Presnosť tepelného hmotnostného prietokomera: Zloženie plynu, inštalácia, kalibrácia a výber

Tepelný hmotnostný prietokomer meria prietok plynu pozorovaním toho, ako pohybujúci sa plyn odoberá teplo z vyhrievaného snímacieho prvku. Vďaka tomu je technológia atraktívna pre stlačený vzduch, dusík, zemný plyn, bioplyn, spaľovací vzduch a mnohé ďalšie priemyselné plyny. Pre základnú fyziku senzorov, vysvetlenie FlowTako funguje tepelný hmotnostný prietokomerpokrýva základný princíp prenosu tepla-. Zložitejšou otázkou je, ako zachovať výkon merania potom, čo merací prístroj opustí kalibračnú lavicu.

Začnite tým, že pochopíte, čo znamená špecifikácia presnosti

Dva tepelné hmotnostné prietokomery môžu zobrazovať pôsobivú presnosť a stále ponúkajú veľmi odlišný výkon pri prietoku, ktorý je dôležitý pre váš proces. Pred porovnaním čísel zistite, ako je špecifikácia vyjadrená.

Predpokladajme, že údajový list uvádza presnosť ± 1 % čítania. Pri indikovanom prietoku 500 Nm³/h je uvedený príspevok ±5 Nm³/h. Teraz zvážte iný prístroj s hodnotou ±0,5 % z 2 000 Nm³/h plnej stupnice. Jeho príspevok v plnom-meradle-je ±10 Nm³/h, vrátane prípadov, keď proces funguje pri rýchlosti 500 Nm³/h.

To neznamená, že jeden formát špecifikácie je automaticky lepší. To znamená, že základ je dôležitý, najmä ak merač trávi väčšinu času hlboko pod maximálnym prietokom.

Presnosť, opakovateľnosť a neistota nie sú to isté

Presnosťpopisuje, ako blízko je nahlásený tok k akceptovanej referencii.Opakovateľnosťopisuje, ako presne prístroj reprodukuje výsledok, keď sa opakujú rovnaké podmienky. Merač sa môže veľmi dobre opakovať a stále niesť systematickú odchýlku spôsobenú nesprávnou krivkou plynu, nesprávnym priemerom potrubia alebo zlou inštaláciou.

FlowT rozoberá tento rozdiel ďalej vo svojom článku oopakovateľnosť tepelného hmotnostného prietokomeru.

Neistota meraniaje širší. Zohľadňuje rozsah hodnôt, ktoré možno primerane priradiť k výsledku merania a môže zahŕňať príspevky z kalibrácie, referenčného zariadenia, opakovateľnosti, inštalácie, vlastností plynu, spracovania signálu a prevádzkových podmienok. Existujúca diskusia FlowT otepelný hmotnostný prietokomer neistotaposkytuje dodatočné informácie o vnútorných prispievateľoch a{0}}súvisiacich s aplikáciami.

Keď má projekt skutočnú požiadavku na presnosť, nepýtajte sa len na „presnosť meračov“. Opýtajte sa, aká presnosť alebo neistota platí pri minimálnom, normálnom a maximálnom prevádzkovom prietoku a za akých uvedených podmienok plynu a procesu.

Zloženie plynu je súčasťou merania

Meranie tepelnej hmotnosti závisí od prestupu tepla. Rôzne plyny majú rôznu tepelnú vodivosť, špecifické teplo, hustotu a viskozitu, takže ohrievaný senzor neochladzujú úplne rovnakým spôsobom.

To je dôvod, prečo by sa meradlo kalibrované na vzduch nemalo automaticky považovať za rovnako presný metán na metán, vodík, oxid uhličitý alebo zmiešaný-plynom jednoduchou zmenou štítku na vysielači.

Pre čistý plyn so stabilným zložením je problém pomerne jednoduchý: vyberte meradlo a kalibráciu vhodnú pre daný plyn. So známou a stabilnou zmesou sa dá manipulovať aj vtedy, keď je definované jej zloženie a výrobca má vhodný kalibračný alebo overený model plynu.

Variabilná zmes plynov vyžaduje viac úsudku. Zvážte proces bioplynu, kde sa relatívne množstvo metánu a oxidu uhličitého mení s podmienkami trávenia. Zmena z jedného zloženia na iné mení tepelné vlastnosti, ktoré senzor vidí. Dôležitou otázkou nie je, či vysielač dokáže zobraziť „bioplyn“; ide o to, či očakávaný rozsah zloženia zostáva kompatibilný s požadovanou neistotou merania.

