اصل کار دنده سنج بیضی: چگونه جریان را اندازه گیری می کند و چه چیزی بر دقت تأثیر می گذارد

این اصل عملیاتی باعث می شود که این فناوری به ویژه برای روغن های تمیز و سایر مایعات چسبناک مفید باشد، اما همان فاصله های داخلی که جابجایی دقیق را ممکن می کند، محدودیت های مهمی را نیز ایجاد می کند. ویسکوزیته، آلودگی، هوای حباب شده، سایش، سرعت جریان و افت فشار همگی می‌توانند بر عملکرد واقعی-جهانی تأثیر بگذارند.

راهنمای زیر اصل کار کنتور دنده بیضی شکل را از حرکت چرخ دنده ها تا خروجی الکتریکی توضیح می دهد، سپس نشان می دهد که چگونه این اصل بر دقت، مناسب بودن کاربرد، نصب و انتخاب کنتور تأثیر می گذارد.

فلومتر دنده بیضی چیست؟

فلومتر دنده بیضی یک ابزار جابجایی مثبت است که شامل دو روتور بیضی شکل در داخل یک محفظه ماشینکاری شده است. با ورود مایع، فشار دیفرانسیل در سراسر کنتور باعث چرخش روتورها می شود. جیب های تشکیل شده بین روتورها و دیواره محفظه حجم های مجزا را از ورودی به خروجی حمل می کنند.

بسته به طراحی مکانیکی، روتورها ممکن است به طور مستقیم برهم کنش داشته باشند یا از آرایش همگام سازی جداگانه استفاده کنند. اصل اندازه گیری اساسی یکسان است: هر حرکت کامل مربوط به یک حجم جابجا شده قابل پیش بینی است.

این نوع ساز را می توانید در سایت مشاهده کنیدمحدوده دبی سنج دندهو یک خاصپیکربندی دنده سنج بیضی شکل.

مکانیسم اصلی نیز در OMEGA مستند شده استراهنمای فنی جابجایی سنج مثبت، که روتورهای بیضی شکل را توصیف می کند که حجم دقیقی را از طریق محفظه اندازه گیری در طول چرخش منتقل می کنند.

فلومتر دنده بیضی چگونه کار می کند؟

1. مایع وارد محفظه اندازه گیری می شود

مایع فرآیند وارد ورودی کنتور می شود و اختلاف فشار بین دو طرف بالادست و پایین دست روتورها ایجاد می کند. این فشار نیروی مکانیکی را فراهم می کند که چرخ دنده ها را می چرخاند. بنابراین عناصر اندازه گیری معمولاً به موتور خارجی نیاز ندارند.

2. یک حجم تعریف شده جدا شده است

همانطور که یکی از روتورها از دیواره محفظه دور می شود، یک جیب بین سطح روتور و محفظه باز می شود. مایع آن فضا را پر می کند. فاصله های داخلی دقیق، نشت کنترل نشده را از ورودی به خروجی محدود می کند، بنابراین بیشتر مایع از مسیر جابجایی مورد نظر پیروی می کند.

این تفاوت کلیدی بین اندازه‌گیری جابجایی مثبت و فن‌آوری‌های استنتاجی است: متر به‌جای اینکه ابتدا سرعت را اندازه‌گیری کند و آن مقدار را به جریان حجمی تبدیل کند، بارها و بارها یک حجم تعریف‌شده فیزیکی را کنترل می‌کند.

3. روتورها مایع را انتقال می دهند

دو روتور در یک توالی همگام به چرخش ادامه می دهند. مایع محبوس شده در اطراف بیرونی هر روتور به سمت خروجی حمل می شود در حالی که محفظه دیگری در ورودی پر می شود.

یک نکته مهم این است که تعداد دقیق رویدادهای جابجایی در هر دور به هندسه متر بستگی دارد. بنابراین باید از داده های طراحی و کالیبراسیون سازنده به جای یک فرض عمومی در مورد تمام کنتورهای دنده بیضی شکل گرفته شود.

4. حجم اندازه گیری شده از متر خارج می شود

هنگامی که یک محفظه پر شده به سمت پایین دست می رسد، مایع آن تخلیه می شود. محفظه دیگری در حال پر شدن است، بنابراین چرخش مکرر دنده باعث انتقال تقریباً پیوسته حجم مایع مجزا می شود.

