Dieses Prinzip wird am häufigsten mit dem Rotameter in Verbindung gebracht. Es ist mechanisch einfach, leicht zu lesen und für viele Anwendungen mit geringem bis mittlerem Durchfluss nützlich. Ein korrekter Messwert hängt jedoch von mehr als nur der Schwimmerhöhe ab: Flüssigkeitsdichte, Viskosität, Gasdruck und -temperatur, Installationsausrichtung, Skaleneinheiten und Kalibrierungsbedingungen können allesamt von Bedeutung sein. Eine umfassendere Übersicht über die Messgeräteauswahl finden Sie hierLeitfaden zur Durchflussmessung und Dimensionierung.
Was ist ein Schwebekörper-Durchflussmesser?
Ein herkömmlicher Schwebekörper-Durchflussmesser besteht aus vier Grundelementen: einem konischen Messrohr, einem frei beweglichen Schwimmer, einer Skala oder Anzeige und Prozessanschlüssen. Das Rohr ist unten schmaler und oben breiter. Wenn sich der Schwimmer nach oben bewegt, vergrößert sich der Spalt zwischen Schwimmer und Rohrwand.
Diese sich verändernde Lücke erklärt den Namenvariabler Bereich. KROHNE beschreibt die klassische Bauform als ein aufrechtes, konisch zulaufendes Rohr, in dem der Schwimmer einen Ringspalt bildet, dessen Fläche sich mit der Schwimmerposition ändert.Das Prinzip des Schwebekörper-Durchflussmessers von KROHNEidentifiziert außerdem Schwerkraft, Auftriebs- oder Auftriebskraft und Strömungskraft als die Hauptkräfte, die auf den Schwimmer wirken. :contentReference[oaicite:1]{index=1}
Der BegriffRotameterwird häufig für dieses Instrument mit konischem -Rohr und Schwimmer- verwendet. In der Praxis werden bei Konstruktionen möglicherweise Messrohre aus Glas, Kunststoff oder Metall verwendet, und einige Industriemodelle übertragen die Schwimmerposition an einen externen Anzeiger, anstatt sich auf eine direkte visuelle Ablesung zu verlassen.
Wie funktioniert ein Schwebekörper-Durchflussmesser?
1. Flüssigkeit dringt in das Messgerät ein
Bei einem herkömmlichen auf der Schwerkraft basierenden Rotameter tritt die Flüssigkeit von unten ein und strömt um den Schwimmer herum nach oben. Ohne Durchfluss hält die Schwerkraft den Schwimmer nahe dem unteren Ende des Rohrs.
2. Strömung erzeugt eine nach oben gerichtete Kraft
Wenn der Durchfluss zunimmt, erzeugt die sich bewegende Flüssigkeit eine nach oben gerichtete Kraft auf den Schwimmer. Der Auftrieb wirkt ebenfalls nach oben, während das Gewicht des Schwimmkörpers nach unten wirkt.
3. Der Schwimmkörper erhebt sich in einen breiteren Abschnitt
Wenn die Aufwärtskräfte die wirksame Abwärtskraft übersteigen, steigt der Schwimmer. Da das Rohr nach oben hin breiter wird, wird der Ringkanal um den Schwimmer größer.
4. Ein neues Kräftegleichgewicht wird erreicht
Der Schwimmer setzt sich, wenn die Kräfte ein Gleichgewicht erreichen. Konzeptionell:
Schwimmergewicht=Auftrieb + Strömung-induzierte Aufwärtskraft
Die genaue Beziehung hängt von der Schwimmergeometrie, den Flüssigkeitseigenschaften und der Kalibrierung des Messgeräts ab. Aus diesem Grund sollte das Instrument als kalibriertes Messgerät und nicht als einfache „schwebende Kugel in einem Rohr“ behandelt werden.
5. Die Schwimmerposition wird in die Durchflussrate umgewandelt
Die stabile Schwimmerposition entspricht einem Wert auf der geeichten Skala oder einem externen Anzeiger. Ein höherer Durchfluss führt normalerweise zu einer höheren Schwimmerposition und einem größeren verfügbaren Durchflussbereich.
Schwebekörperzähler werden oft als Geräte mit annähernd konstantem Differenzdruck bezeichnet, da sich der Schwimmer bewegt, um den Durchflussquerschnitt zu ändern, anstatt die Drossel festzuhalten. Im realen Betrieb ist das Druckverhältnis jedoch nicht unter allen Bedingungen vollkommen konstant. Je weiter das Druckverhalten für die Anwendung wichtig ist, desto breiterZusammenhang zwischen Durchflussmenge und Drucksollten zusammen mit den Daten des Zählerherstellers berücksichtigt werden.
