụng của chất lỏng bên trong ống ảnh hưởng đến cách nó dao động. Cảm biến nhiệt độ giúp bù đắp những thay đổi về độ cứng của ống. Sau đó, máy phát có thể lấy lưu lượng thể tích từ lưu lượng khối lượng và mật độ đo được. Việc các biến này có sẵn làm đầu ra hay không phụ thuộc vào mô hình.
Đo khối lượng trực tiếp rất hữu ích khi cân bằng công thức hoặc nguyên liệu chỉ định kilôgam thay vì lít. Nhược điểm của nó có thể bao gồm chi phí mua, trọng lượng của thiết bị, tổn thất áp suất và độ nhạy cảm với các điều kiện rung động hoặc khí cuốn theo nhất định. Những sự đánh đổi này được kiểm tra trong FlowT'sƯu điểm và hạn chế của Corioliscuộc thảo luận.
Máy đo lưu lượng khối nhiệt đo chất lỏng như thế nào
Cảm biến chất lỏng nhiệt chuyên dụng đo cách chất lỏng chảy vận chuyển nhiệt. Tùy thuộc vào thiết kế, thiết bị điện tử duy trì chênh lệch nhiệt độ hoặc theo dõi cách lượng nhiệt đầu vào làm thay đổi sự phân bố nhiệt độ. Tín hiệu cảm biến có liên quan đến lưu lượng khối lượng thông qua việc hiệu chuẩn được phát triển cho chất lỏng dự định.
Phương pháp này đặc biệt phù hợp với các hệ thống phòng thí nghiệm và định lượng dòng chảy thấp được lựa chọn. Các đặc tính nhiệt - bao gồm nhiệt dung và độ dẫn nhiệt - ảnh hưởng đến phản ứng. Do đó, việc thay thế một chất lỏng khác mà không cân nhắc việc hiệu chuẩn có thể tạo ra kết quả không chính xác.Bronkhorst giải thích cảm biến nhiệt chất lỏngvà sự khác biệt giữa các phương pháp điều hành chung.
Không coi máy đo khối lượng nhiệt khí như máy đo chất lỏng.Ví dụ: FlowTdanh mục sản phẩm dòng nhiệtchủ yếu giải quyết các ứng dụng dịch vụ gas. Ứng dụng chất lỏng yêu cầu một mô hình được thiết kế và chỉ định rõ ràng cho chất lỏng, với vật liệu làm ướt và hiệu chuẩn phù hợp.
Cách tính tốc độ dòng khối chất lỏng
Khi lưu lượng khối lượng được tính từ đồng hồ đo thể tích, hãy sử dụng:
Lưu lượng lớn (kg/h)=mật độ (kg/m³) × lưu lượng thể tích (m³/h)
Giả sử một dòng mang 5 m³/h chất lỏng và mật độ thực tế của nó ở điều kiện vận hành là 950 kg/m³. Lưu lượng khối lượng chính xác là 4.750 kg/h. Thay vào đó, nếu bộ điều khiển giả định 1.000 kg/m³ thì nó sẽ báo cáo mức quá cao là 5.000 kg/h-250 kg/h hoặc xấp xỉ 5,3% so với giá trị chính xác.
Đây là tính toán minh họa, không phải kết quả đo đạc thực vật. Nó cho thấy tại sao cả phép đo và đơn vị của chúng đều phải đề cập đến các điều kiện tương thích. Đối với mật độ khác nhau, mối quan hệ tức thời vẫn có hiệu lực, nhưng tổng khối lượng phải được tích lũy từ các phép đo liên tiếp thay vì tính toán từ một giả định mật độ duy nhất.
Đo khối lượng trực tiếp so với các phương pháp dựa trên thể tích
| Công nghệ | Số lượng đo | Khi nào cần xem xét nó | Giới hạn quan trọng |
|---|---|---|---|
| coriolis | Khối lượng trực tiếp; thường xuyên mật độ | Trộn theo khối lượng, mật độ khác nhau | Chi phí, tổn thất áp suất, khí và điều kiện cơ học |
| Nhiệt chất lỏng chuyên dụng | Phản ứng truyền nhiệt được hiệu chỉnh mang lại lưu lượng lớn | Dòng chất lỏng thấp thích hợp | Tính chất nhiệt và hiệu chuẩn cụ thể của chất lỏng |
| Điện từ | Lưu lượng thể tích | Chất lỏng dẫn điện, đủ thể tích hoặc mật độ đáng tin cậy có sẵn | Yêu cầu độ dẫn điện đầy đủ và đường ống đầy đủ |
| siêu âm kẹp | Thông thường lưu lượng thể tích | Dây chuyền trang bị thêm với điều kiện âm thanh phù hợp | Tính chất đường ống, bọt khí, tình trạng toàn đường ống |
Máy đo điện từ tính toán dòng chảy từ vận tốc chất lỏng trong từ trường. Nó không cần mật độ để báo cáo khối lượng, nhưng mật độ rất quan trọng nếu sau đó nhà máy chuyển đổi kết quả thành khối lượng. Nhìn thấyđồng hồ từ tính đo lưu lượng như thế nàovà có sẵnphạm vi đo lưu lượng điện từcho các ứng dụng chất lỏng dẫn điện thích hợp.