5. چرخش به یک سیگنال جریان قابل استفاده تبدیل می شود

حرکت مکانیکی می تواند یک ثبت محلی را هدایت کند یا به صورت الکترونیکی شناسایی شود. مترهای الکترونیکی ممکن است از ترکیبات مغناطیسی، هال{1} یا دیگر ترتیبات حسگر برای تولید پالس های مربوط به حرکت روتور استفاده کنند.

سیگنال پالس را می توان به نمایشگر، PLC، کنترلگر دسته ای یاتوتالایزر جریان. الکترونیک دریافت کننده از فاکتور متر برای تبدیل آن پالس ها به حجم انباشته شده و نرخ جریان لحظه ای استفاده می کند.

حجم کل و نرخ جریان چگونه محاسبه می شود؟

رابطه اساسی ساده است:

حجم کل=حجم جابجا شده در هر چرخه اندازه گیری × تعداد چرخه ها

نرخ جریان یک جزء زمان اضافه می کند:

سرعت جریان=حجم اندازه گیری شده ÷ زمان سپری شده

دنده‌سنج‌های بیضی الکترونیکی معمولاً این رابطه را از طریق یک ضریب K- یا ضریب متر بیان می‌کنند که اغلب به‌عنوان تعداد معینی از پالس‌ها در واحد مهندسی حجم تعریف می‌شود. کنترل‌کننده‌ای که این پالس‌ها را می‌شمرد، می‌تواند مایع را جمع کند، در حالی که فرکانس پالس نشان می‌دهد که حجم با چه سرعتی از متر می‌گذرد.

ضریب K- نباید به عنوان یک عدد جهانی دلخواه در نظر گرفته شود. متعلق به متر خاص و کالیبراسیون آن است. برای سیستم‌های اندازه‌گیری که دقت اهمیت دارد، به جای محاسبه یک عدد از ابعاد اسمی دنده، از فاکتوری که در طول کالیبراسیون ارائه شده یا ایجاد شده است، استفاده کنید.

راهنمایی NIST درکالیبراسیون جریان سنج مایعنشان می دهد که چرا ضریب متر و عدم قطعیت آن بخشی از نتیجه اندازه گیری کامل است. برای مطالب بیشتر سایت در مورد این موضوع، به راهنمای سایت مراجعه کنیدروش های کالیبراسیون و قابلیت ردیابی جریان سنج مایع.

چرا ویسکوزیته مهم است؟

ویسکوزیته به دو روش مختلف بر اندازه گیری دنده بیضی تأثیر می گذارد و نگاه کردن به تنها یکی از آنها می تواند منجر به انتخاب ضعیف متر شود.

اول، مقداری مایع می تواند از فاصله های کوچک بین اجزای متحرک و ثابت عبور کند بدون اینکه به طور کامل توسط چرخه جابجایی مورد نظر نشان داده شود. این به طور کلی به عنوان نشت داخلی یا لغزش توصیف می شود. با یک مایع بسیار نازک، نشت از طریق آن خلاءها، به ویژه در جریان کم، می تواند مهم تر شود.

همانطور که ویسکوزیته افزایش می یابد، جریان از طریق خلاءها به طور کلی محدودتر می شود. این یکی از دلایلی است که سنج های جابجایی مثبت می توانند با روغن های چسبناک و مایعات مشابه عملکرد خوبی داشته باشند.

با این حال، ویسکوزیته بالا مقاومت در برابر حرکت را نیز افزایش می دهد. ممکن است فشار دیفرانسیل بیشتری برای چرخاندن روتورها مورد نیاز باشد و افت فشار در سرتاسر متر ممکن است افزایش یابد. در ویسکوزیته به اندازه کافی بالا، حداکثر جریان قابل استفاده ممکن است باید کاهش یابد.

راهنمایی KOBOLD دردبی سنج جابجایی مثبتبه عنوان مثال، به طور خاص اشاره می کند که سیالات بسیار ویسکوز ممکن است به کاهش حداکثر جریان برای حفظ افت فشار در محدوده قابل قبول نیاز داشته باشند.

درس عملی این است که ویسکوزیته هرگز نباید به تنهایی ارزیابی شود. آن را همراه با سرعت جریان، فشار دیفرانسیل موجود، دمای فرآیند و اندازه متر بررسی کنید.

دقت، تکرارپذیری و لغزش داخلی یکسان نیستند

مشخصات فلومتر اغلب از چندین عبارت استفاده می کنند که به راحتی قابل تعویض هستند.

