Οι θερμικοί μετρητές ροής μάζας και οι υπερηχητικοί μετρητές ροής χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανική μέτρηση πεπιεσμένου αέρα . Η επιλογή μεταξύ αυτών των δύο επιλογών επηρεάζει άμεσα την ακρίβεια της παρακολούθησης της κατανάλωσης ενέργειας, το κόστος λειτουργίας και συντήρησης, καθώς και τη σταθερότητα της παραγωγής. Σε αυτό το άρθρο, συγκρίναμε τις δύο τεχνολογίες εξετάζοντας τις αρχές λειτουργίας τους, τα βασικά χαρακτηριστικά απόδοσης, καθώς και τις παραμέτρους εγκατάστασης και χρήσης σε πραγματικές συνθήκες. Σας καθοδηγούμε επίσης σε έναν πρακτικό οδηγό που θα σας βοηθήσει να επιλέξετε και να εφαρμόσετε τη σωστή λύση.
1. Αρχή λειτουργίας του θερμικού μετρητή ροής μάζας
Όπως όλοι γνωρίζουμε, αυτοί οι δύο τύποι ροόμετρων έχουν διαφορετικές αρχές μέτρησης, οι οποίες καθορίζουν άμεσα τις ισχύουσες συνθήκες λειτουργίας τους. Ο ροόμετρο θερμικής διασποράς για ροόμετρο πεπιεσμένου αέρα λειτουργεί με βάση την αρχή της θερμικής αγωγιμότητας και χρησιμοποιεί τη μέθοδο σταθερής διαφοράς θερμοκρασίας για την άμεση μέτρηση του ρυθμού ροής μάζας πεπιεσμένου αέρα. Ο αισθητήρας ροής μάζας αέρα αποτελείται από δύο αντιστάσεις πλατίνας επιπέδου αναφοράς, η μία παρακολουθεί τη θερμοκρασία του πεπιεσμένου αέρα και η άλλη αισθητήρας θερμοκρασίας διατηρεί μια σταθερή διαφορά θερμοκρασίας. Ο ρυθμός ροής μετατρέπεται με βάση τον ρυθμό απαγωγής θερμότητας. Ένα βασικό πλεονέκτημα είναι ότι δεν απαιτεί πρόσθετη αντιστάθμιση θερμοκρασίας και πίεσης και μπορεί να λάβει άμεσα δεδομένα ροής μάζας.
2. Αρχή λειτουργίας του υπερηχητικού μετρητή ροής αερίου
Οι υπερηχητικοί μετρητές ροής για τον αέρα χρησιμοποιούν κυρίως τη μέθοδο Χρόνου Πτήσης, η οποία εκπέμπει ηχητικά κύματα μέσω ζευγαρωμένων μετατροπέων ανάντη και κατάντη και υπολογίζει την ταχύτητα ροής χρησιμοποιώντας τη χρονική διαφορά μεταξύ της εμπρόσθιας και οπίσθιας διάδοσης. Ο υπερηχητικός μετρητής ροής πεπιεσμένου αέρα έχει σχεδιαστεί για μέτρηση ροής αέρα χωρίς επαφή και ακόμη και χωρίς να κόβονται οι αγωγοί κατά την εγκατάσταση του αισθητήρα ροής αέρα, χωρίς κινούμενα μέρη μέσα στον αγωγό και είναι κατάλληλος για σύνθετες συνθήκες εργασίας με μεγάλες διαμέτρους και υψηλές πιέσεις.
