Language Jeśli potrzebujesz pomocy, skontaktuj się z nami
0
Uzyskaj wycenę!
0
Uzyskaj wycenę!
Inżynier procesu w fabryce polimerów zauważa 8,4% rozbieżności w dziennym bilansie materiałowym. Linia zasilająca reaktor podaje 1800 m3/h gazowego propylenu pod ciśnieniem 1,1 bara i 30°C, ale bilans masowy przed reaktorem wskazuje, że rzeczywisty przepływ powinien być bliższy 2050 kg/h. Kiedy inżynier przelicza odczyt objętościowy na rzeczywistą gęstość propylenu w tych warunkach, masowe natężenie przepływu okazuje się wynosić tylko około 1870 kg/h. W zakładzie, w którym każdy kilogram monomeru zmienia ekonomikę produkcji, ta 5,5-procentowa różnica oznacza, że każdego roku tysiące ton surowców są tracone lub nierozliczane.
Problemem nie jest sam przepływomierz. Należy podjąć decyzję o traktowaniu pomiaru objętościowego jako wartości opartej na masie. Masowe natężenie przepływu jest zmienną stosowaną w stechiometrii reakcji, bilansach energetycznych, umowach o przeniesieniu rozliczeniowym i sprawozdawczości środowiskowej. Nie zmienia się pod wpływem zmiany ciśnienia lub temperatury, ponieważ w rurze wciąż przepływa ten sam materiał fizyczny. Natomiast odczyt przepływu objętościowego stanowi migawkę przestrzeni zajmowanej przez materiał, a przestrzeń ta zmienia się wraz z każdą zmianą warunków procesu. Kiedy określasz instrument dla linii technologicznej, pierwszym pytaniem nie jest, jaką markę lub model kupić. Pierwsze pytanie dotyczy tego, czy przyrząd poda rzeczywiste natężenie przepływu masowego, czy też wartość objętościową, którą należy jeszcze przeliczyć.
Masowe natężenie przepływu to masa płynu przechodzącego przez daną płaszczyznę w jednostce czasu. W układzie SI jednostką jest kilogram na sekundę (kg/s). W praktycznej inżynierii procesowej wyraża się go również w kilogramach na godzinę (kg/h), tonach na godzinę (t/h), funtach na godzinę (lb/h) lub, w przypadku gazów, w normalnych metrach sześciennych na godzinę (Nm3/h) i standardowych stopach sześciennych na minutę (SCFM). Te jednostki gazu są już wartościami masowymi odniesionymi do stałej gęstości, więc są to masowe natężenia przepływu, a nie rzeczywiste objętościowe natężenia przepływu.
Formalna definicja to pochodna masy po czasie, zapisana jako dm/dt. W przypadku stałego przepływu przez rurę praktyczna forma to:
Masowe natężenie przepływu = gęstość płynu × objętościowe natężenie przepływu = gęstość płynu × pole przekroju poprzecznego × średnia prędkość.
Gęstość wyrażana jest w kg/m3, objętościowe natężenie przepływu w m3/s, powierzchnia w m2, a prędkość w m/s. To równanie działa w przypadku cieczy, gazów i mieszanin heterogenicznych, o ile wartości gęstości i prędkości reprezentują rzeczywistą przepływającą ciecz. W przypadku gazu gęstość zależy od ciśnienia, temperatury i składu; w przypadku cieczy zależy to od temperatury i składu; w przypadku zawiesiny zależy to od stężenia substancji stałych i rozkładu cząstek.
Zasada zachowania masy mówi, że w warunkach ustalonych masowe natężenie przepływu wpływającego do odcinka rury jest równe masowemu natężeniu przepływu opuszczającego ten odcinek rury. Płyn może zmienić swoją objętość pod wpływem zmiany ciśnienia lub temperatury, ale nie może zmienić swojej masy bez wycieku, nagromadzenia lub reakcji chemicznej. Dlatego masowe natężenie przepływu stanowi stały punkt odniesienia dla inżynierów procesu. Jeśli miernik objętości wskazuje 100 m3/h na wlocie sprężarki, a następnie gaz jest sprężany do wyższego ciśnienia, strumień objętości na wylocie może wynosić tylko 25 m3/h, ale masowe natężenie przepływu jest takie samo. Inżynier, który widzi tylko odczyt na wlocie i próbuje ustawić bilans masy na wylocie na podstawie objętości, zostanie wprowadzony w błąd.