Článok FlowT omeranie zmesí plynov tepelným hmotnostným prietokomeromvysvetľuje, prečo musí byť zloženie zmesi súčasťou aplikačných údajov.

Praktické pravidlo{0}}rozhodovania o zložení plynu

• Jediný stabilný plyn:použiť kalibráciu určenú pre tento plyn vždy, keď to odôvodňuje požiadavka na presnosť.
• Stabilná známa zmes:poskytnite úplné zloženie zmesi a potvrďte, či je kalibrácia špecifická pre danú zmes- alebo je založená na overenej konverzii.
• Zmeny zmesi v známom rozsahu:uveďte normálne, minimálne a maximálne očakávané koncentrácie pre hlavné zložky a opýtajte sa, ako sa uvedená chyba mení v tomto rozsahu.
• Zloženie sa značne alebo nepredvídateľne mení:pred jej výberom potvrdiť, či technológia tepelnej hmoty môže stále spĺňať požadovanú neistotu.

Tlak a teplota si stále zaslúžia pozornosť

Jedným z najsilnejších dôvodov na použitie tepelného hmotnostného merača je to, že môže vykazovať hmotnostný prietok bez toho, aby najprv zmeral prevádzkový objem a potom vypočítal hustotu zo samostatných tlakových a teplotných prístrojov. Táto výhoda je niekedy skrátená na tvrdenie, že tlak a teplota "neovplyvňujú" meranie tepelnej hmotnosti. Táto formulácia je príliš široká.

Senzor stále funguje vo vnútri skutočného plynu pri skutočnom tlaku a teplote. Tieto podmienky môžu ovplyvniť vlastnosti plynu, prenos tepla, teplotné limity snímača a vzťah medzi procesom a pôvodnou kalibráciou. Veľkosť a dôležitosť účinku závisí od plynu, konštrukcie merača, metódy kalibrácie a prevádzkového rozsahu.

FlowT má samostatnú technickú diskusiu okolísanie tlaku plynu pri tepelnom meraní hmotnosti. V prípade projektov s nezvyčajne vysokým tlakom, veľkými výkyvmi teplôt alebo prísnymi požiadavkami na neistotu zahrňte tieto podmienky do preskúmania aplikácie a nepredpokladajte, že ich automaticky pokrýva štandardná kalibrácia.

Nízky prietok, režim prietoku a užitočný rozsah merania

Tepelná technológia sa často vyberá, pretože dokáže detekovať relatívne nízky prietok plynu bez toho, aby sa v potrubí nachádzalo veľké obmedzenie. To neznamená, že každý vodomer má rovnakú presnosť od nuly po maximálny prietok.

Pri rôznych Reynoldsových číslach a rozsahoch rýchlostí sa môže miestny vzorec prúdenia a vzťah prenosu tepla-meniť. Veľmi nízky prietok môže tiež spôsobiť, že nulová stabilita a odchýlky snímača budú výraznejšie ako percento nameranej hodnoty.

To je dôvod, prečo užitočná otázka neznie jednoducho: "Aký je pomer zníženia?" Opýtajte sa, aká chybová špecifikácia platí v blízkosti skutočného minimálneho prevádzkového bodu. Diskusia FlowT opresnosť merania tepelnej hmotnosti pri laminárnom prúdeníje relevantné, keď aplikácia pracuje blízko spodnej hranice rozsahu rýchlosti.

Vlhkosť, kondenzácia a znečistenie snímača spôsobujú rôzne chyby

Vlhkosť v plynnej a kvapalnej vode v kontakte so snímačom nie sú rovnaké podmienky. Vodná para je súčasťou plynnej zmesi. Kondenzát tvorí kvapalnú fázu, ktorá prenáša teplo veľmi rozdielne a môže spôsobiť náhlu zmenu odozvy snímača.

Kontaminácia môže byť postupnejšia. Kompresorový olej, prach, zvyšky z procesu alebo jemné častice môžu vytvoriť povlak na snímacom prvku. Pomaly sa vyvíjajúci povlak mení tepelnú cestu medzi snímačom a plynom a môže vyzerať ako kalibračný posun.

Tento rozdiel je užitočný pri riešení problémov. Údaj, ktorý sa náhle zmení po zlyhaní separátora alebo kondenzácii, naznačuje odlišné vyšetrenie od merača, ktorý sa postupne posúval niekoľko mesiacov v špinavom prúde plynu.

