Ta zasada działania sprawia, że technologia ta jest szczególnie użyteczna w przypadku czystych olejów i innych lepkich cieczy, ale te same luzy wewnętrzne, które umożliwiają dokładne przemieszczanie, również stwarzają istotne ograniczenia. Lepkość, zanieczyszczenie, porywane powietrze, zużycie, natężenie przepływu i spadek ciśnienia mogą mieć wpływ na rzeczywistą wydajność-.
Poniższy przewodnik wyjaśnia zasadę działania przepływomierza z przekładnią owalną od ruchu kół zębatych do sygnału wyjściowego, a następnie pokazuje, w jaki sposób zasada ta wpływa na dokładność, przydatność zastosowania, instalację i dobór przepływomierza.
Co to jest przepływomierz z przekładnią owalną?
Przepływomierz z przekładnią owalną jest przyrządem wyporowym zawierającym dwa owalne wirniki wewnątrz ściśle obrobionej komory. Gdy ciecz wpływa, różnica ciśnień na mierniku powoduje obrót wirników. Kieszenie utworzone pomiędzy wirnikami a ścianą komory przenoszą oddzielne objętości od wlotu do wylotu.
W zależności od konstrukcji mechanicznej wirniki mogą ze sobą współdziałać bezpośrednio lub wykorzystywać oddzielny układ synchronizacji. Podstawowa zasada pomiaru jest taka sama: każdy pełny ruch odpowiada przewidywalnej przemieszczonej objętości.
Tego typu instrument można zobaczyć na stroniezakres przepływomierza przekładniowegoi konkretnyKonfiguracja przepływomierza z owalną przekładnią.
Podstawowy mechanizm jest również udokumentowany w OMEGACHinstrukcja techniczna miernika wyporu dodatniego, który opisuje owalne wirniki przenoszące podczas obrotu precyzyjną objętość przez komorę pomiarową.
Jak działa przepływomierz z przekładnią owalną?
1. Ciecz wpływa do komory pomiarowej
Ciecz procesowa wpływa do wlotu miernika i wytwarza różnicę ciśnień pomiędzy górną i dolną stroną wirników. Ciśnienie to zapewnia siłę mechaniczną, która obraca koła zębate. Dlatego elementy pomiarowe zwykle nie wymagają zewnętrznego silnika.
2. Zdefiniowana objętość jest izolowana
W miarę oddalania się jednego rotora od ściany komory, pomiędzy powierzchnią rotora a obudową otwiera się kieszeń. Ciecz wypełnia tę przestrzeń. Precyzyjne luzy wewnętrzne ograniczają niekontrolowany wyciek od wlotu do wylotu, dzięki czemu większość cieczy podąża zamierzoną ścieżką wyporu.
Na tym polega kluczowa różnica między pomiarem wyporu a technologiami wnioskowania: miernik wielokrotnie obsługuje fizycznie określoną objętość, zamiast najpierw mierzyć prędkość i przekształcać tę wartość na przepływ objętościowy.
3. Wirniki przenoszą ciecz
Obydwa rotory obracają się dalej w zsynchronizowanej sekwencji. Ciecz uwięziona na zewnątrz każdego rotora jest kierowana w stronę wylotu, podczas gdy inna komora wypełnia się na wlocie.
Ważną kwestią jest to, że dokładna liczba przemieszczeń na obrót zależy od geometrii licznika. Powinien zatem wynikać z danych projektowych i kalibracyjnych producenta, a nie z ogólnego założenia dotyczącego wszystkich mierników z przekładnią owalną.
4. Zmierzona objętość opuszcza miernik
Gdy napełniona komora dotrze do strony wylotowej, jej ciecz zostanie usunięta. Inna komora już się napełnia, więc powtarzane obroty przekładni powodują niemal ciągły transfer odrębnych objętości cieczy.
5. Rotacja staje się użytecznym sygnałem przepływu
Ruch mechaniczny może napędzać lokalny rejestr lub być wykrywany elektronicznie. Mierniki elektroniczne mogą wykorzystywać magnes,-efekt Halla lub inne układy czujnikowe do generowania impulsów odpowiadających ruchowi wirnika.
Sygnał impulsowy może zostać wysłany do wyświetlacza, sterownika PLC, sterownika wsadowego lublicznik przepływu. Elektronika odbiorcza wykorzystuje współczynnik licznika do konwersji tych impulsów na skumulowaną objętość i chwilowe natężenie przepływu.
