Un misuratore di portata a turbina è un dispositivo volumetrico: la velocità del fluido fa girare un rotore a pale, un pickup rileva il passaggio delle pale e l'elettronica converte la frequenza degli impulsi in portata. FlowTgamma di misuratori di portata a turbinacopre diverse applicazioni liquide, connessioni, uscite e condizioni di installazione. La questione ingegneristica è se il misuratore può mantenere le prestazioni richieste nelle condizioni di processo effettive.
Cosa significa in realtà la precisione del misuratore di portata a turbina?
Prima di confrontare i misuratori, controllare come sono scritte le specifiche di precisione. La "percentuale di lettura" e la "percentuale del fondo scala" non sono intercambiabili. Ad esempio, se per un contatore viene specificato ±0,5% della lettura e il flusso effettivo è 100 l/min, la tolleranza dichiarata in quel punto è ±0,5 l/min. Se un altro misuratore ha un fondo scala di 200 l/min ed è specificato a ±0,5% del fondo scala, la tolleranza è ±1,0 l/min anche quando il processo funziona a soli 100 l/min.
Anche separatiprecisione, ripetibilità, Elinearità. La precisione descrive quanto il valore indicato è vicino al valore di riferimento. La ripetibilità descrive quanto fedelmente lo strumento riproduce lo stesso risultato in condizioni ripetute e invariate. La linearità descrive il comportamento coerente del fattore contatore nel suo intervallo di portata. Un contatore può ripetere molto bene ed essere comunque distorto se il suo fattore K-, installazione o valore di riferimento è sbagliato.
Quando si confrontano le schede tecniche, verificare la base delle specifiche, l'intervallo calibrato, le condizioni del fluido e se le prestazioni dichiarate si applicano all'intera gamma. Le unità di flusso possono anche creare errori di ridimensionamento; La spiegazione di FlowT diunità di flussometro comuni come GPM, m³/h, kg/h e Nm³/hè utile quando si controllano le impostazioni del PLC.
Perché il flusso basso è solitamente la parte più difficile della gamma
A un flusso moderato, il fluido produce una coppia sufficiente per azionare il rotore in modo coerente. Vicino al limite inferiore dell'intervallo, l'attrito del cuscinetto, la resistenza magnetica e la resistenza viscosa diventano più significativi rispetto alla forza idraulica che fa girare il rotore. La risposta può diventare meno lineare e una piccola variazione nella resistenza può creare un errore percentuale maggiore.
Questo è il motivo per cui non si dovrebbe scegliere un contatore a turbina solo in base al diametro del tubo. Se un processo normalmente funziona a 8 l/min ma occasionalmente raggiunge i 40 l/min, un misuratore di grandi dimensioni adatto al tubo può trascorrere la maggior parte della sua vita vicino al fondo del suo intervallo utile. Per linee liquide di piccole dimensioni, valutare amisuratore di portata a turbina per liquidi di piccolo-diametrocontro il flusso minimo, normale e massimo reale.
Come il fattore K- converte gli impulsi in flusso
Il fattore K- è comunemente espresso come impulsi per unità di volume, ad esempio impulsi/L o impulsi/gal. Per un semplice contatore a turbina con uscita-a impulsi:
Portata volumetrica=frequenza di impulso ÷ fattore K-
Supponiamo che un contatore abbia un fattore K- di 500 impulsi/L e che il pickup produca 250 impulsi al secondo. Il flusso calcolato è 250 ÷ 500=0.5 L/s, ovvero 30 L/min. Se successivamente il totalizzatore conta 25.000 impulsi, il volume accumulato è 25.000 ÷ 500=50 L.
L'aritmetica è semplice; determinare il fattore K- corretto non lo è. Il fattore del contatore può variare in base al flusso, alla viscosità, al numero di Reynolds, alle condizioni dei cuscinetti e alla geometria. del NISTguida alla calibrazione del misuratore a turbinaspiega perché le curve di calibrazione vengono spesso valutate rispetto al numero di Reynolds e perché possono apparire regioni-dipendenti dal cuscinetto e indipendenti dalla viscosità-. Un fattore K- nominale non dimostra prestazioni identiche in ogni condizione.