Pred prekalibrovaním meracieho prístroja s nevysvetliteľným posunom skontrolujte:

• zmeny zloženia plynu;
• rosný bod a história kondenzácie;
• prenos kompresorového oleja;
• zaťaženie prachom alebo časticami;
• čistota snímača;
• zmeny predradených filtrov alebo separátorov;
• nedávna údržba procesu.

Presnosť inštalácie závisí od profilu toku

Tepelný snímač fyzicky nemeria každý bod naprieč veľkým potrubím. Sníma podmienky v mieste inštalácie a prístroj používa toto meranie spolu s nakonfigurovanou geometriou potrubia a kalibračným modelom na výpočet celkového prietoku.

Koleno, T-kus, redukcia, regulačný ventil, výstup dúchadla, výtlak kompresora alebo čiastočne uzavretý ventil môžu vytvárať vírivé a asymetrické profily rýchlosti. Merač inštalovaný v tomto narušenom profile môže byť veľmi opakovateľný, pričom stále hlási skreslený celkový prietok.

Vedenie priameho{0}}behu je preto dôležité, no pri každej inštalácii by sa nemalo používať jedno univerzálne číslo. Požadovaná dĺžka pred a po prúde závisí od konštrukcie merača a rušenia. Konečné rozloženie by sa malo riadiť zvolenou dokumentáciou k produktu.

Poloha sondy je problémom konfigurácie, ako aj mechanickým problémom

Dôležitá je hĺbka vloženia, orientácia a nakonfigurovaný vnútorný priemer rúry. Zadanie menovitej veľkosti potrubia, keď vysielač vyžaduje skutočný vnútorný priemer, môže spôsobiť systematickú chybu výpočtu plochy. Sonda nainštalovaná príliš plytko alebo príliš hlboko môže odobrať inú časť rýchlostného profilu, než je zamýšľané.

Pre väčšie existujúce potrubia, anvložný tepelný hmotnostný prietokomermôže obmedziť úpravy potrubia, ale inštalácia potrebuje dostatok informácií o geometrii potrubia a podmienkach proti prúdu, aby meranie malo zmysel.

Menšie linky môžu ťažiť z definovanej inline meracej časti. FlowT porovnáva-technické kompromisyinline versus vložný tepelný hmotnostný prietokomer porovnanie.

Kalibrácia: Aktuálny plyn, náhradný plyn a čo by mal certifikát zobrazovať

Kalibrácia spája elektrickú odozvu snímača so známym referenčným prietokom. Pri teplomeroch je výber plynu dôležitý, pretože prenos tepla-závisí od plynu.

ISO 14511:2019špecificky rieši špecifikáciu, testovanie, kontrolu, inštaláciu, prevádzku a kalibráciu tepelných hmotnostných prietokomerov plynov používaných pre plyny a zmesi plynov.

Ak je to praktické a odôvodnené aplikáciou, skutočná-kalibrácia plynu poskytuje čo najbližšie vyjadrenie skutočných tepelných vlastností. V iných prípadoch môžu výrobcovia použiť vzduch, dusík alebo iný náhradný plyn a použiť ekvivalentný model. Náhradný prístup môže byť vhodný, ale používatelia by mali pochopiť, ako bola konverzia stanovená a aká dodatočná neistota platí.

Článok ISA okalibrácia tepelných hmotnostných prietokomerovdiskutuje o obmedzeniach, ktoré môžu nastať, keď teoretická plynová ekvivalencia nereprodukuje skutočné správanie pri prenose tepla-procesného plynu.

Čo požiadať o kalibráciu

• kalibračný plyn alebo náhradný plyn;
• testovaný minimálny a maximálny prietok;
• jednotlivé kalibračné body v prevádzkovom rozsahu;
• referenčné teplotné a tlakové podmienky;
• merné jednotky a štandardný{0}}základ objemu;
• referenčné vybavenie a sledovateľnosť;
• uvedená neistota kalibrácie;
• v prípade potreby informácie o opakovateľnosti;
• ako-nájdené a ako{1}}zostávajúce výsledky pre rekalibračné práce;
• akákoľvek použitá metóda korekcie plynu alebo ekvivalencie.

Pre všeobecnú terminológiu kalibrácie prietokomeru a sledovateľnosť FlowT'stechnický prehľad kalibrácie prietokomeruposkytuje užitočné pozadie.

Ak je v projekte špecifikované akreditované laboratórium, potvrďte, že rozsah akreditácie laboratória pokrýva príslušný rozsah merania a prietoku.ISO/IEC 17025definuje požiadavky na spôsobilosť, nestrannosť a konzistentné{0}}prevádzkové požiadavky testovacích a kalibračných laboratórií.