Jak obliczana jest całkowita objętość i natężenie przepływu?
Podstawowa zależność jest prosta:
Całkowita objętość=przemieszczona objętość na cykl pomiarowy × liczba cykli
Natężenie przepływu dodaje składnik czasu:
Natężenie przepływu=zmierzona objętość ÷ czas, który upłynął
Elektroniczne mierniki z przekładnią owalną zwykle wyrażają tę zależność za pomocą współczynnika K- lub współczynnika licznika, często definiowanego jako pewna liczba impulsów na inżynierską jednostkę objętości. Sterownik zliczający te impulsy może zsumować ciecz, a częstotliwość impulsów wskazuje, jak szybko ta objętość przechodzi przez licznik.
Współczynnika K- nie należy traktować jako dowolnej liczby uniwersalnej. Należy ona do konkretnego miernika i jego kalibracji. W przypadku systemów pomiarowych, w których liczy się dokładność, należy zastosować współczynnik dostarczony lub ustalony podczas kalibracji, zamiast obliczać go na podstawie samych nominalnych wymiarów przekładni.
Wytyczne NIST dotkalibracja przepływomierza cieczyilustruje, dlaczego współczynnik miernika i jego niepewność są częścią pełnego wyniku pomiaru. Dalsze treści witryny na ten temat można znaleźć w przewodnikumetody kalibracji i identyfikowalność przepływomierzy cieczy.
Dlaczego lepkość ma znaczenie?
Lepkość wpływa na pomiar kół owalnych na dwa różne sposoby i patrzenie tylko na jeden z nich może prowadzić do złego wyboru miernika.
Po pierwsze, pewna ilość cieczy może przedostać się przez małe odstępy pomiędzy ruchomymi i nieruchomymi elementami, nie będąc w pełni odzwierciedlona w zamierzonym cyklu przemieszczania. Jest to ogólnie opisywane jako wewnętrzny wyciek lub poślizg. W przypadku bardzo rzadkiej cieczy wyciek przez te szczeliny może stać się bardziej znaczący, szczególnie przy niskim przepływie.
Wraz ze wzrostem lepkości przepływ przez szczeliny jest na ogół bardziej ograniczony. Jest to jeden z powodów, dla których mierniki wyporowe dobrze sprawdzają się w przypadku lepkich olejów i podobnych cieczy.
Jednak wysoka lepkość zwiększa również opory ruchu. Do obracania wirników może być wymagana większa różnica ciśnień, a spadek ciśnienia na mierniku może wzrosnąć. Przy wystarczająco wysokiej lepkości może zaistnieć konieczność zmniejszenia maksymalnego użytecznego przepływu.
Wytyczne firmy KOBOLD dotprzepływomierze wyporowena przykład wyraźnie zauważa, że płyny o dużej lepkości mogą wymagać zmniejszonego maksymalnego przepływu, aby utrzymać spadek ciśnienia w dopuszczalnym zakresie.
Praktyczna lekcja jest taka, że lepkości nigdy nie należy oceniać samodzielnie. Sprawdź to łącznie z natężeniem przepływu, dostępną różnicą ciśnień, temperaturą procesu i rozmiarem miernika.
Dokładność, powtarzalność i poślizg wewnętrzny to nie to samo
W specyfikacjach przepływomierzy często używa się kilku terminów, które można łatwo traktować jako zamienne.
Dokładnośćopisuje, jak bardzo wskazany wynik zgadza się z wartością referencyjną lub akceptowaną w określonych warunkach.
Powtarzalnośćopisuje, jak konsekwentnie przyrząd generuje ten sam wynik, gdy pomiar jest powtarzany w tych samych warunkach.
Miernik może charakteryzować się wysoką powtarzalnością, a jednocześnie wykazywać systematyczny błąd pomiaru. Kalibracja może zidentyfikować i skorygować część tej systematycznej różnicy, ale nie eliminuje problemów mechanicznych, nieodpowiednich warunków pracy lub zmieniających się właściwości procesu.
W przypadku owalnego miernika zębatego na szczególną uwagę zasługuje kilka czynników.
Niski przepływ
Przy niskim przepływie wyciek przez wewnętrzne luzy staje się większy w stosunku do całkowitej ilości przepływającej przez licznik. Nawet jeśli poślizg bezwzględny zmienia się bardzo nieznacznie, jego procent zmierzonej przepustowości może wzrosnąć. Pomaga to wyjaśnić, dlaczego dolna granica zakresu roboczego zasługuje na szczególną uwagę.
