Department once on the title page
Měřicí princip hmotnostních průtokoměrů 30.7.2006 Petr Komp
Optimass - měřicí princip
1
Department once on the title page
Úvod Co to je hmotnostní průtokoměr? Proč měřit hmotnostní průtok? Měření hmotnostního průtoku s využitím Coriolisových sil je prudce rostoucí segment trhu měření průtoku kapalin a plynů. Měřená hodnota nezávisí na: z
tlaku
z
teplotě
z
viskozitě
z
elektrické vodivosti
z
tvaru rychlostního profilu
Optimass - měřicí princip
2
Department once on the title page
Jaká je alternativa?
Vážení zásobníku s měřenou kapalinou. Poskytuje velmi přesné výsledky, instalace senzorů je nákladná, získáváme informace o množství nikoliv o průtoku.
Optimass - měřicí princip
3 1
Department once on the title page
Co měří hmotnostní průtokoměr?
Jeden hmotnostní průtokoměr měří a zobrazuje tyto veličiny: Hmotnostní průtok & celkovou hmotnost Hustotu & koncentraci Objemový průtok & celkový objem Teplotu
Optimass - měřicí princip
4 1
Department once on the title page
Měřicí princip – měření hmotnostního průtoku (1)
Fc
Průtok
Síla Fc je způsobena relativním pohybem hmotné částice o hmotnosti m za současného vzniku reakční síly Fr.
Fr
Síla Fr působí v opačném směru a způsobuje deformaci pohybující se měřicí trubice. Tuto deformaci měříme.
m
ω x
Optimass - měřicí princip
5
Department once on the title page
Měřicí princip – měření hmotnostního průtoku (2) Střed Měřicí trubice, průtok >0
Měřicí trubice, průtok = 0
Průtok ω
A
Fc
Fc
B Budič Senzory A & B
Měřicí trubice je “tlumena” ve vstupní polovině: signál senzoru A je fázově zpožděn za signálem budiče Měřicí trubice je “urychlována” ve výstupní polovině: signál senzoru B je ve fázovém předstihu oproti signálu budiče
Optimass - měřicí princip
6
Měřicí princip – měření hmotnostního průtoku (3)
Měřicí trubice
Optimass - měřicí princip
Senzory
Vnější kryt
Budič
Vnitřní válec snímače s uchycením senzorů 7
Department once on the title page
Měřicí princip – měření hmotnostního průtoku (4)
Hmotnostní průtok = 0 Senzor A Senzor B Senzor A
Senzor B
Hmot. průtok > 0
Sensor A Sensor B
Optimass - měřicí princip
8
Department once on the title page
Měřicí princip – měření hmotnostního průtoku (5)
Vyhodnocení fázového posuvu mezi signály senzorů
Senzor A Senzor B
Signály obou senzorů se současně vzorkují s frekvencí 5 kHz. signály jsou digitalizovány dvoukanálovým A/D převodníkem. Další zpracování signálu probíhá číslicově v mikroprocesoru předzesilovače (front end). Optimass - měřicí princip
9
Department once on the title page
Měřicí princip – měření hustoty (1) Měřicí trubice představuje pružinu s tuhostí k, naplněnou kapalinou o určité hustotě ρ. Při vhodném buzení bude kmitat s rezonanční frekvencí f, která je určena konstantou k a proměnnou ρ.
k
f ρ
f =
1 2π
k ρ
nebo : f ≈ 1/√ρ
Nízká hustota kapaliny v trubici (rozpouštědlo nebo olej s ρ = 0,8 kg/l) způsobí vyšší hodnotu vlastní rezonanční frekvence než kapalina s velkou hustotou (solný roztok s ρ = 1,2 kg/l) . Optimass - měřicí princip
10
Department once on the title page
Měřicí princip – měření hustoty (2)
z
Při buzení měřicí trubice se snažíme dodat do budiče minimum energie.
z
Budicí frekvence se automaticky mění tak, aby měřicí trubice kmitala na svém mechanickém rezonančním kmitočtu.
z
Z dané rezonanční frekvence se určuje okamžitá hustota měřené kapaliny.
