Ein Turbinen-Durchflussmesser ist ein volumetrisches Gerät: Die Fluidgeschwindigkeit dreht einen Rotor mit Schaufeln, ein Aufnehmer erkennt den Schaufeldurchgang und die Elektronik wandelt die Impulsfrequenz in eine Durchflussrate um. FlowTsBereich der Turbinen-Durchflussmesserdeckt verschiedene Flüssigkeitsanwendungen, Anschlüsse, Ausgänge und Installationsbedingungen ab. Die technische Frage ist, ob das Messgerät unter den tatsächlichen Prozessbedingungen die erforderliche Leistung aufrechterhalten kann.
Was bedeutet eigentlich die Genauigkeit des Turbinen-Durchflussmessers?
Bevor Sie Messgeräte vergleichen, prüfen Sie, wie die Genauigkeitsangabe geschrieben ist. „Prozent des Messwerts“ und „Prozent des Skalenendwerts“ sind nicht austauschbar. Wenn ein Messgerät beispielsweise auf ±0,5 % des Messwerts spezifiziert ist und der tatsächliche Durchfluss 100 l/min beträgt, beträgt die angegebene Toleranz an diesem Punkt ±0,5 l/min. Wenn ein anderes Messgerät einen Skalenendwert von 200 l/min hat und auf ±0,5 % des Skalenendwerts spezifiziert ist, beträgt die Toleranz ±1,0 l/min, selbst wenn der Prozess nur mit 100 l/min läuft.
Auch getrenntGenauigkeit, Wiederholbarkeit, UndLinearität. Die Genauigkeit beschreibt, wie nahe der angezeigte Wert am Referenzwert liegt. Die Wiederholbarkeit beschreibt, wie genau das Messgerät das gleiche Ergebnis unter wiederholten, unveränderten Bedingungen reproduziert. Die Linearität beschreibt, wie konsistent sich der Zählerfaktor über seinen Durchflussbereich verhält. Ein Messgerät kann sich sehr gut wiederholen und dennoch verzerrt sein, wenn sein K--Faktor, seine Installation oder sein Referenzwert falsch sind.
Bestätigen Sie beim Vergleich von Datenblättern die Spezifikationsbasis, den kalibrierten Bereich, die Flüssigkeitsbedingungen und ob die angegebene Leistung für den gesamten Bereich gilt. Durchflusseinheiten können auch Skalierungsfehler verursachen; FlowTs Erklärung vongängige Durchflussmessereinheiten wie GPM, m³/h, kg/h und Nm³/hist nützlich, wenn Sie die SPS-Einstellungen überprüfen.
Warum geringer Durchfluss normalerweise der schwierigste Teil des Bereichs ist
Bei mäßigem Durchfluss erzeugt die Flüssigkeit genügend Drehmoment, um den Rotor gleichmäßig anzutreiben. Am unteren Ende des Bereichs gewinnen Lagerreibung, magnetischer Widerstand und viskoser Widerstand im Verhältnis zur hydraulischen Kraft, die den Rotor dreht, an Bedeutung. Die Reaktion kann weniger linear werden und eine kleine Änderung des Widerstands kann zu einem größeren prozentualen Fehler führen.
Deshalb sollte ein Turbinenradzähler nicht allein nach dem Rohrdurchmesser ausgewählt werden. Wenn ein Prozess normalerweise mit 8 l/min läuft, aber gelegentlich 40 l/min erreicht, verbringt ein großes Messgerät, das zum Rohr passt, möglicherweise die meiste Zeit seiner Lebensdauer am unteren Ende seines Nutzbereichs. Bewerten Sie für kleine Flüssigkeitsleitungen aFlüssigkeitsturbinen-Durchflussmesser mit kleinem-Durchmessergegen den wahren minimalen, normalen und maximalen Durchfluss.
Wie der K-Faktor Impulse in Durchfluss umwandelt
Der K--Faktor wird üblicherweise als Impulse pro Volumeneinheit ausgedrückt, z. B. Impulse/L oder Impulse/Gallone. Für einen einfachen Turbinenradzähler mit Impulsausgang:
Volumenstrom=Pulsfrequenz ÷ K-Faktor
Angenommen, ein Messgerät hat einen K--Faktor von 500 Impulsen/L und der Aufnehmer erzeugt 250 Impulse pro Sekunde. Der berechnete Durchfluss beträgt 250 ÷ 500=0.5 L/s oder 30 L/min. Wenn der Summierer später 25.000 Impulse zählt, beträgt das kumulierte Volumen 25.000 ÷ 500=50 L.