Was kann die Lesart verändern?
Das Funktionsprinzip ist einfach; Bei der Interpretation des Messwerts passieren viele Fehler.
| Faktor | Warum es wichtig ist | Was zu überprüfen ist |
|---|---|---|
| Flüssigkeitsdichte | Verändert den Auftrieb und das Kräftegleichgewicht | Kalibrierflüssigkeit und Betriebsdichte |
| Viskosität | Ändert das Strömungsverhalten um den Schwimmer herum | Flüssigkeitseigenschaften und Herstellergrenzen |
| Gasdruck | Ändert die Gasdichte | Kalibrierdruck und tatsächlicher Absolutdruck |
| Temperatur | Kann Dichte und Viskosität verändern | Kalibriertemperatur und Prozesstemperatur |
| Orientierung | Ändert die Schwerkraftbeziehung in herkömmlichen Designs | Erforderliche Einbaulage |
| Ablagerungen oder Verunreinigungen | Kann die freie Schwimmbewegung einschränken | Sauberkeit von Rohr und Schwimmer |
Der Gasservice erfordert besondere Sorgfalt
Eine Gasskala ist nicht automatisch von einem Gas oder Betriebszustand auf einen anderen übertragbar. Auch der Druck sollte korrekt gehandhabt werden: Gaskorrekturberechnungen verwenden den absoluten Druck, nicht nur den Manometerdruck. Wenn PSIA, PSIG und PSI leicht zu verwechseln sind, dann hierPSI-, PSIA- und PSIG-Leitfadensorgt für die Unterscheidung.
Brooks Instrument veröffentlicht Leitlinien zur Gaskorrektur für Schwebekörpermessgeräte und weist darauf hin, dass die einfachen Korrekturfaktoren Näherungswerte sind und bei sehr geringem Durchfluss oder hohem Druck ungenau werden können. Die Anleitung zur Druck- und Temperaturkorrektur gibt auch den absoluten Druck und die absolute Temperatur an.Leitfaden zur Gaskorrektur mit variabler Fläche von Brooks Instrumentist eine nützliche Referenz, wenn die Betriebsbedingungen von der ursprünglichen Kalibrierung abweichen. :contentReference[oaicite:2]{index=2}
Es ist auch wichtig zu wissen, ob die Skala den Volumenstrom oder eine standardisierte Gasdurchflusseinheit darstellt. Wenn die Unterscheidung unklar ist, überprüfen Sie sieMassenstrom versus Volumenstromund das GemeinsameDurchflussmessereinheiten, die in der Industrie verwendet werdenbevor Sie die Messwerte vergleichen.
Liquid Service ist nicht immun gegen Änderungen an den Eigenschaften von Fluid-
Bei Flüssigkeiten können Dichte und Viskosität das Verhältnis zwischen Schwimmerposition und tatsächlichem Durchfluss beeinflussen. Brooks veröffentlicht außerdem eine Methode zur Korrektur der Flüssigkeitsdichte und warnt davor, dass ein Messgerät möglicherweise nicht mehr geeignet ist, wenn das spezifische Gewicht der neuen Flüssigkeit stark von der ursprünglichen Anwendung abweicht.Hinweis zur Korrektur der Flüssigkeitsdichte von Brooks Instrumentveranschaulicht, warum eine andere Prozessflüssigkeit möglicherweise eine Korrektur oder ein anderes Messgerät erfordert. :contentReference[oaicite:3]{index=3}
Wenn es auf die Rückverfolgbarkeit von Messungen ankommt, behandeln Sie Korrektur und Kalibrierung als separate Themen. Eine Korrektur schätzt, wie ein bekannter Zähler unter veränderten Bedingungen reagiert. Durch die Kalibrierung wird die Beziehung zwischen der Instrumentenanzeige und einer Referenz hergestellt. Weitere Informationen finden Sie im Leitfaden der Website unterwie man einen Durchflussmesser kalibriertund sein Überblick überKalibrierungsmethoden und Rückverfolgbarkeit von Flüssigkeitsdurchflussmessern.