Dlatego też zastosowania skupiające się na małych ilościach powinny być dopasowane do miernika o wymiarach dostosowanych do rzeczywistego zakresu roboczego, a nie tylko do przyłącza rurowego. Strony serwisu namierniki zębate dla małych przepływówzapewnić dodatkowy kontekst dla tego typu aplikacji.
Temperatura
Temperatura wpływa na materiały miernika, ale zmienia także płyn. Olej może być znacznie bardziej lepki podczas zimnego rozruchu niż po osiągnięciu przez proces temperatury roboczej. Dlatego też w różnych punktach tego samego cyklu produkcyjnego miernik może wykazywać różne spadki ciśnienia i poślizgi.
Nosić
Zużycie powierzchni wirnika, łożysk lub komory pomiarowej może zmienić luzy wewnętrzne. Większe luzy mogą zmienić charakterystykę wycieku i ostatecznie zmienić wydajność miernika. Dlatego właśnie historia kalibracji może być przydatna: stopniowa zmiana współczynnika licznika może wskazywać na coś więcej niż tylko problem z elektroniką.
Porwane powietrze
Miernik zębaty owalny mierzy objętość zajmującą jego komorę pomiarową. Jeśli część tej komory zawiera gaz zamiast zamierzonej cieczy, wirnik może nadal się poruszać, a miernik może nadal rejestrować przemieszczoną objętość. Wyświetlany wynik może zatem nie odzwierciedlać objętości cieczy, którą operator zamierzał zmierzyć.
Gdzie dobrze sprawdzają się przepływomierze z przekładnią owalną?
Najsilniejsze zastosowania obejmują na ogół czyste ciecze, gdzie przydatny jest bezpośredni pomiar objętościowy. Typowe przykłady obejmują olej smarowy, olej hydrauliczny, paliwo, żywicę, klej, syrop, olej jadalny i kompatybilne chemikalia procesowe.
Dokładna nazwa płynu nie wystarczy do zatwierdzenia wniosku. Należy jeszcze sprawdzić jego lepkość w temperaturze roboczej, czystość, kompatybilność chemiczną, ciśnienie, oczekiwany zakres przepływu i dopuszczalną stratę ciśnienia.
Technologia przekładni owalnych ma również zastosowanie w systemach dozowania i-sterowaniu procesami, ponieważ powtarzające się przemieszczenia objętościowe wytwarzają sygnał, który można zsumować lub policzyć. Więcej przykładów-zorientowanych na zastosowania można znaleźć w sekcjach witryny na tematpomiar przepływu przekładni w celu sterowania procesemIzastosowania przemysłowych przepływomierzy zębatych.
Kiedy miernik z przekładnią owalną jest złym wyborem?
- Ciecze zawierające materiały ścierne lub zawierające-cząsteczki:ciała stałe mogą uszkodzić bliskie powierzchnie wewnętrzne lub ograniczyć ruch wirnika.
- Procesy ze znaczną ilością unoszonego gazu:gaz zajmujący część komory pomiarowej może zniekształcić zamierzony wynik-objętości cieczy.
- Systemy o bardzo ograniczonej dostępnej różnicy ciśnień:mechaniczne przemieszczanie powoduje utratę ciśnienia, szczególnie w przypadku wzrostu lepkości i przepływu.
- Chemicznie niezgodne ciecze:korpus, wirniki, uszczelki, łożyska i inne elementy mające kontakt z medium muszą być kompatybilne z medium procesowym.
- Zastosowania wymagające bezpośredniego przepływu masy:owalny miernik zębaty zasadniczo mierzy objętość, a nie masę.