Per i sistemi di controllo, verificare anche che le unità del fattore K- corrispondano alle unità tecniche nel PLC, trasmettitore o controller batch. Confondere gli impulsi/L con gli impulsi/m³, o i secondi con i minuti nella conversione di frequenza, può creare un errore di grandi dimensioni anche quando il sensore stesso funziona correttamente.
La viscosità e il numero di Reynolds possono modificare il comportamento del misuratore
La viscosità modifica la resistenza che agisce sul rotore e sui cuscinetti e modifica il numero di Reynolds attraverso la sezione di misurazione. L'effetto è spesso più visibile a un flusso inferiore, dove la coppia motrice del rotore-è già limitata. Non si dovrebbe presumere automaticamente che una calibrazione eseguita sull'acqua rappresenti la stessa risposta del misuratore su un olio molto più viscoso a una temperatura diversa.
Per carburanti, oli, solventi o servizi chimici, fornire al fornitore la viscosità alla temperatura di esercizio, non solo il nome del fluido. La discussione di FlowT suinfluenza della viscosità del liquido sulla misura del flussofornisce lo sfondo, mentre unflussometro per olio, carburante e turbina dieseldeve comunque essere dimensionato in base alla viscosità e all'intervallo di flusso confermati.
Errori di installazione possono influenzare un misuratore altrimenti integro
Un misuratore a turbina risponde alla distribuzione della velocità che entra nel rotore. Gomiti, raccordi a T, riduttori, pompe e valvole parzialmente chiuse possono creare profili di velocità a vortice o asimmetrici. Questo disturbo può modificare la velocità del rotore senza alcun guasto all'interno del misuratore.
Regole come 10 diametri di tubo a monte e 5 diametri a valle vengono spesso utilizzate come guida iniziale per alcuni progetti, ma non sono universali. Il tratto rettilineo richiesto dipende dal contatore e dal disturbo a monte. Due gomiti su piani diversi o una valvola di controllo vicina al misuratore possono richiedere più condizionamento di un gomito delicato. Seguire la documentazione di installazione del contatore selezionato ed esaminare FlowTprecauzioni per l'installazione del misuratore di portata a turbinaprima di fissare il layout delle tubazioni.
Per il servizio con liquidi, mantenere la sezione di misurazione piena. L'aria intrappolata può causare un comportamento instabile del rotore. La cavitazione può anche disturbare la misurazione e danneggiare le parti interne se la pressione locale scende al di sotto della pressione del vapore. Controllare la pressione disponibile, la perdita di pressione del contatore, le valvole e le condizioni della pompa prima di trattare un segnale fluttuante come un problema elettronico.
Le condizioni meccaniche e la pulizia del fluido influiscono sulla ripetibilità
I contatori a turbina contengono parti mobili. Scaglie di ruggine, detriti di saldatura, fibre, sabbia, depositi o cuscinetti danneggiati possono aumentare la resistenza o interferire con le lame. Le nuove tubazioni devono essere pulite prima della messa in servizio e la filtrazione può essere opportuna laddove il processo può trasportare particelle e il produttore del misuratore lo consente.
Una deriva graduale può indicare depositi, usura dei cuscinetti, cambiamenti-delle proprietà dei fluidi o un profilo di flusso alterato. Registra la pulizia, la sostituzione dei cuscinetti, i risultati della calibrazione e le modifiche del fattore K- in modo che l'invecchiamento del misuratore possa essere separato dalle modifiche del processo. FlowTnote di manutenzione del misuratore di portata a turbinafornire una lista di controllo iniziale.
Controlla la catena del segnale prima di modificare il fattore K-
Uno degli errori più semplici è modificare il fattore K- finché il display non concorda con un altro strumento. Ciò potrebbe nascondere il vero problema. Inizia dal misuratore e segui il segnale in avanti: rotore, pickup, cavo, trasmettitore o convertitore, ingresso ad alta velocità-PLC, scala e logica del totalizzatore.