Die Arithmetik ist einfach; Die Bestimmung des korrekten K--Faktors ist nicht möglich. Der Zählerfaktor kann je nach Durchfluss, Viskosität, Reynolds-Zahl, Lagerzustand und Geometrie variieren. NISTsAnleitung zur Kalibrierung von Turbinenradzählernerklärt, warum Kalibrierungskurven häufig anhand der Reynolds-Zahl ausgewertet werden und warum lagerabhängige und viskositätsunabhängige Bereiche auftreten können. Ein nominaler K--Faktor beweist nicht unter allen Bedingungen die gleiche Leistung.
Überprüfen Sie bei Steuerungssystemen außerdem, ob die Einheiten des K--Faktors mit den technischen Einheiten in der SPS, dem Sender oder der Chargensteuerung übereinstimmen. Die Verwechslung von Impulsen/L mit Impulsen/m³ oder von Sekunden mit Minuten bei der Frequenzumrechnung kann zu einem großen Fehler führen, selbst wenn der Sensor selbst ordnungsgemäß funktioniert.
Viskosität und Reynolds-Zahl können das Verhalten des Messgeräts verändern
Die Viskosität verändert den auf den Rotor und die Lager wirkenden Widerstand und verändert die Reynolds-Zahl im Messabschnitt. Der Effekt ist oft am deutlichsten bei geringerem Durchfluss sichtbar, wo das Antriebsdrehmoment des Rotors bereits begrenzt ist. Bei einer auf Wasser durchgeführten Kalibrierung sollte nicht automatisch davon ausgegangen werden, dass sie die gleiche Reaktion des Messgeräts auf ein viel viskoseres Öl bei einer anderen Temperatur darstellt.
Geben Sie bei Kraftstoff-, Öl-, Lösungsmittel- oder Chemikalienanwendungen die Viskosität des Lieferanten bei Betriebstemperatur und nicht nur den Namen der Flüssigkeit an. FlowTs Diskussion über dasEinfluss der Flüssigkeitsviskosität auf die Durchflussmessungliefert Hintergrundinformationen, während einÖl-, Kraftstoff- und Dieselturbinen-Durchflussmessersollte dennoch anhand der bestätigten Viskosität und des Durchflussbereichs dimensioniert werden.
Installationsfehler können ein ansonsten funktionsfähiges Messgerät beeinträchtigen
Ein Turbinenradzähler reagiert auf die Geschwindigkeitsverteilung, die in den Rotor eintritt. Bögen, T-Stücke, Reduzierstücke, Pumpen und teilweise geschlossene Ventile können Wirbel oder asymmetrische Geschwindigkeitsprofile erzeugen. Diese Störung kann die Rotorgeschwindigkeit ändern, ohne dass es zu einem Fehler im Messgerät kommt.
Regeln wie 10 Rohrdurchmesser stromaufwärts und 5 Rohrdurchmesser stromabwärts werden bei manchen Konstruktionen häufig als Ausgangspunkt verwendet, sie gelten jedoch nicht allgemeingültig. Der erforderliche Geradeauslauf hängt vom Zähler und der vorgeschalteten Störung ab. Zwei Rohrbögen in unterschiedlichen Ebenen oder ein Regelventil in der Nähe des Messgeräts erfordern möglicherweise mehr Konditionierung als ein sanftes Rohrbogenstück. Befolgen Sie die Installationsdokumentation des ausgewählten Messgeräts und überprüfen Sie die FlowTsVorsichtsmaßnahmen für die Installation des Turbinendurchflussmessersbevor Sie die Rohrleitungsanordnung festlegen.
Halten Sie bei Flüssigkeitsanwendungen die Messstrecke voll. Mitgeführte Luft kann zu einem instabilen Rotorverhalten führen. Kavitation kann auch die Messung stören und interne Teile beschädigen, wenn der lokale Druck unter den Dampfdruck fällt. Überprüfen Sie den verfügbaren Druck, den Druckverlust des Messgeräts, die Ventile und den Pumpenzustand, bevor Sie ein schwankendes Signal als Elektronikproblem behandeln.