Ο πυρήνας της επιλογής είναι η αντιστοίχιση των παραμέτρων απόδοσης με τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας. Ο ακόλουθος πίνακας συγκρίνει με σαφήνεια τους βασικούς δείκτες απόδοσης των δύο τύπων μετρητών ροής, καλύπτοντας διαστάσεις πυρήνα όπως η ακρίβεια, ο λόγος εύρους, η αντίσταση στην πίεση και η αντοχή στη θερμότητα:
| Δείκτες Απόδοσης | Θερμικοί μετρητές ροής πεπιεσμένου αέρα | Υπερηχητικοί μετρητές ροής πεπιεσμένου αέρα |
| Ακρίβεια μέτρησης | ±1%FS, μοντέλα υψηλής ακρίβειας έως ±0,5%FS | Γενικός τύπος ±1%~±2.5%, υψηλής ακρίβειας τύπος ±0.5%~±1% |
| Αναλογία εύρους ροής | Τυπική αναλογία 10:1~20:1, κατάλληλη για μικρές και μεσαίες διακυμάνσεις ροής | 20:1~40:1, σημαντικό πλεονέκτημα ευρέος φάσματος, κατάλληλο για μεγάλες διακυμάνσεις ροής |
| Εύρος αντίστασης πίεσης | Κανονικό ≤1,6MPa, προσαρμοσμένα μοντέλα έως 4MPa | Κανονική ≤10MPa, κατάλληλη για βιομηχανικούς αγωγούς υψηλής πίεσης |
| Έξοδος σήματος | Υποστηρίζει σήμα ρεύματος 4-20mA, σήμα παλμού, μερικά με επικοινωνία RS485 | Τυπικό σήμα 4-20mA (ακρίβεια 0,1%), επεκτάσιμο με ασύρματη μονάδα μετάδοσης |
Η τυποποίηση εγκατάστασης των θερμικών μετρητών ροής επηρεάζει άμεσα την ακρίβεια των μετρήσεων και ο πυρήνας ακολουθεί την αρχή "εφεδρική ευθύγραμμη διατομή σωλήνα + σωστό βάθος εισαγωγής". Ο θερμικός μετρητής ροής μάζας αέρα τύπου εισαγωγής απαιτεί εισαγωγή στον άξονα του αγωγού και το μήκος της ράβδου μέτρησης προσαρμόζεται ανάλογα με τη διάμετρο του σωλήνα. Εάν δεν μπορεί να εισαχθεί πλήρως, ο κατασκευαστής πρέπει να παρέχει συντελεστές βαθμονόμησης για την αντιστάθμιση σφαλμάτων.
Θερμικός μετρητής ροής μάζας εισαγωγής:
1. Επιλογή: Απαιτούνται ευθύγραμμα τμήματα σωλήνων πριν και μετά τον μετρητή ροής, με τα ανάντη δεσμευμένα ευθύγραμμα τμήματα σωλήνων ≥ 10 φορές τη διάμετρο (10D), και τα κατάντη δεσμευμένα ευθύγραμμα τμήματα σωλήνων ≥ 5D, αποφεύγοντας πηγές διαταραχής όπως γωνίες και βαλβίδες.
2. Σταθερή βάση κατά την εγκατάσταση μετρητή ροής μάζας τύπου εισαγωγής: Η βάση (η οποία συνήθως παρέχεται από προμηθευτή όπως το silverinstruments.com) συγκολλάται στην κορυφή του αγωγού, διασφαλίζοντας ότι ο άξονας της οπής διέλευσης είναι κάθετος στον άξονα του αγωγού.
3. Σφραγισμένη σύνδεση: Κατά την εγκατάσταση μιας ειδικής σφαιρικής βαλβίδας, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται νάιλον παρεμβύσματα για μέσες θερμοκρασίες κάτω των 100 ℃ και χάλκινα παρεμβύσματα για θερμοκρασίες άνω των 100 ℃. Για τη στεγανοποίηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί στεγανωτικό σπειρωμάτων σωλήνων Loctite 567.
4. Εγκατάσταση θερμικού αισθητήρα ροής μάζας: Χαλαρώστε το παξιμάδι συγκράτησης, τοποθετήστε τον αισθητήρα στον αγωγό στη θέση τοποθέτησης (ο αισθητήρας βρίσκεται κανονικά στη μέση του αγωγού), περιστρέψτε τη ράβδο σύνδεσης για να ευθυγραμμίσετε το βέλος με την κατεύθυνση ροής και σφίξτε το παξιμάδι.
5. Ηλεκτρική σύνδεση για ψηφιακό πομπό θερμικής ροής μάζας: Συνδέστε τη γραμμή σήματος 4-20mA σύμφωνα με τα εγχειρίδια οδηγιών από το silverinstruments.com και βεβαιωθείτε για την κατάλληλη θωράκιση και γείωση για την αποφυγή ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών.
Εγκατάσταση θερμικού μετρητή ροής μάζας σε σειρά:
Ο θερμικός μετρητής ροής εν σειρά είναι πιο εύκολος στην εγκατάσταση σε σύγκριση με τον θερμικό μετρητή ροής μάζας τύπου εισαγωγής και είναι προεγκατεστημένος σε ένα ειδικό τμήμα σωλήνα πριν φύγει από το εργοστάσιο. Απλώς συνδέστε τον αγωγό σύμφωνα με το πρότυπο φλάντζας (GB/T9119-2000) για να διασφαλίσετε ότι ο άξονας του αγωγού είναι οριζόντιος με σφάλμα ≤± 2,5 °. Ωστόσο, θα πρέπει να ευθυγραμμίσετε τον αγωγό πριν και μετά τον μετρητή ροής ως μετρητή ροής τύπου εισαγωγής.