So lesen Sie ein Rotameter richtig ab
Gehen Sie nicht davon aus, dass jeder Float an derselben Stelle gelesen wird. Die richtige Referenz hängt von der Schwimmergeometrie und der Skalenkonstruktion des Herstellers ab. Beispielsweise spezifiziert Yokogawa dieOberseite des Schwimmersals Lesepunkt auf seinen RAGN- und RAGL-Designs.Yokogawas RAGL-Dokumentationspezifiziert für dieses Design auch die vertikale Installation mit Aufwärtsströmung. :contentReference[oaicite:4]{index=4}
- Bestätigen Sie den angegebenen Schwimmerablesepunkt, bevor Sie die Waage verwenden.
- Lesen Sie die Skala auf Augenhöhe ab, um Parallaxenfehler bei transparenten Röhren zu reduzieren.
- Überprüfen Sie die technische Einheit, bevor Sie einen Wert aufzeichnen.
- Bestätigen Sie die Kalibrierflüssigkeit und die Referenzbedingungen, insbesondere für Gase.
- Wenn der Schwimmer hängen bleibt, ständig springt oder nicht frei zurückkehrt, untersuchen Sie die Installation oder den Prozess, bevor Sie dem Messwert vertrauen.
Glasrohr oder Metallrohr?
Glasröhrenrotameter sind nützlich, wenn eine direkte visuelle Anzeige wertvoll ist und die Prozessbedingungen mit dem Rohr und den Dichtungen kompatibel sind. Metallrohr-Schwebekörpermessgeräte werden üblicherweise dann gewählt, wenn der Prozess eine stärkere Eindämmung, eine undurchsichtige Konstruktion, einen höheren-Einsatz oder einen externen Sender oder Schalter erfordert. Keine Konstruktion ist automatisch besser; die Prozessbedingungen entscheiden.
Identifizieren Sie vor der Auswahl einer Konstruktion die Flüssigkeit, den Druck, die Temperatur, den erforderlichen Durchflussbereich, die Kompatibilität des benetzten{0}}Materials und die Signalanforderungen. Für aggressive Chemikalien ist die Seite zuständigLeitfaden zur Auswahl von Durchflussmessern für chemische Flüssigkeitenkann dabei helfen, die Material- und Technologieentscheidung zu treffen.
Wann ist ein Schwebekörpermessgerät eine gute Wahl?
Ein Rotameter ist oft eine praktische Wahl für die lokale Durchflussanzeige, Spülleitungen, Labordienste, Analysesysteme, Versorgungsüberwachung und andere Anwendungen, bei denen eine einfache visuelle oder mechanische Anzeige nützlich ist. Yokogawa nennt Spül-, Analyse- und Gasprobenahmesysteme, Labore und Maschinen als häufige Verwendungszwecke für seine Rotameter mit geringem Durchfluss. :contentReference[oaicite:5]{index=5}
Es ist weniger attraktiv, wenn die Flüssigkeit stark verunreinigt oder klebrig ist, wenn der Prozess die erforderliche Ausrichtung nicht erreichen kann oder wenn sich ändernde Gasbedingungen die Interpretation einer unkorrigierten lokalen Skala erschweren. Ein Schwebekörpermessgerät sollte auch nicht nur deshalb gewählt werden, weil die Rohrgröße passt.
Wenn die Bewegung des Streubesitzes zweifelhaft ist, ist möglicherweise eine andere Technologie geeigneter. Leitfähige Flüssigkeiten mit Feststoff- oder Beschichtungsrisiko können eine Bewertung rechtfertigen, wie einelektromagnetischer Durchflussmesser funktioniert. Wenn direkter Massenstrom der eigentliche Bedarf ist, aCoriolis-Durchflussmesseroder einthermischer MassendurchflussmesserAbhängig von der Flüssigkeit und der Anwendung kann es einen Vergleich wert sein.
So wählen Sie einen Schwebekörper-Durchflussmesser aus
Ein nützlicher Auswahlprozess beginnt mit den Prozessdaten und nicht mit der Verbindungsgröße. Wenn Sie immer noch Technologien vergleichen, schauen Sie sich die Website anLeitfaden für industrielle DurchflussmessertypenErste.
- Identifizieren Sie das Medium.Geben Sie gegebenenfalls Gas oder Flüssigkeit, Zusammensetzung, Dichte, Viskosität, Reinheit und Korrosivität an.
- Definieren Sie den tatsächlichen Durchflussbereich.Notieren Sie den minimalen, normalen und maximalen Durchfluss, nicht nur den maximalen Auslegungswert.
- Betriebsdruck und Temperatur angeben.Geben Sie für den Gasbetrieb die für die erforderliche Durchflusseinheit und Kalibrierung verwendeten Bedingungen an.
