So sánh lưu lượng kế bánh răng oval và lưu lượng kế Coriolis

So sánh lưu lượng kế bánh răng hình bầu dục và lưu lượng kế Coriolis: Cách chọn công nghệ phù hợp

Điều gì tạo nên sự khác biệt giữa hai công nghệ này?

Lưu lượng kế bánh răng hình bầu dục là loại dụng cụ đo lưu lượng kiểu dịch chuyển tích cực. Một cặp bánh răng hình bầu dục quay bên trong buồng đo, và mỗi vòng quay đẩy một thể tích chất lỏng cố định đi qua. Đếm số vòng quay, và bạn sẽ có được chỉ số thể tích trực tiếp, không cần điện tử can thiệp, chỉ có cơ học thực hiện việc đếm. Lưu lượng kế khối lượng Coriolis hoạt động dựa trên một nguyên lý hoàn toàn khác. Một ống, hoặc một cặp ống, rung ở tần số tự nhiên của nó. Khi chất lỏng di chuyển qua một ống rung, hiệu ứng Coriolis làm xoắn nhẹ ống, và độ xoắn đó tỷ lệ thuận với tốc độ lưu lượng khối lượng, chứ không phải thể tích. Không có bộ phận chuyển động nào tiếp xúc với đường dẫn chất lỏng như bánh răng. Nhược điểm là bộ cảm biến và bộ truyền tín hiệu phức tạp hơn và đắt tiền hơn.

Nguyên lý hoạt động của đồng hồ đo lưu lượng bánh răng hình bầu dục

Trong buồng đo, một cặp bánh xe hình bầu dục và một tấm che tạo thành một khoang hình lưỡi liềm đóng vai trò là bộ phận đo. Sự chênh lệch áp suất giữa hai đầu đồng hồ đo làm quay các bánh xe, và mỗi vòng quay hoàn chỉnh làm dịch chuyển thể tích gấp bốn lần thể tích của khoang đó. Một bộ ghi cơ học hoặc kỹ thuật số chuyển đổi số vòng quay của bánh xe thành lưu lượng tức thời và tổng cộng.

Vì số liệu đo được dựa trên thể tích thực tế bị dịch chuyển, nên đồng hồ đo lưu lượng kiểu bánh răng hình bầu dục không cần đường ống thẳng dài trước hoặc sau khi lắp đặt, không giống như đồng hồ đo kiểu xoáy hoặc điện từ. Đó là một lợi thế thực sự trong việc nâng cấp và bố trí không gian chật hẹp.

Nguyên lý hoạt động của lưu lượng kế Coriolis

Một thiết bị đo Coriolis điều khiển một hoặc hai ống dao động bằng bộ truyền động điện từ. Khi chất lỏng chảy qua ống rung, khối lượng của nó tạo ra một độ lệch pha nhỏ giữa phần đầu vào và đầu ra của ống, và độ lệch pha đó tỷ lệ thuận với lưu lượng khối lượng. Các cảm biến ở mỗi đầu thu nhận sự khác biệt về thời gian và bộ truyền tín hiệu chuyển đổi nó thành giá trị lưu lượng khối lượng tính bằng kg/h hoặc lb/h.

Ống rung tương tự cũng cho phép đo mật độ chất lỏng, vì tần số cộng hưởng của ống thay đổi theo mật độ của chất bên trong. Kết quả đo mật độ này đáng tin cậy đối với chất lỏng. Tuy nhiên, nó không đáng tin cậy đối với khí, vì vậy nếu bảng thông số kỹ thuật của đồng hồ đo Coriolis quảng cáo khả năng đo mật độ, hãy coi đó là tính năng chỉ dành cho chất lỏng và không nên dựa vào nó để đo mật độ khí.

Độ chính xác và khả năng lặp lại

Đồng hồ đo lưu lượng dạng bánh răng hình bầu dục dòng LC có độ chính xác khi xuất xưởng là 0,5% hoặc 0,2% so với giá trị đo, tùy thuộc vào kiểu máy và dải độ nhớt, mức này là quá đủ cho việc kiểm soát quy trình và hầu hết các giao dịch chuyển giao chất lỏng có độ nhớt cao.