Der mechanische Zustand und die Sauberkeit der Flüssigkeit wirken sich auf die Wiederholbarkeit aus
Turbinenradgaszähler enthalten bewegliche Teile. Rostflocken, Schweißrückstände, Fasern, Sand, Ablagerungen oder beschädigte Lager können den Luftwiderstand erhöhen oder die Funktion der Rotorblätter beeinträchtigen. Neue Rohrleitungen sollten vor der Inbetriebnahme gereinigt werden. Eine Filterung kann angebracht sein, wenn der Prozess Partikel transportieren kann und der Hersteller des Messgeräts dies zulässt.
Eine allmähliche Drift kann auf Ablagerungen, Lagerverschleiß, Änderungen der Flüssigkeitseigenschaften oder ein verändertes Strömungsprofil hinweisen. Zeichnen Sie Reinigung, Lageraustausch, Kalibrierungsergebnisse und Änderungen des K--Faktors auf, damit die Alterung des Messgeräts von Prozessänderungen getrennt werden kann. FlowTsWartungshinweise für Turbinen-DurchflussmesserStellen Sie eine Startcheckliste bereit.
Überprüfen Sie die Signalkette, bevor Sie den K--Faktor ändern
Einer der einfachsten Fehler besteht darin, den K--Faktor zu ändern, bis eine Anzeige mit einem anderen Instrument übereinstimmt. Das kann das eigentliche Problem verdecken. Beginnen Sie am Messgerät und folgen Sie dem Signal vorwärts: Rotor, Aufnehmer, Kabel, Sender oder Wandler, SPS-Hochgeschwindigkeitseingang, Skalierung und Summiererlogik.
VFDs, Motorkabel, schlechte Erdung, beschädigte Abschirmung oder Eingangsfiltereinstellungen können zu falschen oder fehlenden Impulsen führen. Vergleichen Sie die Rohfrequenz in der Nähe des Messgeräts mit der vom Steuersystem empfangenen Frequenz. Wenn das lokale Signal stabil ist, der SPS-Gesamtwert jedoch falsch ist, überprüfen Sie die Skalierung, bevor Sie eine Neukalibrierung durchführen. FlowTs Artikel übergroße Unterschiede in der Zählung der Durchflussmesserist relevant, wenn Rate und Gesamtsumme nicht übereinstimmen.
Wenn eine schnelle Impulsantwort für die Dosierung oder Gerätesteuerung wichtig ist, müssen der Sensor, der Aufnehmer und die Empfangselektronik alle die erforderliche Frequenz unterstützen. ATurbinen-Durchflussmesser mit schnellem-Ansprechimpuls-Ausgangmag angemessen sein, aber die gesamte Signalkette muss trotzdem als ein System überprüft werden.
So kalibrieren Sie einen Turbinen-Durchflussmesser
Es gibt kein universelles Kalibrierintervall. Die richtige Häufigkeit hängt von der Prozesskritikalität, der historischen Stabilität, dem Betriebsschweregrad, behördlichen oder Qualitätsanforderungen und den Folgen einer falschen Messung ab. Eine Neukalibrierung sollte auch nach einem Rotor- oder Lageraustausch, einer unerklärlichen Drift, größeren Rohrleitungsänderungen oder einer erheblichen Änderung der gemessenen Flüssigkeit in Betracht gezogen werden.
Eine praktische Mehrpunktkalibrierung folgt normalerweise dieser Logik:
- Definieren Sie den erforderlichen Bereich.Wählen Sie Kalibrierungspunkte, die minimale, normale und maximale Betriebsbedingungen darstellen, anstatt nur nahezu den vollen Maßstab zu testen.
- Stabilisieren Sie den Referenzfluss.Lassen Sie das Messgerät unter kontrollierten Bedingungen mit einem geeigneten Referenzstandard oder Prüfgerät vergleichen.
- Zeichnen Sie Referenzvolumen oder Durchfluss auf und messen Sie Impulse.Berechnen Sie den K--Faktor an jedem Testpunkt, anstatt sich nur auf einen Gesamtwert zu verlassen.