دقتتشریح می‌کند که نتیجه نشان‌داده‌شده چقدر با مرجع یا مقدار پذیرفته شده در شرایط مشخص مطابقت دارد.

تکرارپذیریتشریح می‌کند که وقتی اندازه‌گیری در شرایط یکسان تکرار می‌شود، دستگاه چگونه نتیجه یکسانی را ایجاد می‌کند.

یک متر می تواند بسیار قابل تکرار باشد و همچنان دارای خطای اندازه گیری سیستماتیک باشد. کالیبراسیون می تواند بخشی از آن تفاوت سیستماتیک را شناسایی و تصحیح کند، اما مشکلات مکانیکی، شرایط عملیاتی نامناسب یا تغییر خواص فرآیند را از بین نمی برد.

برای یک دنده سنج بیضی، چندین فاکتور شایسته توجه ویژه است.

جریان کم

در جریان کم، نشتی از خلال های داخلی نسبت به مقدار کل عبوری از کنتور بزرگتر می شود. حتی اگر لغزش مطلق خیلی کم تغییر کند، درصد توان اندازه گیری شده آن می تواند افزایش یابد. این به توضیح اینکه چرا انتهای پایین محدوده عملیاتی مستحق توجه دقیق است کمک می کند.

بنابراین، برنامه‌هایی که بر روی مقادیر کم متمرکز می‌شوند، باید به‌جای اتصال ساده لوله، با متری مطابق با محدوده عملیاتی واقعی مطابقت داده شوند. صفحات سایت دردنده متر برای دبی کمزمینه اضافی برای این نوع برنامه فراهم می کند.

دما

دما روی مواد کنتور تأثیر می گذارد، اما سیال را نیز تغییر می دهد. یک روغن در هنگام شروع سرد می تواند به طور قابل توجهی چسبناک تر از زمانی باشد که فرآیند به دمای عملیاتی برسد. بنابراین کنتور ممکن است رفتار افت فشار و لغزش متفاوتی را در نقاط مختلف در یک چرخه تولید تجربه کند.

بپوشید

سایش سطوح روتور، یاتاقان ها یا محفظه اندازه گیری می تواند فاصله های داخلی را تغییر دهد. فاصله های بزرگتر می تواند ویژگی های نشتی را تغییر دهد و در نهایت عملکرد کنتور را تغییر دهد. به همین دلیل است که تاریخچه کالیبراسیون می تواند مفید باشد: تغییر تدریجی فاکتور متر ممکن است بیش از یک مشکل الکترونیکی را نشان دهد.

هوای حباب شده

یک دنده سنج بیضی، حجمی را که محفظه اندازه گیری آن را اشغال می کند، اندازه گیری می کند. اگر بخشی از آن محفظه به جای مایع مورد نظر حاوی گاز باشد، روتور همچنان می تواند حرکت کند و کنتور همچنان می تواند حجم جابجا شده را ثبت کند. بنابراین، نتیجه نمایش داده شده ممکن است دیگر حجم مایعی را که اپراتور قصد اندازه گیری آن را داشت، نشان ندهد.

فلومترهای دنده بیضی کجا خوب کار می کنند؟

قوی ترین کاربردها عموماً شامل مایعات تمیز است که اندازه گیری حجمی مستقیم مفید است. نمونه های معمولی عبارتند از روغن روان کننده، روغن هیدرولیک، سوخت، رزین، چسب، شربت، روغن خوراکی و مواد شیمیایی فرآیند سازگار.

نام دقیق مایع برای تأیید یک برنامه کافی نیست. ویسکوزیته آن در دمای عملیاتی، تمیزی، سازگاری شیمیایی، فشار، محدوده جریان مورد انتظار و افت فشار مجاز هنوز باید بررسی شود.

فناوری چرخ دنده بیضی همچنین به سیستم‌های کنترل دسته‌ای{0} و فرآیند مربوط می‌شود زیرا جابه‌جایی حجمی مکرر سیگنالی را تولید می‌کند که می‌توان آن را جمع یا شمارش کرد. نمونه‌های بیشتر{2}برنامه کاربردی در بخش‌های سایت موجود استاندازه گیری جریان چرخ دنده برای کنترل فرآیندوکاربردهای دبی سنج صنعتی.