Nhìn chung, công nghệ đồng hồ đo Coriolis hoạt động tốt hơn trên lý thuyết, với nhiều mẫu mã trong ngành, bao gồm cả SH-CMF, được chỉ định trong phạm vi sai số từ 0,1 đến 0,15 phần trăm khi sử dụng với chất lỏng. Hãy cho chúng tôi biết loại chất lỏng và phạm vi lưu lượng bạn cần, chúng tôi sẽ xác nhận cấp độ chính xác chính xác cho cấu hình SH-CMF cụ thể của bạn trước khi bạn quyết định mua chỉ dựa trên con số.

Độ nhớt và loại chất lỏng

Đây là điểm mà hai công nghệ thực sự khác biệt. Đồng hồ đo lưu lượng kiểu bánh răng oval hoạt động tốt nhất với chất lỏng có độ nhớt trung bình đến cao, dòng LC có khả năng chịu được đến 2000 mPa·s, và độ chính xác của chúng thực sự tăng lên khi độ nhớt tăng, vì lượng chất lỏng lọt qua các bánh răng mà không được tính toán sẽ ít hơn. Dầu nhiên liệu nặng, nhựa, chất kết dính và siro là những chất lỏng điển hình phù hợp với đồng hồ đo kiểu bánh răng oval.

Đồng hồ đo Coriolis cũng bao phủ một phạm vi độ nhớt rộng, nhưng các nguyên lý vật lý lại gây bất lợi cho chúng ở các giá trị cực đoan. Chất lỏng có độ nhớt rất cao chảy qua một ống rung hẹp sẽ làm tăng nhanh sự sụt áp, và lưu lượng rất thấp trong một ống lớn có thể giảm xuống dưới ngưỡng nhiễu của cảm biến. Đồng hồ Coriolis thường phù hợp hơn với chất lỏng có độ nhớt thấp đến trung bình, dòng chảy đa pha hoặc có sục khí, và các ứng dụng cần đo lưu lượng khối lượng và mật độ từ một cảm biến duy nhất.

Thông tin chi tiết hơn về đồng hồ đo lưu lượng chất lỏng có độ nhớt cao >>

Sự sụt giảm áp suất và quá trình lắp đặt

Đồng hồ đo kiểu bánh răng hình bầu dục có tổn thất áp suất thực sự thấp so với các loại đồng hồ cơ khí khác, và hướng lắp đặt linh hoạt vì nguyên lý đo không phụ thuộc vào hình dạng dòng chảy.

Dòng cảm biến lưu lượng Coriolis SH-CM – Độ chính xác – Mối quan hệ giữa tổn thất áp suất

Đồng hồ đo Coriolis có thể gây bất ngờ cho người dùng về tổn thất áp suất. Hình dạng ống, đặc biệt là đối với đường kính nhỏ hơn hoặc chất lỏng có độ nhớt cao, đôi khi tạo ra tổn thất áp suất vượt quá áp suất thực tế có sẵn trong đường ống, đặc biệt là đối với hệ thống cấp liệu trọng lực hoặc áp suất thấp. Chúng tôi muốn cảnh báo điều này trong quá trình tính toán kích thước hơn là để khách hàng phát hiện ra sau khi lắp đặt. Luôn kiểm tra đường cong tổn thất áp suất so với chênh lệch áp suất có sẵn trước khi hoàn tất đơn đặt hàng đồng hồ Coriolis cho đường ống có độ nhớt cao hoặc áp suất thấp.

Các bộ phận chuyển động, sự hao mòn và độ sạch của chất lỏng

Các đồng hồ đo kiểu bánh răng hình bầu dục có các bộ phận chuyển động, vì vậy chúng cần chất lỏng tương đối sạch. Các hạt mài mòn hoặc sạn sẽ làm tăng tốc độ mài mòn các bánh răng và ổ bi, điều này thể hiện ở sự sai lệch độ chính xác theo thời gian. Lắp thêm bộ lọc ở phía trước là một biện pháp bảo hiểm rẻ tiền.

