Dit werkingsprincipe maakt de technologie bijzonder nuttig voor schone oliën en andere stroperige vloeistoffen, maar dezelfde interne spelingen die nauwkeurige verplaatsing mogelijk maken, creëren ook belangrijke grenzen. Viscositeit, verontreiniging, meegevoerde lucht, slijtage, stroomsnelheid en drukval kunnen allemaal de prestaties in de echte-wereld beïnvloeden.
De volgende gids legt het werkingsprincipe van de ovale tandwieldebietmeter uit, van de beweging van de tandwielen tot de elektrische output, en laat vervolgens zien hoe dat principe de nauwkeurigheid, toepassingsgeschiktheid, installatie en meterkeuze beïnvloedt.
Wat is een ovale tandwielstroommeter?
Een ovale tandwielstroommeter is een instrument met positieve verplaatsing dat twee ovale rotoren bevat in een nauw bewerkte kamer. Wanneer vloeistof binnendringt, zorgt het drukverschil over de meter ervoor dat de rotoren gaan draaien. Zakken gevormd tussen de rotors en de kamerwand transporteren afzonderlijke volumes van de inlaat naar de uitlaat.
Afhankelijk van het mechanische ontwerp kunnen de rotoren rechtstreeks samenwerken of een afzonderlijke synchronisatie-opstelling gebruiken. Het essentiële meetprincipe is hetzelfde: elke volledige beweging komt overeen met een voorspelbaar verplaatst volume.
Je kunt dit type instrument zien op de sitebereik van de tandwielstroommeteren een specifiekconfiguratie met ovale tandwielstroommeter.
Het basismechanisme is ook gedocumenteerd in OMEGA'sTechnische handleiding voor positieve verplaatsingsmeter, waarin ovale rotoren worden beschreven die tijdens rotatie een nauwkeurig volume door de meetkamer overbrengen.
Hoe werkt een ovale tandwielstroommeter?
1. Vloeistof komt de meetkamer binnen
Procesvloeistof komt de meterinlaat binnen en creëert een drukverschil tussen de stroomopwaartse en stroomafwaartse zijden van de rotors. Deze druk zorgt voor de mechanische kracht die de tandwielen doet draaien. De meetelementen hebben daarom normaal gesproken geen externe motor nodig.
2. Een gedefinieerd volume wordt geïsoleerd
Terwijl een rotor zich van de kamerwand verwijdert, gaat er een zak open tussen het rotoroppervlak en de behuizing. Vloeistof vult die ruimte. Nauwkeurige interne spelingen beperken ongecontroleerde lekkage van inlaat tot uitlaat, zodat het grootste deel van de vloeistof het beoogde verplaatsingspad volgt.
Dit is het belangrijkste verschil tussen positieve verplaatsingsmeting en inferentiële technologieën: de meter verwerkt herhaaldelijk een fysiek gedefinieerd volume in plaats van eerst de snelheid te meten en die waarde om te zetten in volumetrische stroom.
3. De rotors brengen de vloeistof over
De twee rotoren blijven in gesynchroniseerde volgorde draaien. Vloeistof die rond de buitenkant van elke rotor wordt opgesloten, wordt naar de uitlaat gevoerd, terwijl een andere kamer zich bij de inlaat vult.
Een belangrijk punt is dat het exacte aantal verplaatsingsgebeurtenissen per omwenteling afhangt van de geometrie van de meter. Het moet daarom afkomstig zijn van de ontwerp- en kalibratiegegevens van de fabrikant en niet van een algemene aanname over alle ovale tandwielmeters.
4. Het gemeten volume verlaat de meter
Wanneer een gevulde kamer de stroomafwaartse zijde bereikt, wordt de vloeistof afgevoerd. Een andere kamer wordt al gevuld, dus herhaalde rotatie van het tandwiel zorgt voor een vrijwel continue overdracht van afzonderlijke vloeistofvolumes.
5. Rotatie wordt een bruikbaar stroomsignaal
Mechanische bewegingen kunnen een lokaal register aansturen of elektronisch worden gedetecteerd. Elektronische meters kunnen gebruikmaken van magnetische, Hall{1}}-effecten of andere detectievoorzieningen om pulsen te genereren die overeenkomen met de rotorbeweging.