Ο πυρήνας εγκατάστασης του υπερηχητικού ροόμετρου επικεντρώνεται στη "διάταξη μετατροπέα + δεσμευμένο ευθύγραμμο τμήμα σωλήνα + θωράκιση σήματος". Το μοντέλο μεθόδου χρονικής διαφοράς πρέπει να διασφαλίζει συμμετρική εγκατάσταση των μετατροπέων ανάντη και κατάντη και η γωνία μεταξύ της κατεύθυνσης διάδοσης του ηχητικού κύματος και του άξονα του αγωγού πληροί τις απαιτήσεις του κατασκευαστή. Τα συγκεκριμένα σημεία λειτουργίας περιλαμβάνουν:
1. Ευθύγραμμο τμήμα σωλήνα: Κρατήστε ένα ευθύγραμμο τμήμα σωλήνα ≥ 10D ανάντη και ≥ 5D κατάντη και επεκτείνετέ το όταν πλησιάζετε στην πηγή διαταραχής.
2. Εγκατάσταση μετατροπέων: Οι μέθοδοι V και Z μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διάταξη, ώστε να διασφαλιστεί ότι η διαδρομή διάδοσης του ηχητικού κύματος είναι ανεμπόδιστη και ότι η επιφάνεια εγκατάστασης πρέπει να είναι γυαλισμένη και επίπεδη.
3. Ηλεκτρική προστασία: Η γραμμή σήματος 4-20mA και η γραμμή τροφοδοσίας τοποθετούνται ξεχωριστά, το στρώμα θωράκισης είναι γειωμένο στο ένα άκρο και η αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης είναι 0-1KW.
4. Αποσφαλμάτωση και Βαθμονόμηση: Μετά την εγκατάσταση, πρέπει να εισαχθούν παράμετροι όπως η διάμετρος του σωλήνα και το πάχος του τοιχώματος για τη βελτιστοποίηση της ακρίβειας των μετρήσεων μέσω επιτόπιας βαθμονόμησης.
Κατά την εγκατάσταση online, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας ειδικός διατρητής για την επίτευξη αδιάλειπτης λειτουργίας. Κατά την εγκατάσταση χωρίς διακοπή, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι ο άξονας διάτρησης είναι ομόκεντρος με τη βάση. Εάν η απόκλιση είναι πολύ μεγάλη, το άνοιγμα μπορεί να επεκταθεί για να διατηρηθεί το διάκενο ρύθμισης.
Για μικρές και μεσαίες διαμέτρους σωλήνων (όπως μέγεθος 1/8", 1/4" ή 1/2") και μετρήσεις μικρής ροής υψηλής ακρίβειας (όπως σε εργαστήρια και πνευματικούς κλάδους), προτιμώνται οι θερμικοί μετρητές/ελεγκτές ροής.
Οι υπερηχητικοί μετρητές ροής έχουν περισσότερα πλεονεκτήματα σε αγωγούς μεγάλης διαμέτρου (DN80 ή υψηλότερη), σε συνθήκες υψηλής πίεσης (>4MPa) ή σε βιομηχανικούς χώρους με σοβαρούς κραδασμούς (όπως οι έξοδοι συμπιεστών). Ο σχεδιασμός τους χωρίς κινούμενα μέρη μπορεί να μειώσει τη συχνότητα συντήρησης.
Σε σενάρια παρακολούθησης της κατανάλωσης ενέργειας, εάν απαιτείται άμεση λήψη δεδομένων ροής μάζας, τα θερμικά μοντέλα είναι καταλληλότερα. Εάν πρέπει να ληφθούν υπόψη πολλαπλές μετρήσεις αερίου ή συνθήκες υψηλής διακύμανσης ροής, το ευρύ φάσμα ρυθμού μετάδοσης bit του υπερηχητικού ροόμετρου είναι πιο πρακτικό.
Εάν δεν θέλετε να κόψετε τον αγωγό ή να ανοίξετε μια τρύπα για να εγκαταστήσετε ένα θερμικό ροόμετρο αερίου στον αγωγό, μπορείτε να εξετάσετε το ενδεχόμενο χρήσης ενός υπερηχητικού ροόμετρου αερίου.