Typowe konwersje są proste, ale łatwo je pomylić. Jeden kg/s to 3600 kg/h, 3,6 t/h i około 7936 funtów/h. Przepływ gazu mierzony w Nm3/h przelicza się na przepływ masowy poprzez pomnożenie przez gęstość w warunkach odniesienia, która często wynosi 1,293 kg/m3 dla powietrza o temperaturze 0°C i absolutnego ciśnienia 1,01325 bara. Jeśli warunek odniesienia w specyfikacji projektu wynosi 20°C i 1,01325 bara, gęstość odniesienia jest inna, a użycie niewłaściwej wprowadza błąd systematyczny, który może przekroczyć 4 procent. Przed porównaniem wartości masowego przepływu gazu sprawdź warunki odniesienia w każdym arkuszu danych.
Objętościowe natężenie przepływu to objętość płynu, która przechodzi przez określoną płaszczyznę w jednostce czasu. Wyraża się go w m3/h, L/min lub ft3/s. Jest to natężenie przepływu, które najłatwiej sobie wyobrazić, ale które w największym stopniu zależy od ciśnienia i temperatury procesu. Pompa tłokowa przemieszcza prawie stałą objętość cieczy na skok, zatem odczyt objętościowy jest przydatny do śledzenia wydajności pompy. Palnik gazowy wymaga jednak określonego masowego przepływu paliwa, aby wytworzyć określone ciepło. Objętościowy odczyt gazu przy ciśnieniu 10 barów i 20°C będzie przedstawiał około 10 razy większą masę niż przy 1 barze i 20°C, mimo że liczba przepływu objętościowego jest identyczna.
Gęstość jest pomostem pomiędzy objętością a masą. W przypadku gazu doskonałego gęstość jest proporcjonalna do ciśnienia bezwzględnego i odwrotnie proporcjonalna do temperatury bezwzględnej. Gaz przy ciśnieniu bezwzględnym 2 bary i temperaturze 300 K ma około dwukrotnie większą gęstość tego samego gazu przy ciśnieniu bezwzględnym 1 bara i 300 K. Zmiana temperatury z 20°C do 50°C zmniejsza gęstość gazu o około 10 procent, co powoduje 10-procentowy błąd przepływu masowego, jeśli odczyt wolumetryczny jest używany bez korekty. W przypadku cieczy gęstość wzrasta wraz ze spadkiem temperatury i może wzrosnąć w przypadku rozpuszczonych ciał stałych lub zawieszonych cząstek. 5-procentowy błąd gęstości staje się 5-procentowym błędem przepływu masowego, co często wystarcza do niespełnienia tolerancji transferu rozliczeniowego.
Reakcje są kontrolowane przez ilości molowe, a ilości molowe są proporcjonalne do masy, a nie objętości. Wartość opałowa paliwa gazowego jest proporcjonalna do masy dla ustalonego składu. Obciążenie parą i moc turbiny są powiązane z przepływem masowym. Dozowanie ścieków w oczyszczalni opiera się na obciążeniu masowym. W każdym przypadku celem kontroli procesu jest wartość masy, zatem pomiarem powinna być wartość masy lub wartość objętościowa z wiarygodną korekcją gęstości. Poniższa tabela przedstawia różnice praktyczne.
| Funkcja | Masowe natężenie przepływu | Przepływ objętościowy |
|---|---|---|
| Definicja | Masa płynu przechodzącego przez punkt w jednostce czasu | Objętość płynu przechodzącego przez punkt w jednostce czasu |
| Typowe jednostki | kg/s, kg/h, t/h | m³/h, L/min, ft³/s |
| Wrażliwość na nacisk | Brak dla zmierzonej masy | Gazy rozszerzają się lub kompresują pod wpływem ciśnienia |
| Wrażliwość na temperaturę | Brak dla zmierzonej masy | Objętość zmienia się wraz z rozszerzalnością cieplną |
| Najlepiej nadaje się do | Bilans materiałowy, transfer rozliczeniowy, kontrola spalania | Dobór pompy, sprawdzenie prędkości linii, obliczenia hydrauliczne |
| Typowa przeliczona wartość | Nm3/h, SCFM dla gazów w warunkach odniesienia | Rzeczywisty m³/h w warunkach przepływu |
Jeżeli nie jest dostępny przyrząd do pomiaru bezpośredniego przepływu masowego, natężenie przepływu masowego należy obliczyć na podstawie pomiaru objętościowego i gęstości lub na podstawie pomiaru różnicy ciśnień. Każda metoda ma swój własny budżet niepewności i każda wymaga szczególnej uwagi na punkcie pracy.
Najprostszym równaniem jest masowe natężenie przepływu = objętościowe natężenie przepływu × gęstość. W przypadku cieczy gęstość często oblicza się z tabeli referencyjnej w zmierzonej temperaturze. W przypadku gazu gęstość należy obliczyć na podstawie ciśnienia, temperatury i składu, stosując prawo gazu doskonałego ze współczynnikiem ściśliwości Z. Wzór na masowe natężenie przepływu gazu wyrażone w kg/h to:
Masowe natężenie przepływu = objętościowe natężenie przepływu (rzeczywiste m³/h) × ciśnienie bezwzględne (Pa) / (Z × właściwa stała gazu × temperatura bezwzględna w K).