Een pulssignaal kan naar een display, PLC, batchcontroller ofstroomtotalisator. De ontvangende elektronica gebruikt de meterfactor om deze pulsen om te zetten in geaccumuleerd volume en momentane stroomsnelheid.
Hoe worden het totale volume en de stroomsnelheid berekend?
De onderliggende relatie is eenvoudig:
Totaal volume=verplaatst volume per meetcyclus × aantal cycli
De stroomsnelheid voegt een tijdcomponent toe:
Debiet=gemeten volume ÷ verstreken tijd
Elektronische meters met ovale tandwielen drukken deze relatie gewoonlijk uit via een K--factor of meterfactor, vaak gedefinieerd als een bepaald aantal pulsen per technische volume-eenheid. Een controller die deze pulsen telt, kan de vloeistof optellen, terwijl de pulsfrequentie aangeeft hoe snel dat volume door de meter gaat.
De K--factor mag niet worden behandeld als een willekeurig universeel getal. Het hoort bij de specifieke meter en de kalibratie ervan. Voor meetsystemen waarbij nauwkeurigheid van belang is, gebruikt u de factor die tijdens de kalibratie is opgegeven of vastgesteld, in plaats van deze alleen op basis van de nominale tandwielafmetingen te berekenen.
NIST's richtlijnen overkalibratie van de vloeistofstroommeterillustreert waarom de meterfactor en de onzekerheid ervan deel uitmaken van het volledige meetresultaat. Voor meer site-inhoud over dit onderwerp, zie de handleiding voorkalibratiemethoden en traceerbaarheid van vloeistofstroommeters.
Waarom is viscositeit belangrijk?
Viscositeit beïnvloedt de meting van ovale tandwielen op twee verschillende manieren, en als u slechts naar één daarvan kijkt, kan dit leiden tot een slechte meterkeuze.
Ten eerste kan er wat vloeistof door de kleine openingen tussen bewegende en stationaire componenten dringen zonder dat dit volledig wordt weergegeven door de beoogde verplaatsingscyclus. Dit wordt over het algemeen omschreven als interne lekkage of slip. Bij een zeer dunne vloeistof kan lekkage door deze spelingen groter worden, vooral bij een laag debiet.
Naarmate de viscositeit toeneemt, is de stroming door de spelingen over het algemeen beperkter. Dit is een van de redenen waarom meters met positieve verplaatsing goed kunnen presteren met stroperige oliën en soortgelijke vloeistoffen.
Een hoge viscositeit verhoogt echter ook de weerstand tegen beweging. Er kan meer drukverschil nodig zijn om de rotoren te laten draaien, en de drukval over de meter kan stijgen. Bij voldoende hoge viscositeit kan het nodig zijn de bruikbare maximale stroom te verlagen.
KOBOLD's begeleiding oppositieve verplaatsingsstroommetersmerkt bijvoorbeeld specifiek op dat zeer viskeuze vloeistoffen mogelijk een verminderde maximale stroom nodig hebben om de drukval binnen een acceptabel bereik te houden.
De praktische les is dat de viscositeit nooit alleen beoordeeld mag worden. Controleer dit samen met het debiet, het beschikbare drukverschil, de procestemperatuur en de metergrootte.
Nauwkeurigheid, herhaalbaarheid en interne slip zijn niet hetzelfde
In de specificaties van flowmeters worden vaak verschillende termen gebruikt die gemakkelijk als onderling uitwisselbaar kunnen worden beschouwd.
Nauwkeurigheidbeschrijft hoe nauw het aangegeven resultaat overeenkomt met de referentie- of geaccepteerde waarde onder gespecificeerde omstandigheden.
Herhaalbaarheidbeschrijft hoe consistent het instrument hetzelfde resultaat produceert wanneer de meting onder dezelfde omstandigheden wordt herhaald.
Een meter kan zeer herhaalbaar zijn en toch een systematische meetfout vertonen. Kalibratie kan een deel van dat systematische verschil identificeren en corrigeren, maar elimineert geen mechanische problemen, ongeschikte bedrijfsomstandigheden of veranderende proceseigenschappen.
Voor een ovale tandwielmeter verdienen verschillende factoren bijzondere aandacht.