Przekładnia owalna a inne technologie przepływomierzy
| Technologia | Charakterystyka pomiarowa | Typowy powód, aby to rozważyć |
|---|---|---|
| Przekładnia owalna | Dodatni pomiar objętości wyporu | Czyste, lepkie ciecze, dozowanie i zastosowania przy niskim-przepływie |
| Turbina | Pomiar wirnika-związany z prędkością | Czyste, stosunkowo swobodnie-płynące ciecze, w których ciśnienie i warunki przepływu odpowiadają miernikowi |
| Elektromagnetyczny | Pomiar prędkości w oparciu o indukcję elektromagnetyczną | Ciecze przewodzące, w tym wiele procesów wodnych i chemicznych |
| Coriolisa | Bezpośredni pomiar przepływu masowego | Procesy wymagające przepływu masowego, informacji o gęstości lub wysokich możliwości pomiarowych przy zmieniających się warunkach płynu |
Są to rozróżnienia ogólne, a nie uniwersalne zasady selekcji. Czytelnicy porównujący technologie mogą przeglądać witrynęprzepływomierze turbinowe, przepływomierze elektromagnetycznei przewodnik poZasada działania przepływomierza Coriolisaprzed wyborem metody pomiaru.
Jak wybrać przepływomierz z przekładnią owalną
Nie zaczynaj od samej średnicy rury. Zacznij od procesu.
- Zidentyfikuj ciecz.Zanotuj faktyczne podłoże i, w stosownych przypadkach, jego skład lub stężenie.
- Określ lepkość w temperaturze roboczej.Jeśli temperatura znacznie się zmienia, podaj zakres lepkości, a nie pojedynczą-wartość temperatury pokojowej.
- Zdefiniuj przepływ minimalny, normalny i maksymalny.Dobór rozmiaru na podstawie rzeczywistego zakresu roboczego pozwala uniknąć słabej wydajności-przy niskim przepływie lub nadmiernej prędkości wirnika.
- Sprawdź ciśnienie i dostępne ciśnienie różnicowe.Miernik musi spełniać parametry ciśnienia systemu bez powodowania niedopuszczalnych strat w procesie.
- Potwierdź limity temperatury.Sprawdź zarówno materiały mechaniczne, jak i elektronikę.
- Sprawdź zgodność-materiału zwilżanego.Obejmują korpus, wirniki, uszczelki i inne elementy mające kontakt z cieczą.
- Wybierz żądane wyjście.Zdecyduj, czy system wymaga sygnalizacji lokalnej, wyjścia impulsowego, transmisji analogowej, sumowania czy integracji ze sterownikiem.
- Zdefiniuj wymaganą wydajność pomiaru.Oddziel rzeczywiste wymagania dotyczące dokładności od powtarzalności lub prostych potrzeb w zakresie-monitorowania procesów.
Jeśli warunki zastosowania nie są stabilne, należy zdefiniować najgorszy wiarygodny przypadek działania, zamiast wybierać miernik na podstawie samych normalnych warunków.
Praktyki instalacyjne i rozruchowe
Trzymaj zanieczyszczenia z dala od komory pomiarowej. W przypadku obecności ciał obcych powszechnie zaleca się zastosowanie odpowiedniego filtra siatkowego przed filtrem. Dokumentacja owalnej przekładni OMEGA ostrzega również, że brud może uszkodzić mechanizm i zaleca powolne napełnianie miernika, zamiast poddawać go nagłemu odpowietrzeniu.
Podczas pomiaru miernik powinien być wypełniony cieczą. Jeżeli do procesu może przedostać się powietrze, należy zająć się jego źródłem, a nie traktować niestabilne odczyty jedynie jako problem elektroniczny.
Postępuj zgodnie ze wskazanymi przez producenta kierunkiem przepływu i ograniczeniami eksploatacyjnymi. Unikaj ciągłej pracy powyżej znamionowego zakresu przepływu i rozważ pulsację pompy, gdy urządzenia poprzedzające wytwarzają silnie zmienny przepływ.
Po instalacji sprawdź łańcuch sygnałowy, a także sam licznik: wyjście czujnika, skalowanie impulsu, współczynnik K-, konfiguracja wyświetlacza oraz ustawienia PLC lub licznika powinny reprezentować te same jednostki inżynieryjne.