Jeżeli przepływomierz objętościowy mierzy rzeczywiste m³/h, do obliczenia gęstości należy wykorzystać rzeczywiste ciśnienie i temperaturę. Jeśli pomiar jest w Nm3/h, przeliczenie na przepływ masowy wymaga jedynie gęstości odniesienia i nie wymaga korekty temperatury i ciśnienia w czasie rzeczywistym.
Urządzenia różnicowe, takie jak kryzy, zwężki Venturiego i uśredniające rurki Pitota, wnioskują o przepływie na podstawie spadku ciśnienia na zwężeniu. Ogólne równanie to:
Masowe natężenie przepływu = współczynnik wypływu × współczynnik rozszerzalności × powierzchnia ograniczenia × pierwiastek kwadratowy z (2 × gęstość × różnica ciśnień).
Współczynnik wyładowania zależy od liczby Reynoldsa i geometrii elementu pierwotnego. Normy takie jak ISO 5167 definiują geometrię, wymagania instalacyjne i obliczenia niepewności. Częstym błędem jest stosowanie współczynnika wypływu dla kryzy o ostrych krawędziach, gdy instalacja przed zaworem nie pozwala na uzyskanie wymaganej długości prostej rury. Może to powodować błąd od 1 do 3 procent, nawet jeśli przetwornik różnicy ciśnień jest dokładny.
W przypadku przyrządów opartych na prędkości, takich jak przepływomierze wkładane, masowe natężenie przepływu jest iloczynem gęstości, pola przekroju poprzecznego i średniej prędkości. Prędkość średnia nie jest taka sama jak prędkość w linii środkowej. W w pełni rozwiniętym profilu przepływu turbulentnego średnia prędkość wynosi w przybliżeniu od 0,81 do 0,83 razy prędkość w linii środkowej, w zależności od liczby Reynoldsa. Bezpośrednie użycie wartości linii środkowej może zawyżyć przepływ nawet o 20 procent.
Rura harmonogramu 40 o średnicy 100 mm transportuje gaz ziemny pod ciśnieniem 4,5 bara i o temperaturze 35°C. Różnica ciśnień na skalibrowanej kryzie wynosi 2400 Pa. Skład gazu daje gęstość 5,3 kg/m3 w warunkach roboczych. Przy współczynniku wypływu wynoszącym 0,61, wewnętrznej średnicy otworu wynoszącej 60 mm i współczynniku rozszerzalności bliskim jedności, masowe natężenie przepływu wynosi około 0,48 kg/s. Jeśli zastosuje się tę samą różnicę ciśnień przy gęstości 2,6 kg/m3, ponieważ wprowadzono ciśnienie 2,5 bara zamiast 4,5 bara, obliczony przepływ masowy spadnie do 0,34 kg/s, co stanowi 29-procentowy błąd, którego nigdy nie można by zauważyć na mierniku terenowym, ale który pojawiłby się w rozliczeniu miesięcznym.
Każda zmienna wejściowa w obliczeniach przepływu masowego niesie ze sobą niepewność. Przepływomierz objętościowy przy niepewności 1% w połączeniu z obliczeniem gęstości przy niepewności 0,5% daje niepewność przepływu masowego około 1,1%, jeśli błędy są niezależne i zsumowane w kwadraturze. Jeśli niepewność gęstości wynosi 2 procent, ponieważ skład nie jest dokładnie znany, niepewność przepływu masowego wynosi 2,2 procent. Ta wtórna niepewność jest jednym z powodów, dla których preferowany jest bezpośredni pomiar przepływu masowego w zastosowaniach, w których wartość wejściowa gęstości jest niepewna.
Przepływomierze przemysłowe wykorzystują różne zasady fizyczne do pomiaru przepływu masowego. Niektórzy mierzą masę bezpośrednio. Inni mierzą prędkość lub objętość, a następnie na podstawie dodatkowych danych wejściowych obliczają wartość masy. Wybór właściwej rodziny jest najważniejszą decyzją, jaką podejmiesz.
Przepływomierze Coriolisa mierzą bezpośrednio masowe natężenie przepływu, śledząc przesunięcie fazowe spowodowane siłą Coriolisa w wibrującej rurze. Płyn przepływa przez jedną lub dwie zakrzywione rurki, które są wzbudzane ze znaną częstotliwością. Kiedy masa przepływa przez rurę, siła Coriolisa powoduje skręcenie drgań, a różnica faz między dwoma punktami na rurze jest proporcjonalna do masowego natężenia przepływu. Ponieważ pomiar jest bezpośrednio powiązany z masą, nie ma potrzeby oddzielnej kompensacji gęstości.