Lage stroom
Bij een laag debiet wordt de lekkage door interne spelingen groter in verhouding tot de totale hoeveelheid die door de meter gaat. Zelfs als de absolute slip heel weinig verandert, kan het percentage van de gemeten doorvoer toenemen. Dit verklaart mede waarom de onderkant van het werkingsbereik zorgvuldige aandacht verdient.
Toepassingen die zich op kleine hoeveelheden richten, moeten daarom worden afgestemd op een meter die is afgestemd op het daadwerkelijke werkbereik, in plaats van eenvoudigweg op de leidingaansluiting. De pagina's van de site optandwielmeters voor lage debietenextra context bieden voor dit type toepassing.
Temperatuur
Temperatuur beïnvloedt de materialen van de meter, maar verandert ook de vloeistof. Een olie kan tijdens een koude start aanzienlijk stroperiger zijn dan nadat het proces de bedrijfstemperatuur heeft bereikt. De meter kan daarom op verschillende punten in dezelfde productiecyclus verschillend drukval- en slipgedrag ervaren.
Dragen
Slijtage aan rotoroppervlakken, lagers of de meetkamer kan de interne speling veranderen. Grotere spelingen kunnen de lekkarakteristieken veranderen en uiteindelijk de prestaties van de meter veranderen. Dit is de reden waarom de kalibratiegeschiedenis nuttig kan zijn: een geleidelijke verandering in de meterfactor kan op meer duiden dan alleen een elektronisch probleem.
Meegevoerde lucht
Een ovale tandwielmeter meet het volume dat de meetkamer in beslag neemt. Als een deel van die kamer gas bevat in plaats van de beoogde vloeistof, kan de rotor nog steeds bewegen en kan de meter nog steeds verplaatst volume registreren. Het weergegeven resultaat vertegenwoordigt daarom mogelijk niet langer het vloeistofvolume dat de operator wilde meten.
Waar werken ovale tandwielstroommeters goed?
De sterkste toepassingen betreffen over het algemeen schone vloeistoffen waarbij directe volumetrische metingen nuttig zijn. Typische voorbeelden zijn smeerolie, hydraulische olie, brandstof, hars, lijm, siroop, eetbare olie en compatibele proceschemicaliën.
De exacte vloeistofnaam is niet voldoende om een aanvraag goed te keuren. De viscositeit bij bedrijfstemperatuur, zuiverheid, chemische compatibiliteit, druk, verwacht stroombereik en toelaatbaar drukverlies moeten nog worden gecontroleerd.
Ovale tandwieltechnologie is ook relevant voor batchverwerking en procescontrolesystemen- omdat herhaalde volumetrische verplaatsing een signaal produceert dat kan worden opgeteld of geteld. Meer toepassing-gerichte voorbeelden zijn beschikbaar in de secties van de site optandwielstroommeting voor procescontroleEntoepassingen voor industriële tandwielstroommeters.
Wanneer is een ovale tandwielmeter een slechte keuze?
- Schurende vloeistoffen of vloeistoffen met deeltjes-:Vaste stoffen kunnen nauwe interne oppervlakken beschadigen of de beweging van de rotor beperken.
- Processen met aanzienlijk meegevoerd gas:gas dat een deel van de meetkamer in beslag neemt, kan het beoogde vloeistof-volumeresultaat vertekenen.
- Systemen met een zeer beperkt beschikbaar drukverschil:mechanische verplaatsing zorgt voor drukverlies, vooral als de viscositeit en stroming toenemen.
- Chemisch onverenigbare vloeistoffen:behuizing, rotoren, afdichtingen, lagers en andere bevochtigde componenten moeten compatibel zijn met het procesmedium.
- Toepassingen die een directe massastroom vereisen:een ovale tandwielmeter meet fundamenteel het volume in plaats van de massa.