Đối với đường ống dẫn nước hiện có hoặc đường ống xử lý tương thích,máy đo siêu âm dạng kẹpcó thể tránh cắt dòng. Việc đọc thể tích của nó vẫn cần mật độ đầu vào hợp lệ để tính khối lượng. Sự khác biệt về cài đặt được thảo luận trongĐo siêu âm kẹp và đo siêu âm nội tuyến.
Nguyên nhân gây ra lỗi đo lưu lượng khối chất lỏng?
Bù đắp bằng 0 ở lưu lượng thấp
Điều chỉnh điểm 0 Coriolis thiết lập tham chiếu không có dòng chảy của thiết bị. Đồng hồ phải đầy, chất lỏng ổn định và dòng thực tế dừng lại, theo quy trình của nhà sản xuất. Số 0 không chính xác có thể tạo ra độ lệch gần như không đổi và trở nên đáng kể khi lưu lượng thấp.
Để minh họa, giả sử một hệ thống ghi tốc độ cao 0,2 kg/h do có độ lệch. Ở tốc độ 100 kg/h, sai số là 0,2%; ở mức 10 kg/h, nó trở thành 2%. Điều này không mô tả độ chính xác của một nhà sản xuất cụ thể. Nó cho thấy tại sao đồng hồ phải được đánh giá ở điểm vận hành yêu cầu thấp nhất chứ không chỉ ở lưu lượng bình thường.
Bong bóng khí và rung động
Khí cuốn theo có thể làm thay đổi phản ứng của ống Coriolis và làm sai lệch mật độ hoặc số đo lưu lượng khối. Kết quả phụ thuộc vào sự phân bố bong bóng, độ nhớt, chế độ dòng chảy và quá trình xử lý tín hiệu của thiết bị. Một số mô hình bao gồm chức năng dòng hai pha; những điều này không thể được giả định cho mọi mô hình.Sách trắng kỹ thuật của Emerson về khí cuốn theochi tiết các hạn chế của ứng dụng và tầm quan trọng của hành vi bong bóng.
Rung động cơ học bên ngoài, ứng suất trong đường ống và khả năng lắp đặt kém cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của Coriolis. Xác nhận hướng dẫn cài đặt trước khi thay đổi mức giảm tín hiệu hoặc thử điều chỉnh mức 0.
Đặc tính chất lỏng và cài đặt không phù hợp
Đối với đồng hồ đo chất lỏng nhiệt, việc hiệu chuẩn chất lỏng không chính xác có thể ảnh hưởng đến kết quả. Đối với máy đo từ tính, độ dẫn điện không đủ hoặc đường ống được nạp không đầy đủ có thể cản trở việc đo thể tích đáng tin cậy. Đối với hệ thống siêu âm, độ dày thành ống không chính xác, khả năng ghép nối cảm biến kém hoặc bọt khí có thể làm suy giảm tín hiệu. Lỗi có thể nằm ở ứng dụng chứ không phải ở thiết bị điện tử của máy phát.
Làm thế nào để chọn đúng phương pháp
- Xác định đầu ra cần thiết.Quá trình này có được kiểm soát bằng kilôgam, lít, nồng độ hoặc tổng số mẻ không? Tránh trả tiền đo khối lượng trực tiếp khi khối lượng đã đáp ứng yêu cầu.
- Đặc trưng chất lỏng.Ghi lại phạm vi mật độ, độ nhớt, độ dẫn điện, nhiệt độ, áp suất, chất rắn và khí cuốn theo dự kiến. Đối với dụng cụ nhiệt, xác định chính xác chất lỏng hoặc hỗn hợp được sử dụng để hiệu chuẩn.
- Chỉ định toàn bộ phạm vi dòng chảy.Cung cấp lưu lượng tối thiểu, bình thường và tối đa, không chỉ đường kính ống. Xem lại giới hạn lưu lượng thấp, cơ sở chính xác, tổn thất áp suất và bất kỳ thuật ngữ nào về độ ổn định bằng 0 của đồng hồ. cáchướng dẫn lựa chọn đo lưu lượnggiải thích các điều kiện hoạt động này ảnh hưởng như thế nào đến kích thước.
- So sánh chi phí lắp đặt và vòng đời.Việc lắp đặt Coriolis có thể biện minh cho chi phí ban đầu cao hơn cho việc định lượng theo khối lượng. Một máy đo thể tích có mật độ đầu vào đáng tin cậy có thể đủ cho nước xử lý có mật độ ổn định. Bao gồm các yêu cầu tắt máy, truy cập dịch vụ và chi phí hiệu chuẩn.
- Xác nhận chuỗi đo lường.Nếu PLC nhân lưu lượng âm lượng theo mật độ, hãy kiểm tra đơn vị, tốc độ cập nhật và tỷ lệ tín hiệu. Vai trò của mộtmáy phát lưu lượng và đầu ra của nóvấn đề khi truyền giá trị cho bộ điều khiển.