VFD, cavi motore, messa a terra inadeguata, schermatura danneggiata o impostazioni del filtro-di ingresso possono creare impulsi falsi o mancati. Confrontare la frequenza grezza vicino al misuratore con la frequenza ricevuta dal sistema di controllo. Se il segnale locale è stabile ma il totale del PLC è sbagliato, controllare la messa in scala prima di ricalibrare. L'articolo di FlowT sugrandi differenze nel conteggio del flussometroè rilevante quando il tasso e il totale non concordano.
Laddove la risposta rapida agli impulsi è importante per il dosaggio o il controllo delle apparecchiature, il sensore, il pickup e l'elettronica di ricezione devono tutti supportare la frequenza richiesta. UNmisuratore di portata a turbina con uscita a-risposta rapida-emissione di impulsipuò essere appropriato, ma l'intera catena del segnale deve ancora essere controllata come un unico sistema.
Come calibrare un misuratore di portata a turbina
Non esiste un intervallo di calibrazione universale. La giusta frequenza dipende dalla criticità del processo, dalla stabilità storica, dalla gravità operativa, dai requisiti normativi o di qualità e dalle conseguenze di una misurazione errata. La ricalibrazione dovrebbe essere presa in considerazione anche dopo la sostituzione del rotore o del cuscinetto, una deriva inspiegabile, importanti modifiche alle tubazioni o un cambiamento significativo nel fluido misurato.
Una pratica calibrazione multi-punto segue tipicamente questa logica:
- Definire l'intervallo richiesto.Scegli punti di calibrazione che rappresentano le condizioni operative minime, normali e massime anziché testare solo vicino alla scala completa.
- Stabilizzare il flusso di riferimento.Confrontare lo strumento con uno standard di riferimento o un prover appropriato in condizioni controllate.
- Registrare il volume di riferimento o il flusso e gli impulsi del contatore.Calcola il fattore K- in ogni punto di test invece di fare affidamento solo su un valore complessivo.
- Controllare la ripetibilità e la linearità.Esecuzioni ripetute aiutano a mostrare se una deviazione è casuale o sistematica.
- Applicare il risultato in modo appropriato.A seconda dell'elettronica e delle prestazioni richieste, utilizza un fattore K- medio verificato, un fattore corretto o una linearizzazione a più- punti.
- Documentare il risultato.Conserva i dati-trovati e come{1}}lasciati, le condizioni dei test, le apparecchiature di riferimento, le informazioni sull'incertezza e sulla tracciabilità.
Per procedure e terminologia più ampie, vedere FlowTPanoramica sulla calibrazione del misuratore di portatae la sua discussione sumetodi di calibrazione e tracciabilità del flusso di liquidi. Quando è richiesta una calibrazione accreditata, confermare che l'ambito del laboratorio copra l'intervallo di flusso e il metodo necessari.ISO/IEC17025definisce i requisiti per la competenza, l'imparzialità e il funzionamento coerente dei laboratori di prova e taratura.
Tabella per la risoluzione dei problemi del misuratore di portata a turbina
| Sintomo | Probabili cause | Controlla prima |
|---|---|---|
| Lettura costantemente alta | Vortice, pulsazione, gas trascinato, unità del fattore K-errate, falsi impulsi | Tubazioni a monte, frequenza grezza, ridimensionamento PLC |
| Lettura costantemente bassa | Resistenza del cuscinetto, contaminazione, impulsi mancati, misuratore sovradimensionato, funzionamento al di sotto del range utile | Condizione del rotore, flusso minimo, segnale di raccolta |
| Lettura instabile | Aria, cavitazione, pompa pulsante, rumore elettrico, movimento rapido della valvola | Riempimento del tubo, pressione, comportamento della pompa, schermatura |
| Il totalizzatore differisce dal calcolo della tariffa | Scalatura degli impulsi, errore-base temporale, filtraggio degli input, conteggi persi | Unità fattore K- e impostazione contatore PLC |
| Deriva graduale nel tempo | Usura dei cuscinetti, depositi, modifica-delle proprietà dei fluidi, modifica delle tubazioni | Storico di manutenzione e calibrazione |
Quando un misuratore di portata a turbina è la scelta giusta?