چه زمانی یک دنده سنج بیضی انتخاب ضعیفی است؟

• مایعات ساینده یا ذرات{0}}:جامدات می توانند به سطوح داخلی نزدیک آسیب بزنند یا حرکت روتور را محدود کنند.
• فرآیندهای با گاز قابل توجهی:گازی که بخشی از محفظه اندازه‌گیری را اشغال می‌کند، می‌تواند نتیجه حجم مایع مورد نظر- را مخدوش کند.
• سیستم های با فشار دیفرانسیل موجود بسیار محدود:جابجایی مکانیکی باعث کاهش فشار می شود، به خصوص با افزایش ویسکوزیته و جریان.
• مایعات شیمیایی ناسازگار:بدنه، روتورها، مهر و موم ها، یاتاقان ها و سایر اجزای خیس شده باید با محیط فرآیند سازگار باشند.
• کاربردهایی که نیاز به جریان مستقیم جرمی دارند:یک دنده سنج بیضی شکل اساساً حجم را به جای جرم اندازه گیری می کند.

دنده بیضی در مقابل سایر فن آوری های جریان سنج

اینها تمایزات کلی هستند، نه قوانین انتخاب جهانی. خوانندگانی که فناوری‌ها را با هم مقایسه می‌کنند، می‌توانند سایت را بررسی کننددبی سنج توربین, جریان سنج الکترومغناطیسیو راهنمایی بهاصل کار دبی سنج کوریولیسقبل از انتخاب روش اندازه گیری

نحوه انتخاب فلومتر دنده بیضی

تنها با قطر لوله شروع نکنید. با فرآیند شروع کنید.

1. مایع را شناسایی کنید.محیط واقعی و در صورت لزوم، ترکیب یا غلظت آن را ثبت کنید.
2. ویسکوزیته را در دمای عملیاتی تعیین کنید.اگر دما به طور قابل ملاحظه ای تغییر کرد، به جای یک مقدار دمای اتاق{0}، محدوده ویسکوزیته را ارائه دهید.
3. حداقل، معمولی و حداکثر جریان را تعریف کنید.اندازه‌گیری در محدوده عملیاتی واقعی به جلوگیری از عملکرد ضعیف جریان-یا سرعت بیش از حد روتور کمک می‌کند.
4. فشار و فشار دیفرانسیل موجود را بررسی کنید.کنتور باید بدون ایجاد تلفات غیرقابل قبول فرآیند، دارای درجه بندی فشار سیستم باشد.
5. محدودیت های دما را تأیید کنید.مواد مکانیکی و الکترونیکی را بررسی کنید.
6. سازگاری مواد خیس شده{0}}را بررسی کنید.شامل بدنه، روتورها، مهر و موم و سایر اجزای در معرض سیال باشد.
7. خروجی مورد نیاز را انتخاب کنید.تصمیم بگیرید که آیا سیستم به نشان محلی، خروجی پالس، انتقال آنالوگ، توتالیزاسیون یا ادغام با یک کنترلر نیاز دارد یا خیر.
8. عملکرد اندازه گیری مورد نیاز را تعریف کنید.الزامات دقت واقعی را از تکرارپذیری یا نیازهای نظارت بر فرآیند{0} ساده جدا کنید.

اگر شرایط کاربرد پایدار نیست، به جای انتخاب کنتور از شرایط عادی، بدترین حالت عملیاتی معتبر را تعریف کنید.

شیوه های نصب و راه اندازی

آلاینده ها را از محفظه اندازه گیری دور نگه دارید. معمولاً زمانی که ممکن است ماده خارجی وجود داشته باشد، یک صافی مناسب بالادست توصیه می شود. مستندات دنده بیضی شکل OMEGA همچنین هشدار می دهد که کثیفی می تواند به مکانیزم آسیب برساند و توصیه می کند که به آرامی متر را پر کنید نه اینکه آن را در معرض تخلیه هوای ناگهانی قرار دهید.

در طول اندازه گیری، کنتور باید پر از مایع باقی بماند. در جایی که هوا می تواند وارد فرآیند شود، به جای اینکه خوانش های ناپایدار را فقط به عنوان یک مشکل الکترونیکی در نظر بگیرید، به منبع توجه کنید.

جهت جریان و محدودیت های عملیاتی مشخص شده توسط سازنده را دنبال کنید. از دویدن مداوم بالاتر از محدوده جریان نامی خودداری کنید و ضربان پمپ را در جایی که تجهیزات بالادست جریان به شدت متغیر تولید می کنند در نظر بگیرید.