Przepływomierz masowy Coriolisa serii AC do bezpośredniego pomiaru przepływu masowego Ten miernik Coriolisa bezpośrednio mierzy przepływ masowy, gęstość i temperaturę, eliminując potrzebę oddzielnej kompensacji gęstości. Jego stabilna wydajność i wysoka dokładność sprawiają, że nadaje się do przenoszenia rozliczeń i krytycznej kontroli procesów. Zobacz produkt → Mierniki Coriolisa są dostępne w szerokiej gamie rozmiarów przewodów i mogą obsługiwać ciecze, gazy i zawiesiny. Wysokowydajny pomiar cieczy może osiągnąć dokładność około ±0,1 procent odczytu przy powtarzalności ±0,05 procent. W przypadku pomiaru gazu typowy zakres dokładności wynosi od ±0,25 do ±0,5 procent odczytu, w zależności od ciśnienia roboczego i wielkości miernika. Najcenniejszą cechą jest stabilność w czasie. Ponieważ nie ma dryftu kalibracyjnego wynikającego z założeń dotyczących gęstości lub ciśnienia, miernik może służyć latami bez konieczności korekcji pola, pod warunkiem, że rurki pozostaną czyste, a punkt zerowy zostanie zweryfikowany.
Mechaniczna zasada pomiaru sprawia, że miernik jest wrażliwy na wibracje, przepływ dwufazowy i wysoką lepkość. Jeśli chcesz szczegółowo zrozumieć efekt fizyczny, warto dokładnie wiedzieć, jak działają przepływomierze masowe Coriolisa, zwłaszcza różnicę między przesunięciem fazowym, częstotliwością i tłumieniem, ponieważ wiedza ta pomaga określić właściwe warunki instalacji.
Termiczne przepływomierze masowe measure mass flow rate by sensing the heat transfer from a heated element to the flowing gas. For a clean, dry gas, the heat transfer is directly related to the mass flow rate. The measurement principle is particularly useful for low-pressure or low-velocity gas flows, and it does not require temperature or pressure compensation for mass flow because the thermal response is a function of mass and specific heat. Typical accuracy is ±1 percent of full scale, and repeatability can be very good. The main limitation is that the meter must be calibrated for the specific gas composition, because specific heat capacity changes with composition. Wet, dirty, or non-homogeneous gas streams can also affect the heat transfer behavior.
Przepływomierze wirowe mierzą częstotliwość wirów wytwarzanych za ciałem urwistym. Częstotliwość jest proporcjonalna do prędkości płynu, a nie do jego masy. Aby uzyskać odczyt przepływu masowego, miernik musi połączyć zmierzoną prędkość z wartością gęstości. Przepływomierze wirowe działają na podobnej zasadzie, ale generują precesję wokół osi przepływomierza. Obie rodziny mogą być wyposażone w zintegrowane czujniki ciśnienia i temperatury, dzięki czemu komputer przepływu może kompensować odczyt gęstości dla rzeczywistych warunków pracy.
Przepływomierz wirowy serii SA80T-TP ze zintegrowaną kompensacją temperatury i ciśnienia SA80T-TP integruje czujniki temperatury i ciśnienia w celu obliczenia gęstości w czasie rzeczywistym, zapewniając przepływ masowy i standardowy przepływ objętościowy. Jest idealny do sieci parowych i sprężonego powietrza, gdzie niezbędne są kompensowane odczyty. Zobacz produkt → Podejście to jest szeroko rozpowszechnione w usługach gazowych i parowych. Miernik wirowy lub wirowy z kompensacją ciśnienia i temperatury może zapewnić dokładność od około ±1,0% do ±1,5% odczytu przepływu masowego, co jest wystarczające w wielu zastosowaniach związanych z kontrolą procesu, ale nie do przenoszenia rozliczeniowego. Kluczem jest upewnienie się, że wejścia kompensacji są rzeczywiście reprezentatywne dla przepływającego strumienia. Jeśli punkt poboru ciśnienia znajduje się przed licznikiem, a w rurze występuje spadek ciśnienia, obliczenie gęstości będzie nieco błędne.
Przepływomierze turbinowe measure the rotational speed of a rotor, which is proportional to the fluid velocity. The meter itself is a volumetric device. To convert the reading to mass flow rate, the operator must provide the density at the operating condition. Turbine meters provide excellent repeatability and are common in metering applications for clean, low-viscosity liquids. The VNER LWQ gas turbine flowmeter and LWGY liquid turbine flowmeter are built around this principle. For gas service, different rotor designs are used, and the density at the operating point must be calculated from pressure and temperature.
Przepływomierze elektromagnetyczne use Faraday's law to measure the velocity of a conductive liquid. The measurement is volumetric, not mass-based. To obtain mass flow, the density of the liquid must be entered into the converter or supplied by a separate density measurement. For liquids with a stable density, such as water or a dilute acid at a fixed composition, the volumetric reading can be converted to mass with acceptable accuracy. For varying density streams, such as slurries or mixtures with changing solids concentration, an electromagnetic flow meter alone is not sufficient for a reliable mass value, and a density source is needed.