Ví dụ về lựa chọn đã hoạt động: Sự pha trộn mật độ thay đổi
Hãy xem xét một quy trình trộn chất lỏng giả định trong đó công thức yêu cầu 2.000 kg chất cô đặc mỗi mẻ. Khi các thành phần trộn lẫn, nhiệt độ và thành phần thay đổi, do đó mật độ cố định được nhập vào đồng hồ đo thể tích có thể không còn đại diện cho chất lỏng nữa. Máy đo Coriolis là một ứng cử viên hợp lý vì nó trực tiếp tính tổng khối lượng được truyền, miễn là phạm vi dòng chảy, tổn thất áp suất và điều kiện chất lỏng của nó có thể chấp nhận được.
Máy đo thể tích không hẳn là không phù hợp. Nếu có sẵn phép đo mật độ nội tuyến đáng tin cậy và hệ thống điều khiển quá trình kết hợp các giá trị được đồng bộ hóa một cách chính xác thì khối lượng tính toán có thể đáp ứng yêu cầu về độ chính xác thích hợp. So sánh tổng độ không chắc chắn và chi phí lắp đặt của cả hai phương án; đừng cho rằng cảm biến đắt tiền hơn luôn tạo ra kết quả quá trình tổng thể tốt hơn. Đây là những điều kiện giả định, không phải là cài đặt được khách hàng báo cáo.
Cách so sánh độ chính xác và xác minh kết quả
Luôn kiểm tra xem thông số kỹ thuật có được nêu dưới dạng phần trăm số đọc hay tỷ lệ đầy đủ hay không. Đối với thiết bị đo toàn thang đo giả định là 1.000 kg/h, ±0,5% của toàn thang đo tương ứng với ±5 kg/h. Ở tốc độ vận hành 100 kg/h, riêng con số đó đã tương đương với 5% số đọc. Ngược lại, ±0,5% số đọc tương ứng với ±0,5 kg/h tại cùng một điểm. Thông số kỹ thuật thực tế có thể thêm độ ổn định bằng 0, độ lặp lại hoặc các điều khoản khác.
Việc hiệu chuẩn phải so sánh kết quả đo hoàn chỉnh với tham chiếu phù hợp trên các điểm lưu lượng liên quan. Đối với dòng khối chất lỏng, phương pháp trọng lượng xác định khối lượng thu được trong thời gian đo.NIST mô tả một tiêu chuẩn hiệu chuẩn trọng lượng chất lỏng, trong khi FlowT'sgiải thích hiệu chuẩn dòng chất lỏngbao gồm lỗi, truy xuất nguồn gốc và tài liệu. Con số chính xác của nhà máy không thể thay thế cho việc xác minh quy trình đã cài đặt.
Câu hỏi thường gặp
Máy đo lưu lượng từ có thể báo cáo lưu lượng khối không?
Nó có thể báo cáo lưu lượng khối lượng được tính toán khi thông tin mật độ đáng tin cậy được cung cấp cho máy phát hoặc hệ thống điều khiển. Cảm biến chính vẫn là một máy đo thể tích.
Coriolis có luôn chính xác hơn lưu lượng khối được tính toán không?
Không. Hiệu suất phụ thuộc vào thiết bị cụ thể, hiệu chuẩn, điều kiện quy trình và độ không đảm bảo về mật độ. So sánh độ không đảm bảo đo hoàn toàn trong điều kiện vận hành thực tế thay vì chỉ nguyên tắc đo lường.
Máy đo lưu lượng khối nhiệt có thể đo được bất kỳ chất lỏng nào không?
Không. Hiện có các mẫu chất lỏng chuyên dụng nhưng phản ứng nhiệt của chúng phụ thuộc vào đặc tính chất lỏng và hiệu chuẩn. Xác nhận chất lỏng được phê duyệt, phạm vi hoạt động và khả năng tương thích của vật liệu ướt.
Đồng hồ đo lưu lượng khối chất lỏng có cần ống thẳng không?
Yêu cầu khác nhau. Đồng hồ đo Coriolis thường phụ thuộc ít hơn vào đặc tính vận tốc ngược dòng so với nhiều công nghệ đo thể tích, nhưng ứng suất đường ống và hỗ trợ cơ học vẫn còn quan trọng. Thực hiện theo hướng dẫn sử dụng mô hình chính xác.
Phần kết luận
Lưu lượng khối chất lỏng có thể được đo trực tiếp bằng công nghệ Coriolis, được suy ra thông qua phản ứng nhiệt chất lỏng đã hiệu chuẩn hoặc được tính toán từ thể tích và mật độ đo được. Cách tiếp cận phù hợp là cách tiếp cận đáp ứng được yêu cầu của quy trình trong toàn bộ dòng chảy thực tế và phạm vi đặc tính chất lỏng của nó.
FlowT cung cấp các tùy chọn đo điện từ và siêu âm công nghiệp; những thiết bị này không nên được trình bày dưới dạng máy đo khối lượng chất lỏng Coriolis trực tiếp. Để đánh giá dự án,gửi cho nhóm FlowT các yêu cầu về chất lỏng, đường ống và đo lường của bạnvà xác nhận xem phép đo thể tích bằng chuyển đổi mật độ có phù hợp hay không.