Ορισμένοι χρήστες δεν θέλουν να χρησιμοποιούν το ροόμετρο για μεγάλο χρονικό διάστημα και θέλουν να μετρήσουν τη ροή μόνο προσωρινά. Μπορούν επίσης να επιλέξουν ένα κινητό υπερηχητικό ροόμετρο αερίου.
Ωστόσο, οι μετρητές ροής αέρα με υπερήχους χωρίς επαφή είναι πολύ ακριβοί, επομένως ο προϋπολογισμός είναι επίσης ένα βασικό κριτήριο για τους πελάτες.
Οι θερμικοί μετρητές ροής απαιτούν τακτικό καθαρισμό του αισθητήρα για να αποφευχθεί η συσσώρευση λαδιού και σκόνης από τον πεπιεσμένο αέρα, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε μείωση της απόδοσης θερμικής αγωγιμότητας.
Το κλειδί για τη διατήρηση της επιφάνειας εγκατάστασης του υπερηχητικού ροόμετρου είναι η αποτροπή της επίδρασης της απολέπισης στη μετάδοση των ηχητικών κυμάτων. Ταυτόχρονα, η κατάσταση σύνδεσης της γραμμής σήματος θα πρέπει να ελέγχεται τακτικά για την αποφυγή απόκλισης μέτρησης που προκαλείται από χαλαρότητα.
Και οι δύο τύποι εξοπλισμού απαιτούν τακτική βαθμονόμηση της ακρίβειας εξόδου σήματος 4-20mA για να διασφαλιστεί ο συγχρονισμός με τα δεδομένα του συστήματος ελέγχου.
Το συνηθισμένο σφάλμα των θερμικών μετρητών ροής είναι η «μετατόπιση μέτρησης», η οποία συχνά προκαλείται από μόλυνση του αισθητήρα ή ανεπαρκή ευθύγραμμη διατομή σωλήνα. Ο καθαρισμός του αισθητήρα και η επαναρύθμιση της θέσης εγκατάστασης μπορούν να λύσουν το πρόβλημα. Εάν δεν υπάρχει έξοδος σήματος, ελέγξτε την τροφοδοσία ρεύματος και το κύκλωμα 4-20mA για συνέχεια. Εάν το υπερηχητικό ροόμετρο εμφανίζει «ασθενές σήμα», αυτό οφείλεται κυρίως στην απόκλιση εγκατάστασης του μετατροπέα ή στην παρουσία φυσαλίδων στον αγωγό. Η ρύθμιση της γωνίας του μετατροπέα ή της εξάτμισης μπορεί να αποκαταστήσει την κανονική λειτουργία.
Όταν η περιεκτικότητα σε υγρασία του πεπιεσμένου αέρα είναι πολύ υψηλή, ο θερμικός αισθητήρας είναι επιρρεπής σε συμπύκνωση, η οποία επηρεάζει την ακρίβειά του και απαιτεί την εγκατάσταση συσκευής ξήρανσης. Οι υπερηχητικοί μετρητές ροής πρέπει να δίνουν προσοχή στη μόνωση για να αποφευχθεί ο παγετός στο εσωτερικό τοίχωμα του αγωγού που εμποδίζει τη διάδοση των ηχητικών κυμάτων.
Δεν υπάρχει απόλυτη ανωτερότητα ή κατωτερότητα μεταξύ των θερμικών και των υπερηχητικών μετρητών ροής αέρα. Ο πυρήνας πρέπει να ταιριάζει με τις απαιτήσεις των συνθηκών λειτουργίας: οι θερμικοί μετρητές ροής επιλέγονται για υψηλή ακρίβεια, χαμηλό προϋπολογισμό και μακροπρόθεσμη ανίχνευση ροής, ενώ οι υπερηχητικοί μετρητές ροής αερίου επιλέγονται για μεγάλους ρυθμούς ροής, υψηλές πιέσεις και μεγάλες διαμέτρους ή φορητή μέτρηση ροής αέρα, αλλά πολύ υψηλό κόστος. Ακολουθήστε αυστηρά τις απαιτήσεις του ευθύγραμμου τμήματος σωλήνα και τις προδιαγραφές στεγανοποίησης κατά την εγκατάσταση και διατηρήστε την καθαριότητα και τη βαθμονόμηση σήματος του αισθητήρα εστίασης σε καθημερινή βάση για να μεγιστοποιήσετε τη σταθερότητα του εξοπλισμού και την ακρίβεια των μετρήσεων.
Email
WA
Inquiry