Wybór odpowiedniego przepływomierza zależy od cieczy, warunków procesu, wymaganej dokładności, ograniczeń instalacji i budżetu na konserwację. Nie ma jednej, powszechnie poprawnej odpowiedzi. Poniższa tabela porównuje główne technologie i przedstawia widok pierwszego przejścia.
| Technologia | Masa/objętość | Typowa dokładność | Zalecane płyny |
|---|---|---|---|
| Coriolis | Masa bezpośrednia | ±0,1% do ±0,5% odczytu | Ciecze, gazy, zawiesiny |
| Termiczne | Masa bezpośrednia (gas) | ±1% pełnej skali | Czyste suche gazy |
| Wir / wir | Kompensacja objętościowa | ±1% odczytu | Ciecze, gazy, para |
| Turbina | Wejście gęstości objętościowej | ±0,5% odczytu | Oczyścić ciecze i gazy o niskiej lepkości |
| Magnetyczne | Wejście gęstości objętościowej | ±0,2% do ±0,5% odczytu | Ciecze przewodzące |
Czystą ciecz o niskiej lepkości w stabilnej temperaturze można dobrze zmierzyć za pomocą miernika magnetycznego i wejścia gęstości. Ciecz o zmieniającej się gęstości, taką jak zawiesina lub przygotowany roztwór polimeru, lepiej sprawdza się w przypadku miernika Coriolisa. Czysty gaz o stabilnym składzie dobrze sprawdza się w przypadku miernika termicznego lub kompensowanego wirowego. Gaz z porwanymi kropelkami lub cząsteczkami jest problematyczny w przypadku mierników termicznych i może być lepiej obsługiwany przez miernik Coriolisa, pod warunkiem, że miernik zostanie wybrany z wystarczającym spadkiem ciśnienia i geometrią rurki do obsługi mieszaniny.
Pomiary rozliczeniowe i pomiary fiskalne wymagają poziomu dokładności od ±0,1 do ±0,25 procent, dlatego zwykle wybiera się miernik Coriolisa lub dobrze skalibrowany miernik turbinowy z kompensacją gęstości. Pętle sterowania procesem zazwyczaj wymagają ±1 procent lub więcej, co pozwala na użycie skompensowanych mierników wirowych lub wirowych. Bilans materiałowy i rozliczanie energii często wymagają długoterminowej powtarzalności lepszej niż ±0,5 procent. Ważne jest, aby rozróżnić dokładność i powtarzalność. Dwa mierniki o tej samej dokładności mogą zachowywać się bardzo różnie w ciągu roku, dlatego powtarzalność jest często decydującym kryterium długoterminowej równowagi materiałowej.
Ważne są limity ciśnienia i temperatury. Miernik Coriolisa to urządzenie charakteryzujące się umiarkowanym spadkiem ciśnienia, zatem niskociśnieniowy przewód gazowy może nie mieć wystarczającego budżetu ciśnieniowego. Termometr charakteryzuje się bardzo niskim spadkiem ciśnienia i jest preferowany w przypadku gazu o niskim ciśnieniu. Miernik wirowy lub wirowy potrzebuje określonej minimalnej prędkości, aby wytworzyć sygnał, dlatego nie można go używać przy bardzo małych natężeniach przepływu. Wymagania dotyczące prostych odcinków rur również się różnią. Mierniki Coriolisa są stosunkowo niewrażliwe na zakłócenia na dopływie, podczas gdy mierniki wirowe i wirowe często wymagają rur prostych o średnicach od 10 do 25 przed rurociągiem, a mierniki magnetyczne wymagają nawet więcej.
Mierniki Coriolisa nie mają ruchomych części w strumieniu przepływu, ale rurki czujnikowe mogą być pokryte lepkimi płynami procesowymi. Weryfikacja zwykle polega na sprawdzeniu punktu zerowego i porównaniu zmierzonej gęstości z próbką laboratoryjną. Zaletą mierników wirowych i wirowych jest brak ruchomych części, ale ich czujniki mogą zostać uszkodzone w wyniku nadmiernych wibracji lub zanieczyszczeń, jeśli nie zostaną zamontowane z filtrem siatkowym. Termometry wymagają kalibracji dla określonego składu gazu. Przepływomierze turbinowe mają ruchome łożyska, które są najbardziej podatnymi na awarie elementami, zwłaszcza w przypadku brudnego gazu lub cieczy ściernych.