Nezamieňajte hromadný prietok so štandardným objemom

Teplomery sa bežne nazývajú prístroje s priamym hmotnostným prietokom, no mnohé zariadenia zobrazujú výsledky v Nm³/h, Sm³/h, SCFM alebo SLPM namiesto kg/h. Sú to štandardizované objemové veličiny, nie fyzický objem pri aktuálnom tlaku a teplote v potrubí.

Na rozdiele záleží, keď sa merač tepla porovnáva s údajmi kompresora, správou o prevádzke, výpočtom PLC alebo inou technológiou prietoku. Systémy musia používať rovnakú referenčnú teplotu, tlak a definíciu plynu.

FlowT'svysvetlenie hmotnostného prietoku oproti objemovému prietokupokrýva fyzický rozdiel, pričom jeho prehľad ojednotky prietoku vrátane kg/h a Nm³/hje užitočné pri kontrole konfigurácie prevodníka a PLC.

Praktická nainštalovaná{0}}tabuľka diagnostiky chýb

Kedy je tepelná hmota tou správnou technológiou-a kedy nie

Technológia tepelnej hmotnosti je užitočná najmä vtedy, keď je známe zloženie plynu, tlaková strata by mala byť nízka, aplikácia ťaží z nízkej{0}}citlivosti prietoku a je užitočné priame meranie hmotnosti plynu alebo štandardné-meranie objemu.

A hmotnostný prietokomer plynumôže byť vhodný na distribúciu priemyselných plynov, dusíka, spaľovacieho plynu a podobných-plynov. Na monitorovanie stlačeného-vzduchu v závode, anhmotnostný prietokomer vzduchudokáže poskytnúť údaje o spotrebe bez samostatného{0}}kompenzačného systému hustoty. Aplikácie s rôznymi typmi plynu je možné porovnať aj s atepelný hmotnostný prietokomer na meranie priemyselných plynov, za predpokladu, že budú potvrdené limity plynu a prevádzky.

Tepelná hmota nie je automatickou odpoveďou na každú aplikáciu plynu.

Účelom tohto porovnania nie je zoradiť technológie univerzálne. Ide o identifikáciu toho, kde samotný princíp merania zapadá do procesu. FlowT poskytuje aj širšieporovnanie medzi tepelnou hmotnosťou a inými technológiami prietokomerovpre aplikácie, kde ešte nebola zvolená technológia.

Kontrolný zoznam pre výber merača tepelného prietoku

Dobrá žiadosť o cenovú ponuku by mala obsahovať dostatok procesných informácií na to, aby bolo možné merač dimenzovať a kalibrovať pre skutočné prevádzkové podmienky. Pripravte si minimálne:

• plyn:presný názov plynu alebo úplné zloženie zmesi.
• Rozsah zloženia:očakávané zmeny v hlavných zložkách plynu.
• Prietok:minimálny, normálny a maximálny prietok, nie iba maximálny.
• Jednotky:kg/h, Nm³/h, Sm³/h, SCFM alebo iný požadovaný výkon.
• Referenčné podmienky:štandardná teplota a tlak používané pre štandardné{0}}hlásenia objemu.
• tlak:normálny, minimálny a maximálny prevádzkový tlak.
• teplota:normálna a extrémna teplota plynu.
• Stav plynu:vlhkosť, možná kondenzácia, unášanie oleja, prach alebo procesné nečistoty.
• Potrubie:materiál, plán, skutočný vnútorný priemer a orientáciu.
• Inštalácia:k dispozícii priamy chod a blízke kolená, ventily, redukcie, kompresory alebo dúchadlá.
• Výkon:požadovaná neistota alebo presnosť pri skutočnom normálnom a minimálnom prietoku.
• Kalibrácia:skutočné{0}}požiadavky na plyn, náhradné{1}}akceptovanie plynu, certifikáty a potreby sledovateľnosti.
• výstup:4–20 mA, impulz, RS485/Modbus, HART, alarm alebo totalizér.
• Prostredie:kryt, schválenie-pre nebezpečné oblasti, okolitá teplota a materiálové požiadavky.

Často kladené otázky

Aká je typická presnosť tepelného hmotnostného prietokomeru?

Neexistuje jediná hodnota, ktorá by sa mala vzťahovať na každý merač hmotnosti tepla. Presnosť závisí od modelu, špecifikácie, kalibrovaného rozsahu, plynu, inštalácie a prevádzkových podmienok. Porovnajte presný údaj v údajovom hárku pri svojom bežnom a minimálnom toku a nespoliehajte sa na číslo všeobecnej-technologickej úrovne.