Ovaal tandwiel versus andere flowmetertechnologieën
| Technologie | Meetkarakteristiek | Typische reden om erover na te denken |
|---|---|---|
| Ovaal tandwiel | Volumemeting met positieve verplaatsing | Schone viskeuze vloeistoffen, batchverwerking en toepassingen met een laag debiet |
| Turbine | Snelheid-gerelateerde rotormeting | Schone, relatief vrij-stromende vloeistoffen waarbij de druk- en stroomomstandigheden geschikt zijn voor de meter |
| Elektromagnetisch | Snelheidsmeting op basis van elektromagnetische inductie | Geleidende vloeistoffen, waaronder veel water- en chemische processen |
| Coriolis | Directe massastroommeting | Processen die massastroom, dichtheidsinformatie of hoge meetmogelijkheden vereisen onder veranderende vloeistofomstandigheden |
Dit zijn algemene verschillen, geen universele selectieregels. Lezers die technologieën vergelijken, kunnen die van de site bekijkenturbinedebietmeters, elektromagnetische stroommetersen gids voor deWerkingsprincipe van de Coriolis-flowmetervoordat u een meetmethode kiest.
Hoe u een ovale tandwielstroommeter selecteert
Begin niet alleen met de buisdiameter. Begin met het proces.
- Identificeer de vloeistof.Leg het feitelijke medium vast en, indien relevant, de samenstelling of concentratie ervan.
- Bepaal de viscositeit bij bedrijfstemperatuur.Als de temperatuur substantieel verandert, geef dan het viscositeitsbereik op in plaats van een waarde voor de kamertemperatuur-.
- Definieer het minimale, normale en maximale debiet.Door de afmetingen rond het werkelijke bedrijfsbereik te bepalen, worden slechte- prestaties bij lage stroomsnelheden of een te hoge rotorsnelheid voorkomen.
- Controleer de druk en het beschikbare drukverschil.De meter moet voldoen aan de nominale systeemdruk zonder onaanvaardbaar procesverlies te veroorzaken.
- Bevestig de temperatuurlimieten.Controleer zowel mechanische materialen als elektronica.
- Controleer de compatibiliteit met nat-materiaal.Inclusief behuizing, rotors, afdichtingen en andere onderdelen die aan de vloeistof zijn blootgesteld.
- Selecteer de gewenste uitgang.Bepaal of het systeem lokale indicatie, pulsuitgang, analoge transmissie, totalisatie of integratie met een controller nodig heeft.
- Definieer de vereiste meetprestaties.Scheid de werkelijke nauwkeurigheidsvereisten van de herhaalbaarheid of de eenvoudige procescontrole-behoeften.
Als de toepassingsomstandigheden niet stabiel zijn, definieer dan het slechtst geloofwaardige bedrijfsscenario in plaats van de meter uitsluitend op basis van normale omstandigheden te selecteren.
Installatie- en inbedrijfstellingspraktijken
Houd verontreinigingen uit de meetkamer. Een geschikte stroomopwaartse zeef wordt doorgaans aanbevolen als er mogelijk vreemde stoffen aanwezig zijn. OMEGA's documentatie over ovale tandwielen waarschuwt ook dat vuil het mechanisme kan beschadigen en raadt aan de meter langzaam te vullen in plaats van deze aan een plotselinge ontluchting te onderwerpen.
De meter moet tijdens de meting vol vloeistof blijven. Waar lucht het proces kan binnendringen, moet u de bron aanpakken in plaats van onstabiele metingen alleen als een elektronisch probleem te behandelen.
Volg de door de fabrikant aangegeven stroomrichting en bedrijfslimieten. Vermijd continu draaien boven het nominale stroombereik en houd rekening met pomppulsaties wanneer de stroomopwaartse apparatuur een sterk variërende stroom produceert.
Controleer na installatie zowel de signaalketen als de meter zelf: sensoruitvoer, pulsschaling, K--factor, displayconfiguratie en PLC- of totalisatorinstellingen moeten allemaal dezelfde technische eenheden vertegenwoordigen.