پس از نصب، زنجیره سیگنال و همچنین خود متر را تأیید کنید: خروجی حسگر، مقیاس پالس، ضریب K{0}}، پیکربندی نمایشگر و تنظیمات PLC یا توتالایزر همگی باید واحدهای مهندسی یکسانی را نشان دهند.

مشکلات رایج و آنچه ابتدا باید بررسی شود

هنگامی که نیاز به کالیبراسیون است، از یک روش مرجع مستند استفاده کنید و نتایج را حفظ کنید تا تغییرات در طول زمان مقایسه شوند. مقاله سایت درنحوه کالیبره کردن دبی مترپس زمینه اضافی را فراهم می کند.

سوالات متداول

آیا دنده سنج بیضی شکل جابجایی سنج مثبت است؟

بله. مایع را با جداسازی و انتقال مکرر حجم های تعریف شده از طریق یک محفظه اندازه گیری، که اصل جابجایی مثبت اساسی است، اندازه گیری می کند.

آیا یک دنده سنج بیضی شکل دبی جرمی را اندازه گیری می کند؟

خیر. مقدار اولیه اندازه گیری شده آن حجم است. جریان جرمی به اطلاعات چگالی یا فناوری طراحی شده برای اندازه گیری مستقیم جرم نیاز دارد.

چرا اغلب از متر دنده بیضی برای روغن استفاده می شود؟

بسیاری از روغن ها تمیز و نسبتاً چسبناک هستند، شرایطی که می تواند با اندازه گیری جابجایی مثبت مناسب باشد. انتخاب نهایی همچنان به محدوده جریان، ویسکوزیته در دمای فرآیند، افت فشار، مواد و دقت مورد نیاز بستگی دارد.

آیا ویسکوزیته بر دقت تأثیر می گذارد؟

این می تواند بر عملکرد تأثیر بگذارد زیرا ویسکوزیته بر لغزش داخلی و کاهش فشار تأثیر می گذارد. یک مایع نازک ممکن است با سهولت بیشتری از خلال های داخلی نشت کند، در حالی که یک مایع بسیار چسبناک می تواند به فشار دیفرانسیل بیشتری برای حرکت روتورها نیاز داشته باشد.

آیا یک متر دنده بیضی به لوله های مستقیم طولانی نیاز دارد؟

اندازه‌گیری آن به همان روشی که بسیاری از مترهای مبتنی بر سرعت-بر اساس سرعت انجام می‌دهند، به ایجاد نمایه سرعت بستگی ندارد، بنابراین الزامات اجرای مستقیم{1} اغلب کمتر نیاز دارند. دستورالعمل های نصب برای مدل خاص همچنان باید دنبال شود.

چرا صافی مهم است؟

متر شامل عناصر متحرک و فاصله های نزدیک است. مواد خارجی می توانند چرخش را محدود کنند، سایش را تسریع کنند یا عملکرد اندازه گیری را تغییر دهند.

قبل از انتخاب کنتور چه اطلاعاتی باید ارائه شود؟

سیال، ویسکوزیته در دمای کارکرد، حداقل و حداکثر جریان، فشار، دما، الزامات اتصال، نیازهای مواد خیس شده، خروجی و اندازه گیری مورد نظر-هدف عملکرد را ارائه دهید.

نتیجه گیری

اصل کار کنتور دنده بیضی بر اساس جابجایی حجمی مستقیم است. روتورها به طور مکرر حجم های مایع شناخته شده را جدا می کنند، آنها را از طریق محفظه اندازه گیری حرکت می دهند و چرخش آنها را به یک نشانه مکانیکی یا سیگنال الکترونیکی تبدیل می کنند.

این مکانیسم هم نقاط قوت و هم محدودیت های فناوری را توضیح می دهد. مایعات چسبناک تمیز می توانند به خوبی برای اندازه گیری دنده بیضی مناسب باشند، در حالی که آلودگی، هوای به داخل، افت فشار بیش از حد، مواد نامناسب و عملکرد خارج از محدوده جریان مورد نظر می تواند عملکرد را کاهش دهد.

برای انتخاب، به جای یک مشخصات واحد، روی شرایط عملیاتی کامل تمرکز کنید. خواص سیال، ویسکوزیته، محدوده جریان، دما، فشار، مواد، خروجی و الزامات اندازه گیری باید با هم ارزیابی شوند. هنگامی که این عوامل با اصل جابجایی مثبت مطابقت دارند، یک دنده سنج بیضی می تواند راه حلی عملی برای اندازه گیری حجمی، دسته بندی و نظارت بر فرآیند ارائه دهد.