Ovplyvňuje tlak plynu tepelný hmotnostný prietokomer?

Meranie tepelnej hmotnosti zvyčajne nevyžaduje samostatný prevodník tlaku na výpočet hmotnostného prietoku z prevádzkového objemu, ale tlak môže stále ovplyvniť vlastnosti plynu a vzťah medzi podmienkami procesu a kalibráciou. Aplikácie s vysokým-tlakom alebo veľmi premenlivým-tlakom by sa mali porovnať s kalibračnými údajmi špecifickými pre model-.

Môže tepelný hmotnostný prietokomer merať meniacu sa zmes plynov?

Možno, ale požadovaná presnosť určuje, či je to praktické. Uveďte očakávaný rozsah zloženia a opýtajte sa, ako funguje kalibrácia meradla alebo model plynu v tomto rozsahu. Veľké alebo nepredvídateľné zmeny zloženia môžu odôvodniť odlišný prístup merania.

Mal by byť tepelný hmotnostný prietokomer kalibrovaný skutočným plynom?

Skutočná-kalibrácia plynu je najbližším vyjadrením procesného plynu, ak je to možné a opodstatnené. Môže sa použiť aj náhradná{2}}kalibrácia plynu, ale používateľ by mal pochopiť metódu ekvivalencie a ďalšiu neistotu spojenú s prenosom kalibrácie medzi plynmi.

Prečo môže byť tepelný hmotnostný prietokomer opakovateľný, ale stále nepresný?

Opakovateľnosť iba ukazuje, že glukomer reprodukuje rovnaký výsledok pri opakovaných podmienkach. Nesprávna krivka plynu, priemer potrubia, poloha sondy alebo narušený profil prietoku môžu vytvoriť stabilnú systematickú odchýlku, ktorá sa veľmi dobre opakuje.

Koľko priameho potrubia potrebuje tepelný hmotnostný prietokomer?

Odpoveď závisí od konkrétneho merača a rušenia proti prúdu. Koleno, dve kolená, regulačný ventil, redukcia, kompresor alebo dúchadlo môžu vytvárať rôzne profily prúdenia. Namiesto použitia jednej univerzálnej priamej-hodnoty použite požiadavky na inštaláciu pre vybratý model.

Ako zistím, či je potrebné snímač vyčistiť alebo prekalibrovať?

Najprv skontrolujte vzor zlyhania. Postupný posun v kontaminovanom procese môže odôvodniť kontrolu snímača pred kalibráciou. Ak je senzor čistý a konfigurácia, zloženie plynu, profil prietoku a podmienky procesu sú nezmenené, logickejším ďalším krokom sa stáva referenčné overenie alebo rekalibrácia.

Je lepší vložný alebo inline tepelný hmotnostný prietokomer?

Ani jedno nie je všeobecne lepšie. Inline vodomery poskytujú definovanú prietokovú časť a sú vhodné pre mnoho menších potrubí. Zásuvné merače sú atraktívne pre väčšie potrubia a dodatočné vybavenie, ale viac závisia od správnych rozmerov potrubia, polohy sondy a vyvinutého prietokového profilu.

Záverečné jedlo so sebou

Presnosť tepelného hmotnostného prietokomeru by sa mala považovať za otázku inštalovaného{0}}systému merania, nie iba za katalógové číslo. Začnite so základom presnosti a prevádzkovým rozsahom. Potom overte zloženie plynu, rozsah tlaku a teploty, vlhkosť a riziko kontaminácie, profil prietoku, polohu sondy, jednotky podávania správ a metódu kalibrácie.

Ak nainštalovaný merač nesúhlasí s iným meraním, nemeňte okamžite kalibračný faktor. Najprv sa uistite, že oba systémy používajú rovnaké jednotky prietoku a referenčné podmienky, potom skontrolujte zloženie plynu, konfiguráciu, stav snímača, geometriu potrubia a inštaláciu. Kalibrácia by mala potvrdiť správne aplikovaný glukomer, nie zakryť problém s aplikáciou.

Pri nových projektoch kvalita konečných výberov meračov zvyčajne určuje kvalitu aplikačných údajov. Poskytnutie skutočného zloženia plynu, minimálneho a normálneho prietoku, podmienok procesu, podrobností o potrubí, požiadaviek na presnosť a očakávaní kalibrácie poskytuje dodávateľovi dostatok informácií na to, aby mohol určiť, či je technológia tepelnej hmoty vhodná a ako by malo byť meradlo pre danú úlohu nakonfigurované.