Veelvoorkomende problemen en wat u eerst moet controleren
| Symptoom | Waarschijnlijke oorzaken | Eerste controles |
|---|---|---|
| Het leesniveau is lager dan verwacht | Interne slip, slijtage, onjuiste K-factor of werking onder het geschikte bereik | Controleer het stroombereik, de viscositeit, de kalibratiefactor en de onderhoudsgeschiedenis |
| Lezen is instabiel | Meegevoerde lucht, pulserende stroming of onstabiele procesomstandigheden | Inspecteer de vloeistofleiding en vergelijk de instabiliteit met de werking van de pomp |
| Rotors stoppen of de stroom wordt beperkt | Verontreiniging, overmatige viscositeit of interne schade | Controleer de zeef, het drukverlies en de bewegingsvrijheid van de rotor volgens de onderhoudsinstructies |
| De drukval neemt toe | Verstopte zeef, vervuiling, hogere viscositeit of overmatige stroming | Vergelijk de huidige temperatuur, viscositeit en stroming met normale bedrijfsomstandigheden |
| Het weergegeven volume is consistent verkeerd | Onjuiste schaling, K-factor of kalibratieverschuiving | Controleer de pulsconfiguratie voordat u de mechanische meter vervangt |
Wanneer kalibratie vereist is, gebruik dan een gedocumenteerde referentiemethode en bewaar de resultaten, zodat veranderingen in de loop van de tijd kunnen worden vergeleken. Het artikel van de site overHoe een flowmeter te kalibrerenbiedt extra achtergrond.
Veelgestelde vragen
Is een ovale tandwielstroommeter een positieve verplaatsingsmeter?
Ja. Het meet vloeistof door herhaaldelijk gedefinieerde volumes te isoleren en over te brengen door een meetkamer, wat het fundamentele principe van positieve verplaatsing is.
Meet een ovale tandwielmeter de massastroom?
Nee. De belangrijkste gemeten grootheid is het volume. Massastroom vereist dichtheidsinformatie of een technologie die is ontworpen om massa rechtstreeks te meten.
Waarom worden ovale tandwielmeters vaak gebruikt voor olie?
Veel oliën zijn schoon en relatief stroperig, omstandigheden die geschikt zijn voor positieve verplaatsingsmetingen. De uiteindelijke keuze hangt nog steeds af van het stroombereik, de viscositeit bij procestemperatuur, drukval, materialen en vereiste nauwkeurigheid.
Heeft viscositeit invloed op de nauwkeurigheid?
Het kan de prestaties beïnvloeden omdat de viscositeit de interne slip en het drukverlies beïnvloedt. Een dunne vloeistof kan gemakkelijker door interne spelingen lekken, terwijl een zeer stroperige vloeistof een groter drukverschil nodig kan hebben om de rotoren te bewegen.
Heeft een ovale tandwielmeter lange rechte pijpleidingen nodig?
De meting ervan is niet afhankelijk van de ontwikkeling van een snelheidsprofiel op dezelfde manier als veel op snelheid-gebaseerde meters dat doen, dus de vereisten voor directe- metingen zijn vaak minder veeleisend. De installatie-instructies voor het specifieke model moeten nog steeds worden gevolgd.
Waarom is een zeef belangrijk?
De meter bevat bewegende elementen en nauwe doorgangen. Vreemd materiaal kan de rotatie beperken, slijtage versnellen of de meetprestaties veranderen.
Welke informatie moet worden verstrekt voordat een meter wordt geselecteerd?
Geef de vloeistof, viscositeit bij bedrijfstemperatuur, minimale en maximale stroom, druk, temperatuur, verbindingsvereisten, bevochtigde- materiaalvereisten, gewenste output en meet- prestatiedoel op.
Conclusie
Het werkingsprincipe van de ovale tandwielstroommeter is gebaseerd op directe volumetrische verplaatsing. De rotoren isoleren herhaaldelijk bekende vloeistofvolumes, verplaatsen deze door de meetkamer en zetten hun rotatie om in een mechanische indicatie of elektronisch signaal.
Dat mechanisme verklaart zowel de sterke punten als de beperkingen van de technologie. Schone viskeuze vloeistoffen kunnen zeer geschikt zijn voor het meten van ovale tandwielen, terwijl vervuiling, meegevoerde lucht, overmatig drukverlies, ongeschikte materialen en gebruik buiten het beoogde stroombereik de prestaties kunnen verminderen.
Concentreer u bij de selectie op de volledige bedrijfstoestand in plaats van op één enkele specificatie. Vloeistofeigenschappen, viscositeit, stroombereik, temperatuur, druk, materialen, capaciteit en meetvereisten moeten samen worden geëvalueerd. Wanneer deze factoren overeenkomen met het positieve verplaatsingsprincipe, kan een ovale tandwielmeter een praktische oplossing bieden voor volumetrische metingen, batching en procesmonitoring.