- Überprüfen Sie die Wiederholbarkeit und Linearität.Wiederholte Durchläufe helfen zu zeigen, ob eine Abweichung zufällig oder systematisch ist.
- Wenden Sie das Ergebnis entsprechend an.Verwenden Sie je nach Elektronik und erforderlicher Leistung einen verifizierten durchschnittlichen K--Faktor, einen korrigierten Faktor oder eine Mehrpunktlinearisierung.
- Dokumentieren Sie das Ergebnis.Bewahren Sie die Daten, Testbedingungen, Referenzgeräte, Unsicherheiten und Rückverfolgbarkeitsdaten wie-vorgefunden und- auf.
Weitere Informationen zum Verfahren und zur Terminologie finden Sie in den FlowTsÜbersicht über die Kalibrierung des Durchflussmessersund seine Diskussion darüberMethoden zur Kalibrierung und Rückverfolgbarkeit von Flüssigkeitsströmen. Wenn eine akkreditierte Kalibrierung erforderlich ist, bestätigen Sie, dass der Umfang des Labors den erforderlichen Durchflussbereich und die erforderliche Methode abdeckt.ISO/IEC 17025legt Anforderungen an die Kompetenz, Unparteilichkeit und den einheitlichen Betrieb von Prüf- und Kalibrierlaboratorien fest.
Fehlerbehebungstabelle für Turbinen-Durchflussmesser
| Symptom | Wahrscheinliche Ursachen | Überprüfen Sie zuerst |
|---|---|---|
| Lesung konstant hoch | Wirbel, Pulsation, mitgerissenes Gas, falsche Einheiten des K{0}}-Faktors, falsche Impulse | Vorgeschaltete Rohrleitungen, Rohfrequenz, SPS-Skalierung |
| Die Messwerte sind konstant niedrig | Lagerwiderstand, Verschmutzung, fehlende Impulse, überdimensioniertes Messgerät, Betrieb unterhalb des nutzbaren Bereichs | Rotorzustand, Mindestdurchfluss, Aufnahmesignal |
| Lesen instabil | Luft, Kavitation, pulsierende Pumpe, elektrische Geräusche, schnelle Ventilbewegung | Rohrfüllstand, Druck, Pumpverhalten, Abschirmung |
| Der Summierer unterscheidet sich von der Tarifberechnung | Impulsskalierung, Zeitbasisfehler, Eingabefilterung, verlorene Zählungen | K--Faktor-Einheiten und SPS-Zähler-Setup |
| Allmähliche Drift im Laufe der Zeit | Lagerverschleiß, Ablagerungen, Änderung der Flüssigkeitseigenschaften, Modifikation der Rohrleitungen | Wartungs- und Kalibrierungshistorie |
Wann ist ein Turbinen-Durchflussmesser die richtige Wahl?
Die Turbinentechnologie ist am stärksten für saubere, einphasige Flüssigkeiten mit relativ niedriger-Viskosität geeignet, bei denen es auf Wiederholbarkeit, schnelle Reaktion und Impulssummierung ankommt. Zu den typischen Anwendungen gehören sauberes Wasser, leichte Brennstoffe, Lösungsmittel, Dosierung und Prüfstände. In explosionsgefährdeten Bereichen müssen auch die elektrischen und Gehäuseanforderungen bestätigt werden; einIndustrieller explosionsgeschützter-Turbinendurchflussmesserist nur ein Teil der Installation.
Ein Turbinenradzähler eignet sich normalerweise nicht für abrasive Schlämme, stark verunreinigte Flüssigkeiten, stark schwankende hohe Viskositäten, starke Zweiphasenströmungen oder Anwendungen, bei denen bewegliche Teile unerwünscht sind. Wichtig ist auch, bei der Definition des Messziels Volumenstrom und Massenstrom nicht zu verwechseln. FlowTsVergleich von Massenstrom und Volumenstromerklärt, wann Dichte und Betriebsbedingungen die Bedeutung der gemeldeten Größe ändern. Für Projekte, bei denen die Zählertechnologie selbst noch unentschlossen ist, ist dieLeitfaden zur Durchflussmessung und Messgeräteauswahlbietet einen umfassenderen Vergleich.