- Benetzte Materialien prüfen.Rohr, Schwimmer, Dichtungen und Anschlüsse müssen mit der Prozessflüssigkeit kompatibel sein.
- Bestätigen Sie die Installationsbeschränkungen.Herkömmliche, auf der Schwerkraft-basierte Designs erfordern normalerweise eine vertikale Installation und eine Aufwärtsströmung; Sonderausführungen können abweichen.
- Wählen Sie Anzeige und Ausgabe.Entscheiden Sie, ob die lokale Messung ausreicht oder ob Alarme, Schalter oder ein Sender erforderlich sind.
Eine praktische Ausschreibung sollte daher die Flüssigkeit, den minimalen/normalen/maximalen Durchfluss, die Durchflusseinheit, den Druck, die Temperatur, den Anschluss, die Anforderungen an das benetzte Material, die Installationsausrichtung und die erforderliche Leistung enthalten. Diese Informationen machen die Auswahl zuverlässiger als die Auswahl eines Messgeräts allein anhand der Nennleitungsgröße.
Häufige Fehler, die es zu vermeiden gilt
- Verwendung einer Gaswaage ohne Überprüfung der Kalibrierungsbedingungen.Eine bekannte Einheit bedeutet nicht, dass das Messgerät für das aktuelle Gas, den aktuellen Druck und die aktuelle Temperatur kalibriert ist.
- Den falschen Teil des Schwimmers lesen.Befolgen Sie den vom Hersteller angegebenen Referenzpunkt.
- Installation eines herkömmlichen Zählers außerhalb der Vertikale.Die Schwerkraft ist Teil des Messprinzips.
- Ignorieren Sie einen verschmutzten oder festsitzenden Schwimmer.Eine eingeschränkte Bewegung unterbricht die Verbindung zwischen Durchfluss und kalibrierter Position.
- Auswahl nur nach Rohrdurchmesser.Durchflussbereich und Prozessbedingungen sind wichtiger als die Anschlussgröße allein.FAQ
F: Benötigt ein Schwebekörper-Durchflussmesser Strom?
A: Einfache mechanische Rotameter benötigen für die lokale Anzeige keine externe Stromversorgung. Industrieversionen können Sender, Alarme oder Schalter hinzufügen, die elektrische Anschlüsse erfordern.
F: Kann ein Rotameter sowohl Gase als auch Flüssigkeiten messen?
A: Ja, vorausgesetzt, das Messgerät ist für die Flüssigkeit und die Betriebsbedingungen ausgelegt und kalibriert. Bei Gasanwendungen muss besonders auf Druck, Temperatur, Dichte und Referenzeinheiten geachtet werden.
F: Warum müssen viele Rotameter vertikal installiert werden?
A: Herkömmliche Konstruktionen nutzen die Schwerkraft als Teil des Gleichgewichts der Schwimmerkräfte, sodass die Ausrichtung die Messung beeinflusst. Befolgen Sie die Installationsanforderungen für das jeweilige Modell, anstatt davon auszugehen, dass jedes Messgerät mit variabler Fläche die gleiche Ausrichtungsregel hat.
F: Warum springt der Schwimmer?
A: Mögliche Ursachen sind pulsierender Durchfluss, schnelle Ventilbewegung, instabile Prozessbedingungen oder ein ungeeigneter Betriebsbereich. Wenn die Bewegung anhält, überprüfen Sie den Prozess und die Fehlerbehebungsanweisungen des Herstellers, bevor Sie sich auf den angegebenen Wert verlassen.
Abschluss
Das Funktionsprinzip des Schwebekörper-Durchflussmessers ist unkompliziert: Die Strömung hebt einen Schwimmer in einem konischen Rohr an, die verfügbare Ringfläche ändert sich und der Schwimmer stellt sich in einer kalibrierten Gleichgewichtsposition ein. Der schwierige Teil besteht darin, nicht zu verstehen, warum der Schwimmer steigt. Es stellt sicher, dass die angezeigte Position unter den tatsächlichen Prozessbedingungen immer noch den beabsichtigten Durchfluss darstellt.
Bevor Sie ein Rotameter spezifizieren oder ablesen, überprüfen Sie die Flüssigkeit, den Durchflussbereich, die Skaleneinheiten, den Druck, die Temperatur, die Ausrichtung, die Kalibrierungsbedingungen und die Materialkompatibilität. Diese Prüfungen bestimmen, ob ein Schwebekörpermessgerät eine sinnvolle Messung liefert oder ob eine andere Durchflusstechnologie besser geeignet ist.