La tecnologia delle turbine è più efficace per i fluidi puliti, monofase-con viscosità relativamente bassa-dove la ripetibilità, la risposta rapida e la totalizzazione degli impulsi sono importanti. Le applicazioni tipiche includono acqua pulita, combustibili leggeri, solventi, dosaggio e banchi prova. Nelle aree pericolose devono essere confermati anche i requisiti elettrici e di custodia; UNmisuratore di portata a turbina industriale-antideflagranteè solo una parte dell'installazione.
Un misuratore a turbina solitamente non è adatto per fanghi abrasivi, liquidi fortemente contaminati, viscosità elevata fortemente variabile, flusso bifase severo o applicazioni in cui le parti mobili non sono desiderabili. È inoltre importante non confondere la portata volumetrica e la portata massica quando si definisce l'obiettivo di misurazione. FlowTconfronto tra flusso di massa e flusso di volumespiega quando la densità e le condizioni operative cambiano il significato della quantità riportata. Per i progetti in cui la tecnologia del contatore stesso è ancora indecisa, ilguida alla misurazione del flusso e alla scelta del contatorefornisce un confronto più ampio.
Domande frequenti
Quale precisione può raggiungere un misuratore di portata a turbina?
Non esiste un unico valore di precisione per ogni contatore a turbina. Dipende dal modello, dal campo di portata, dalle specifiche, dalla calibrazione, dalle proprietà del fluido e dall'installazione. Controllare sempre se il valore indicato corrisponde alla percentuale della lettura o alla percentuale del fondo scala e se si applica all'intero intervallo operativo.
Perché il mio misuratore di portata a turbina è impreciso a bassa portata?
A flusso basso, la coppia di azionamento del rotore- diventa ridotta rispetto all'attrito del cuscinetto, alla resistenza magnetica e alla resistenza viscosa. Un contatore sovradimensionato può quindi funzionare al di fuori della sua migliore regione lineare anche se il collegamento della tubazione è corretto.
Posso correggere una lettura errata modificando il fattore K-?
Solo dopo aver confermato la causa. La correzione del fattore AK- non può riparare turbolenza, aria nella linea, resistenza del cuscinetto, impulsi mancati o dimensionamento PLC errato. Verificare innanzitutto il processo, la meccanica e la catena del segnale.
Quanti punti di calibrazione dovrebbero essere utilizzati?
Il numero dovrebbe riflettere l'intervallo operativo e l'incertezza richiesti. Per misurazioni critiche o ad ampio-intervallo, più punti dal flusso basso a quello alto sono più informativi di un punto vicino al fondo scala perché mostrano ripetibilità e linearità del fattore K-su tutto l'intervallo.
La viscosità influisce sulla precisione del flussometro a turbina?
SÌ. La viscosità modifica la resistenza del rotore e del cuscinetto e modifica il numero di Reynolds. L'effetto può diventare più significativo a un flusso basso, pertanto è necessario considerare la viscosità del fluido alla temperatura operativa durante la revisione del dimensionamento e della calibrazione.
Di quanto tubo diritto ha bisogno un misuratore di portata a turbina?
Non esiste un valore universale. I requisiti dipendono dalla progettazione del contatore e dai disturbi a monte. Le regole comuni di esecuzione diretta possono essere utili punti di partenza, ma la documentazione di installazione del modello selezionato dovrebbe governare il layout finale.
Asporto finale
La precisione del misuratore di portata a turbina è un risultato del sistema, non solo un numero della scheda tecnica. Inizia comprendendo come vengono definite le specifiche di precisione. Dimensionare il misuratore in base al flusso minimo, normale e massimo anziché solo alla dimensione della linea. Confermare la viscosità e la temperatura operativa, proteggere il rotore dalla contaminazione, fornire un profilo di flusso accettabile e assicurarsi che le unità del fattore K e la logica di elaborazione degli impulsi siano corrette.
Se un misuratore installato inizia a leggere in modo errato, risolvi il problema dal processo al sistema di controllo invece di regolare prima il fattore K-. Per una nuova applicazione, fornire il fluido, l'intervallo di flusso, la viscosità, la temperatura, la pressione, le dimensioni del tubo, la connessione, l'uscita, la precisione richiesta, i requisiti delle aree pericolose-e il tratto rettilineo disponibile. Questi dettagli consentono di dimensionare il misuratore in base al suo range utile piuttosto che semplicemente in base al tubo.