Optimass - měřicí princip
11
Department once on the title page
Měřicí princip – měření objemového průtoku
z
Hmotnostní průtokoměr využívající Coriolisových sil přímo měří hmotnostní průtok (1) a hustotu měřené kapaliny (2).
z
Objemový průtok získáváme nepřímo výpočtem z hmotnostního průtoku a hustoty:
Objemový průtok = hmotnostní průtok x hustota měřené kapaliny
Optimass - měřicí princip
12
Department once on the title page
Měřicí princip – měření teploty Využíváme snímače PT 500, který je uchycen na vnější straně měřicí trubice, na vstupu měřené kapaliny do hmotnostního průtokoměru
Snímač PT 500 je přilepen na měřicí trubici
Optimass - měřicí princip
13
Department once on the title page
Měřicí princip – Minimální a maximální průtok
“Minimální průtok” Typicky to je v prvním přiblížení hodnota cca 1% z jmenovitého průtoku daného snímače (v závislosti na požadované přesnosti). “Maximální průtok” Je omezen programově na 130% jmenovitého průtoku daného snímače. Zde e nutno uvážit také střední rychlost proudění v měřicí trubici. Optimass - měřicí princip
14
Department once on the title page
Měřicí princip – přesnost měření (1)
“Přesnost” Jak přesně můžeme měřit hmotnostní průtok: vyjádřeno v % z daného průtoku (měřené hodnoty). “Stabilita nuly” Jak stabilní (spolehlivé) je měření: vyjádřeno v % z jmenovitého průtoku daného snímače
Optimass - měřicí princip
15
Department once on the title page
Měřicí princip – přesnost měření (2)
“Chyba měření” Je to skutečná chyba měření která může vzniknout při měření při libovolném průtoku v daném měřicím rozsahu. Vypočte se jako součet “přesnosti” + “stability nuly”.
Optimass - měřicí princip
16
Department once on the title page
Měřicí princip – přesnost měření (3)
Příklad výpočtu Optimass 7000, T25 Jmenovitý průtok: 34 500 kg/h Přesnost: ± 0,1% z hodnoty Stabilita nuly: ± 0,015% z jmenovitého průtoku Skutečný průtok: 20 000 kg/h Chyba měření : ± (20 000 x 0,001+ 34500 x 0,00015) = ± (25,175) kg/h Chyba měření v % : ±0,126% při průtoku 20 000 kg/h
Optimass - měřicí princip
17
Přehled dodávaných přístrojů z
Plováčkové průtokoměry pro kapaliny i plyny
z
Magneticko indukční průtokoměry pro kapaliny
z
Ultrazvukové průtokoměry pro kapaliny i plyny
z
Hmotnostní průtokoměry pro kapaliny i plyny
z
Vírové průtokoměry pro páru, plyny i kapaliny
z
Mechanické proudoznaky pro kapaliny
z
Magneticko indukční proudouznaky pro kapaliny
z
Radarové hladinoměry pro kapaliny i sypké látky
z
TDR hladinoměry pro kapaliny i sypké látky
z
Ultrazvukové hladinoměry pro kapaliny i sypké látky
z
Vibrační hladinové spínače pro kapaliny i sypké látky
z
Obtokové plovákové stavoznaky
z
Vztlakové hladinoměry vhodné i pro extrémní tlaky a teploty
z
Termické hmotnostní průtokoměry a regulátory průtoku Sierra Instruments
Optimass - měřicí princip
18
Další služby a kontaktní údaje pro Českou republiku z
Záruční i pozáruční servis přístrojů KROHNE i Sierra Instruments
z
Prvotní ověření průtokoměrů a kalibrace průtokoměrů i hladinoměrů
z
Poradenská činnost v oblasti měření průtoku i výšky hladiny
Kontaktní údaje KROHNE CZ spol. s r.o. sídlo společnosti: Soběšická 156 638 00 Brno tel.: 545 532 111 (ústředna) fax: 545 220 093 e-mail:
[email protected]
KROHNE CZ spol. s r.o. pracoviště Praha: Žateckých 22 140 00 Praha 4 tel.: 261 222 854-5 fax: 261 222 856 e-mail:
[email protected]
www.krohne.cz Optimass - měřicí princip
KROHNE CZ spol. s r.o. pracoviště Ostrava: Koláčkova 12 724 00 Ostrava - Stará Bělá tel.: 596 714 004 fax: 596 714 187 e-mail:
[email protected]
www.krohne.com 19