Häufig gestellte Fragen
Welche Genauigkeit kann ein Turbinen-Durchflussmesser erreichen?
Es gibt keinen einheitlichen Genauigkeitswert für jeden Turbinenradzähler. Dies hängt vom Modell, dem Durchflussbereich, der Spezifikationsbasis, der Kalibrierung, den Flüssigkeitseigenschaften und der Installation ab. Überprüfen Sie immer, ob es sich bei der angegebenen Zahl um Prozent des Messwerts oder um Prozent des Skalenendwerts handelt und ob sie für den gesamten Betriebsbereich gilt.
Warum ist mein Turbinen-Durchflussmesser bei geringem Durchfluss ungenau?
Bei geringem Durchfluss wird das Rotorantriebsdrehmoment im Vergleich zur Lagerreibung, dem magnetischen Widerstand und dem viskosen Widerstand klein. Ein überdimensionierter Zähler kann daher außerhalb seines besten linearen Bereichs arbeiten, obwohl der Rohranschluss korrekt ist.
Kann ich einen schlechten Messwert korrigieren, indem ich den K--Faktor ändere?
Erst nach Bestätigung der Ursache. Die AK--Faktorkorrektur kann Verwirbelungen, Luft in der Leitung, Lagerwiderstand, fehlende Impulse oder falsche SPS-Skalierung nicht reparieren. Überprüfen Sie zunächst den Prozess, die Mechanik und die Signalkette.
Wie viele Kalibrierungspunkte sollten verwendet werden?
Die Zahl sollte den erforderlichen Betriebsbereich und die erforderliche Unsicherheit widerspiegeln. Für große oder kritische Messungen sind mehrere Punkte von niedrigem bis hohem Durchfluss aussagekräftiger als ein Punkt nahe dem Vollausschlag, da sie über den gesamten Bereich Wiederholbarkeit und K{2}-Faktor-Linearität aufweisen.
Beeinflusst die Viskosität die Genauigkeit des Turbinen-Durchflussmessers?
Ja. Die Viskosität verändert den Rotor- und Lagerwiderstand und ändert die Reynolds-Zahl. Der Effekt kann bei geringem Durchfluss deutlicher werden, daher sollte die Flüssigkeitsviskosität bei Betriebstemperatur bei der Dimensionierung und Überprüfung der Kalibrierung berücksichtigt werden.
Wie viel gerades Rohr benötigt ein Turbinen-Durchflussmesser?
Es gibt keinen universellen Wert. Die Anforderungen hängen vom Zählerdesign und den vorgelagerten Störungen ab. Gängige Straight-Run-Regeln können nützliche Ausgangspunkte sein, aber die Installationsdokumentation des ausgewählten Modells sollte das endgültige Layout bestimmen.
Letzter Imbiss
Die Genauigkeit des Turbinen-Durchflussmessers ist ein Systemergebnis, nicht nur eine Datenblattnummer. Beginnen Sie damit, zu verstehen, wie die Genauigkeitsspezifikation definiert ist. Bemessen Sie das Messgerät anhand des minimalen, normalen und maximalen Durchflusses und nicht nur anhand der Leitungsgröße. Bestätigen Sie Viskosität und Betriebstemperatur, schützen Sie den Rotor vor Verunreinigungen, sorgen Sie für ein akzeptables Strömungsprofil und stellen Sie sicher, dass die K-Faktoreinheiten und die Impulsverarbeitungslogik korrekt sind.
Wenn ein installiertes Messgerät falsche Werte anzeigt, führen Sie eine Fehlersuche vom Prozess bis hin zum Steuerungssystem durch, anstatt zuerst den K{0}}-Faktor anzupassen. Geben Sie für eine neue Anwendung die Flüssigkeit, den Durchflussbereich, die Viskosität, die Temperatur, den Druck, die Rohrgröße, den Anschluss, die Leistung, die erforderliche Genauigkeit, die Anforderungen an den Gefahrenbereich und den verfügbaren Geradeauslauf an. Diese Details ermöglichen die Dimensionierung des Messgeräts für seinen Nutzbereich und nicht nur für das Rohr.