Jest to najdroższy błąd w branży. Licznik pokazujący 500 m3/h gazu przy 1 barze i 25°C ma znacznie mniejszy przepływ masowy niż ten sam licznik pokazujący 500 m3/h przy 8 barach i 25°C. Jeśli zespół inżynierów zapisze w arkuszu danych wartość 500 Nm3/h, ale miernik zostanie skalibrowany w rzeczywistych m3/h, wynikowy przepływ masowy będzie zaniżony w stosunku gęstości rzeczywistej do gęstości referencyjnej, która w przypadku gazu pod wysokim ciśnieniem może wynosić 7 lub więcej.
Nawet jeśli celowo używa się miernika objętości, do komputera przepływu często wprowadzana jest pojedyncza wartość gęstości i nigdy nie jest ona aktualizowana. W ciągu roku oczyszczalnia gazu może pracować przy różnych zadanych wartościach ciśnienia i temperatury, a gęstość na przepływomierzu może zmienić się o 15–20 procent. Wartość gęstości statycznej powoduje systematyczny błąd przepływu masowego, który ostatecznie staje się widoczny w ogólnym bilansie materiałowym instalacji.
Przepływomierze wirowe, wirowe i przepływomierze różnicowe wymagają określonych długości prostych rur przed przepływem, aby uzyskać stabilny profil przepływu. Pojedyncze kolano 90 stopni tuż przed miernikiem może wytworzyć wir, który zmienia kalibrację i powoduje kilkuprocentowe błędy. Typowym rozwiązaniem jest zainstalowanie licznika z rurą dopływową o średnicy większej niż 20 lub zastosowanie kondycjonera przepływu. Niezastosowanie się do tego jest jedną z najczęstszych przyczyn słabej wydajności nowej instalacji.
Przepływomierz skalibrowany wodą, ale używany w strumieniu gazu, będzie miał zupełnie inny zakres liczby Reynoldsa. Może to zmienić współczynnik rozładowania lub współczynnik K. W przypadku mierników objętości kalibrację często przeprowadza się w warunkach fabrycznych przy określonej lepkości i gęstości. Jeżeli płyn procesowy ma bardzo różną lepkość, należy wyregulować krzywą kalibracyjną lub skalibrować miernik płynem odpowiadającym właściwościom procesu.
Przy określaniu miernika wirowego lub wirowego dla gazu kompensacja jest obowiązkowa, jeśli oczekuje się, że miernik będzie generował przepływ masowy. Niektórzy nabywcy zamawiają standardowy miernik wirowy i oczekują, że komputer przepływu będzie używał stałej gęstości. Jeśli ciśnienie się zmienia i kompensacja nie jest zainstalowana, sygnał wyjściowy jest nieprawidłowy. Dostawca powinien dokładnie opisać sposób skonfigurowania kompensacji oraz lokalizację czujników ciśnienia i temperatury.
Typową sekwencją zamówień w ramach projektu jest wczesny zakup mierników objętości, a następnie podczas uruchamiania okazuje się, że proces wymaga przepływu masowego. Rezultatem jest częściowe przeprojektowanie, zmiana dokumentu zatwierdzającego i opóźnienie. Zapisanie celu pomiaru w arkuszu danych od początku jest tańszym podejściem. Określ, czy na wyjściu musi być przepływ masowy, jakie jednostki są wymagane i jaka dokładność, w którym punkcie pracy jest obowiązkowa. Każdy dostawca może wówczas od początku zacytować odpowiednią technologię.
Masowe natężenie przepływu występuje w każdej branży procesowej, ale presja na jego dokładny pomiar jest największa tam, gdzie w grę wchodzi równowaga materiałowa, koszty energii i przychody z kontraktów.
W przypadku wydobycia ropy i gazu masowe natężenie przepływu wykorzystuje się do przydzielania odwiertów, monitorowania wydajności separatorów i pomiaru gazu ziemnego w punktach przesyłu rozliczeniowego. Sprężony gaz ziemny (CNG) to jedno z najbardziej wymagających zastosowań, ponieważ gaz jest przechowywany pod wysokim ciśnieniem i dostarczany w ramach szybkiej sekwencji napełniania, która powoduje szybką zmianę ciśnienia i temperatury. Miernik objętości na dystrybutorze CNG wymaga całkowitej korekty ciśnienia i temperatury, w przeciwnym razie wyświetlana dostarczona masa będzie się wahać. Do tego zadania zaprojektowano specjalistyczny przepływomierz masowy Coriolisa, ponieważ mierzy masę bezpośrednio i może szybko reagować na zmieniające się warunki przepływu.