Typowe problemy i co należy sprawdzić w pierwszej kolejności
| Objaw | Prawdopodobne przyczyny | Pierwsze kontrole |
|---|---|---|
| Odczyt jest niższy niż oczekiwano | Wewnętrzny poślizg, zużycie, nieprawidłowy współczynnik K- lub praca poniżej odpowiedniego zakresu | Sprawdź zakres przepływu, lepkość, współczynnik kalibracji i historię serwisową |
| Czytanie jest niestabilne | Porwane powietrze, pulsujący przepływ lub niestabilne warunki procesu | Sprawdź linię cieczy i porównaj niestabilność z pracą pompy |
| Wirniki zatrzymują się lub przepływ zostaje ograniczony | Zanieczyszczenie, nadmierna lepkość lub uszkodzenie wewnętrzne | Sprawdź filtr siatkowy, spadek ciśnienia i swobodę ruchu wirnika zgodnie z instrukcją konserwacji |
| Zwiększa się spadek ciśnienia | Zablokowany filtr siatkowy, zanieczyszczenie, wyższa lepkość lub nadmierny przepływ | Porównaj aktualną temperaturę, lepkość i przepływ z normalnymi warunkami pracy |
| Wyświetlana głośność jest stale błędna | Nieprawidłowe skalowanie, współczynnik K- lub przesunięcie kalibracyjne | Przed wymianą licznika mechanicznego sprawdź konfigurację impulsów |
Jeżeli wymagana jest kalibracja, należy zastosować udokumentowaną metodę referencyjną i zachować wyniki, aby można było porównywać zmiany w czasie. Artykuł na stronie dotjak skalibrować przepływomierzzapewnia dodatkowe tło.
Często zadawane pytania
Czy przepływomierz z przekładnią owalną jest miernikiem wyporowym?
Tak. Mierzy ciecz poprzez wielokrotne izolowanie i przenoszenie określonych objętości przez komorę pomiarową, co jest podstawową zasadą wyporu.
Czy miernik z przekładnią owalną mierzy przepływ masowy?
Nie. Jego podstawową wielkością mierzoną jest objętość. Przepływ masowy wymaga informacji o gęstości lub technologii zaprojektowanej do bezpośredniego pomiaru masy.
Dlaczego owalne mierniki zębate są często używane do oleju?
Wiele olejów jest czystych i stosunkowo lepkich, a warunki te odpowiadają pomiarowi wyporności. Ostateczny wybór nadal zależy od zakresu przepływu, lepkości w temperaturze procesu, spadku ciśnienia, materiałów i wymaganej dokładności.
Czy lepkość wpływa na dokładność?
Może to mieć wpływ na wydajność, ponieważ lepkość wpływa na poślizg wewnętrzny i utratę ciśnienia. Rzadka ciecz może łatwiej wyciekać przez wewnętrzne luzy, podczas gdy ciecz o dużej lepkości może wymagać większej różnicy ciśnień, aby poruszyć wirniki.
Czy licznik z przekładnią owalną wymaga długich prostych odcinków rur?
Jego pomiar nie zależy od opracowania profilu prędkości w taki sam sposób, w jaki robi to wiele mierników-opartych na prędkości, więc wymagania-prostego biegu są często mniej rygorystyczne. Należy nadal przestrzegać instrukcji montażu konkretnego modelu.
Dlaczego sitko jest ważne?
Licznik zawiera ruchome elementy i małe prześwity. Obce ciała mogą ograniczać obrót, przyspieszać zużycie lub zmieniać wydajność pomiaru.
Jakie informacje należy podać przed wyborem licznika?
Podaj płyn, lepkość w temperaturze roboczej, minimalny i maksymalny przepływ, ciśnienie, temperaturę, wymagania dotyczące połączeń, wymagania dotyczące-materiałów zwilżanych, żądaną moc wyjściową i docelową-wydajność pomiaru.
Wniosek
Zasada działania przepływomierza z przekładnią owalną opiera się na bezpośrednim przemieszczeniu objętościowym. Wirniki wielokrotnie izolują znane objętości cieczy, przemieszczają je przez komorę pomiarową i przetwarzają ich obrót na wskazanie mechaniczne lub sygnał elektroniczny.
Mechanizm ten wyjaśnia zarówno mocne, jak i ograniczenia technologii. Do pomiaru przekładni owalnej dobrze nadają się czyste, lepkie ciecze, natomiast zanieczyszczenie, uwięzione powietrze, nadmierna utrata ciśnienia, nieodpowiednie materiały i praca poza zamierzonym zakresem przepływu mogą obniżyć wydajność.
Przy wyborze należy skupić się na całkowitych warunkach działania, a nie na pojedynczej specyfikacji. Właściwości płynu, lepkość, zakres przepływu, temperaturę, ciśnienie, materiały, wymagania wyjściowe i pomiarowe należy oceniać łącznie. Gdy te czynniki odpowiadają zasadzie wyporu, miernik z przekładnią owalną może stanowić praktyczne rozwiązanie do pomiarów objętościowych, dozowania i monitorowania procesu.