Przepływomierz masowy Coriolisa serii AG do dozowania CNG i LNG Zaprojektowany do tankowania CNG i LNG, ten miernik Coriolisa zapewnia bezpośredni pomiar przepływu masowego z certyfikowaną dokładnością wsadu wynoszącą ± 0,50%. Wytrzymuje wysokie ciśnienie i temperatury kriogeniczne, zapewniając niezawodny transfer rozliczeniowy. Zobacz produkt → VNER dostarcza specjalistyczny przepływomierz masowy Coriolisa AG-CNG specjalnie do pętli dozowania i sprężania CNG. Miernik ten stanowi część szerszego portfolio firmy dla sektora naftowego i gazowego, gdzie dokładny pomiar masy wspomaga fakturowanie, zapobieganie kradzieży i ochronę sprężarek.
Zakłady chemiczne wykorzystują przepływ masowy do kontroli zasilania reaktora, wtrysku katalizatora i dozowania dodatków. Niewielki błąd w masowym przepływie reagenta zmienia stosunek stechiometryczny i może prowadzić do reakcji ubocznych, produktów niezgodnych ze specyfikacją lub zmarnowanego katalizatora. Do tego zadania często wykorzystuje się mierniki Coriolisa, ponieważ obsługują szeroki zakres gęstości i można je instalować bezpośrednio w linii. Mierniki wirowe i wirowe z kompensacją są powszechną, tańszą alternatywą, gdy wymagania dotyczące dokładności nie są tak rygorystyczne.
Przy produkcji polikrzemu gazy takie jak trichlorosilan i wodór muszą być dostarczane w bardzo precyzyjnych ilościach. Reaktory działają pod wysokim ciśnieniem i temperaturą, a wszelkie zniekształcenia przepływu masowego mogą mieć wpływ na szybkość osadzania i jakość kryształów. Przepływomierze masowe Coriolisa są stosowane w tej branży, ponieważ mierzą rzeczywistą masę tych gazów i par bez konieczności osobnej analizy składu. Niezawodność licznika w długich cyklach pracy jest równie ważna jak dokładność, ponieważ awaria reaktora jest niezwykle kosztowna.
Moc plants use mass flow rate to monitor boiler feedwater, fuel gas, and steam output. In steam measurement, a vortex or swirl meter with temperature and pressure compensation is common because it can survive high temperatures and delivers a usable mass flow value. In boilers, the mass flow of fuel is directly related to heat input, so an inaccurate mass flow reading causes inefficient combustion and higher CO₂ emissions. The economic impact is visible in the fuel bill.
W oczyszczaniu wody i ścieków masowe natężenie przepływu wykorzystuje się do dozowania chemikaliów i obliczeń zawartości substancji stałych. Przepływomierze magnetyczne stanowią podstawę pomiaru przepływu objętościowego wody, ale gdy instalacja musi kontrolować masę chloru lub polimeru dodanego na jednostkę przepływu, należy znać gęstość. Miernik magnetyczny w połączeniu z pomiarem gęstości zapewnia przepływ masowy. W ściekach o różnej zawartości substancji stałych bezpośredni pomiar masy, np. miernikiem Coriolisa, może znacznie zmniejszyć niepewność, zakładając, że rozmiar rury i spadek ciśnienia są zgodne.
Wykonawcy EPC kupują w dużych ilościach przepływomierze do linii technologicznych, a producenci OEM integrują przepływomierze w płozach i sprzęcie pakowanym. Obie grupy potrzebują spójnych, powtarzalnych instrumentów dostarczanych na czas z przejrzystą dokumentacją. Podejście do wymiarowania oparte na inżynierii stosowane przez dostawców takich jak VNER ma kluczowe znaczenie w tym segmencie: dostawca oblicza oczekiwany zakres przepływu, spadek ciśnienia i dokładność w oparciu o dane procesowe, a nie tylko podając model katalogowy. Inżynierowie EPC muszą także wiedzieć, jakie jednostki wyprowadza miernik, w jaki sposób komunikuje się on z systemem sterowania oraz w jaki sposób sprzedawca wspiera uruchomienie i kalibrację.
Nigdzie nie jest to bardziej widoczne niż wtedy, gdy należy zmierzyć to samo masowe natężenie przepływu w wielu gałęziach przemysłu. The branże procesowe obsługiwane przez ten sprzęt mają jeden wspólny wymóg: wydajność przepływu musi być identyfikowalna względem masy, niezależnie od tego, czy płyn jest gazem, cieczą czy zawiesiną.
Jeśli określono przepływomierz, arkusz danych musi zawierać nazwę płynu, skład, ciśnienie i temperaturę roboczą, gęstość, lepkość, dopuszczalny spadek ciśnienia, rozmiar rury, zakres przepływu, wymaganą dokładność i sygnały wyjściowe. Niejasne stwierdzenia typu „nadaje się do gazu ziemnego” nie wystarczą. Inżynier powinien podać zarówno minimalne, jak i maksymalne natężenie przepływu. W przypadku przepływomierza masowego maksymalne natężenie przepływu określa wymagany rozmiar czujnika, podczas gdy minimalne natężenie przepływu określa, czy miernik może rozwiązać przepływ bez erozji sygnału. Miernik Coriolisa może charakteryzować się doskonałą zakresowością, ale przy bardzo niskim przepływie czynnikami ograniczającymi są gęstość i stabilność zera.
Dostawca powinien wykazać doświadczenie z tą samą rodziną płynów i tą samą obsługą instalacji. Instalacje referencyjne, urządzenia kalibracyjne i długoterminowe wsparcie są ważniejsze niż duży katalog. Sprawdź, czy dostawca przeprowadza kalibrację we własnym zakresie i jak identyfikowalna jest ta kalibracja. W przypadku mierników Coriolisa przydatnymi testami akceptacyjnymi są weryfikacja punktu zerowego i kontrola gęstości w warunkach pracy. W przypadku skompensowanych mierników wirowych lub wirowych sprzedawca powinien ujawnić równanie kompensacji i niepewność przy rzeczywistych wahaniach ciśnienia roboczego.
Przepływomierze masowe zazwyczaj dostarczają sygnał 4–20 mA, HART, Modbus lub Fieldbus. Inżynier automatyk musi wiedzieć, czy sygnał przepływu jest przepływem masowym czy objętościowym, ponieważ od tego zależy skalowanie w DCS. W przypadku miernika z kompensacją ciśnienia i temperatury przelicznik przepływu wewnątrz przetwornika wykonuje korektę gęstości, a DCS bezpośrednio odbiera przepływ masowy. Jeśli licznik podaje tylko objętość, a DCS dokonuje konwersji, DCS musi mieć wejścia ciśnienia rzeczywistego i temperatury, a obliczenia należy zweryfikować z własnymi obliczeniami licznika podczas uruchamiania.
Podczas uruchamiania należy sprawdzić, czy licznik wskazuje zero przy braku przepływu i czy wartość regulacji mieści się w granicach tolerancji producenta. Jeśli to możliwe, przeprowadź test na mokro z wodą lub porównaj miernik z istniejącym skalibrowanym przepływomierzem podłączonym do tej samej linii. W przypadku gazów należy użyć skalibrowanego urządzenia badawczego o niskim lub wysokim przepływie, jeśli jest dostępne. Sprawdź, czy czujniki ciśnienia i temperatury stosowane do kompensacji są prawidłowo umiejscowione, mają odpowiednią rozpiętość i czy wartości pokazywane przez komputer przepływu odpowiadają ręcznym obliczeniom gęstości.
Cena zakupu to tylko jedna część cyklu życia. Licznik o słabej powtarzalności może zmusić operatora procesu do podawania nadmiernych lub niedostatecznych środków chemicznych, a koszty operacyjne mogą przekroczyć cenę licznika w ciągu jednego miesiąca. Licznik o większym spadku ciśnienia może wymagać większej pompy, co zwiększa zużycie energii. Miernik, który można szybko zweryfikować i nie ma ruchomych części mających kontakt z cieczą, będzie zazwyczaj miał niższy koszt całkowity w ciągu dziesięciu lat niż tańszy licznik, który wymaga częstej konserwacji.
Masowe natężenie przepływu to ilość, która naprawdę ma znaczenie w kontroli procesu, rozliczaniu energii i jakości produktu. Odczyt objętościowy jest przydatny przy doborze układu hydraulicznego i doborze pompy, ale nie może zastąpić wartości masy, jeśli gęstość nie jest znana i stabilna. W zakładach, w których zmienia się ciśnienie, temperatura lub skład, jedyną niezawodną metodą jest pomiar masy bezpośrednio za pomocą miernika Coriolisa lub dodanie kompensacji ciśnienia i temperatury do miernika opartego na prędkości.
Dla inżynierów zakładów najważniejszym nawykiem jest weryfikacja celu pomiaru przed wyborem technologii. Dla zespołów EPC i OEM kluczem jest zapewnienie dostawcy wystarczającej ilości danych procesowych, aby prawidłowo dobrać miernik i potwierdzić jednostki wyjściowe. Dla operatorów lekcja jest taka, że odczyt przepływu masowego nie jest liczbą na ekranie; stanowi podstawę równowagi materiałowej i zasługuje na taką samą uwagę, jak analiza laboratoryjna. Kiedy firma koncentruje się na całej ścieżce od elementu czujnikowego, komputera przepływu do systemu sterowania, masowe natężenie przepływu staje się niezawodnym narzędziem decyzyjnym, a nie źródłem codziennych rozbieżności.
Wszystkie nasze produkty i usługi oferujemy według międzynarodowych standardów.
+86-18652789521
+86-18052582295
+86-0514-83633600 / 83633900
+86-0514-83633600 / 83633900
shawn@vnerflow.com
info@vnerflow.com
Nr 11 Xingye Road, Miejski Park Przemysłowy Chenji, Yizheng, Yangzhou, Chiny