Đồng hồ đo Coriolis không có bộ phận chuyển động trong đường dẫn dòng chảy, do đó chúng chịu được chất lỏng bẩn, chứa nhiều hạt hoặc hơi mài mòn tốt hơn nhiều. Đó là một lý do tại sao các nhà máy sử dụng chất lỏng dạng bùn hoặc dòng chảy chưa lọc thường ưa chuộng đồng hồ Coriolis mặc dù chi phí ban đầu cao hơn.

Lưu lượng khối lượng so với lưu lượng thể tích

Đồng hồ đo lưu lượng hình bầu dục dùng để đo thể tích. Nếu cần đo khối lượng, bạn phải sử dụng giá trị mật độ từ mẫu thí nghiệm hoặc máy đo mật độ trực tuyến để chuyển đổi. Điều này phù hợp với chất lỏng có mật độ ổn định, nhưng không phù hợp với chất lỏng có mật độ thay đổi theo lô hoặc nhiệt độ.

Đồng hồ đo Coriolis đọc trực tiếp khối lượng, không cần mạch bù mật độ hoặc nhiệt độ riêng biệt cho chính giá trị khối lượng. Đó là lý do chính tại sao việc chuyển giao quyền sở hữu và đo lường tài chính đối với chất lỏng thường chỉ định đồng hồ Coriolis thay vì đồng hồ hình bầu dục, một khi ngân sách cho phép.

Chi phí và bảo trì

Đồng hồ đo lưu lượng kiểu bánh răng hình bầu dục có chi phí ban đầu thấp hơn, thường chỉ bằng một phần nhỏ so với đồng hồ đo lưu lượng kiểu Coriolis tương đương, và khoảng cách này càng lớn hơn đối với các đường ống có kích thước lớn hơn. Sự đánh đổi này thể hiện rõ trong suốt vòng đời của đồng hồ, ở việc kiểm tra độ chính xác định kỳ và việc thay thế bánh răng hoặc ổ bi trên các đường ống có chu kỳ hoạt động cao.

Đồng hồ đo Coriolis có giá thành mua cao hơn, thường gấp hai đến bốn lần chi phí trên mỗi đơn vị so với đồng hồ đo bánh răng hình bầu dục bằng gang hoặc thép đúc tương đương, nhưng do không có bộ phận chuyển động trong đường dẫn dòng chảy, việc bảo trì lâu dài thường nhẹ nhàng hơn. Đối với một nhà máy cân nhắc tổng chi phí sở hữu trong vòng năm hoặc mười năm, phép tính có thể nghiêng về phía Coriolis ngay cả khi giá niêm yết cao hơn.

So sánh giữa bánh răng hình bầu dục và hệ thống Coriolis: So sánh song song

Ghi chú ứng dụng khu vực

Đồng hồ đo lưu lượng dạng bánh răng hình bầu dục dùng để đo lượng dầu diesel.

Tại Đông Nam Á, các nhà máy sản xuất dầu cọ và hóa chất chuyên dụng dựa vào đồng hồ đo bánh răng hình bầu dục để vận chuyển các sản phẩm có độ nhớt cao, trong khi các dây chuyền thực phẩm và đồ uống ngày càng yêu cầu sử dụng đồng hồ Coriolis cho các nguyên liệu có giá trị cao, nơi độ chính xác về khối lượng rất quan trọng đối với việc tính toán chi phí.

Các hoạt động pha trộn nhiên liệu và đóng gói chất bôi trơn ở Trung Đông sử dụng cả hai công nghệ song song: bánh răng hình bầu dục cho việc chuyển dầu diesel và van Coriolis cho việc phun chất phụ gia, trong đó độ chính xác của liều lượng có tác động trực tiếp đến chi phí.

Lưu lượng kế Coriolis dùng để đo lưu lượng khối lượng bùn trong khai thác mỏ.

Ở Nam Mỹ và Châu Phi, việc định lượng hóa chất trong khai thác mỏ và xử lý nhựa đường hoặc bitum là những ứng dụng phổ biến của bánh răng hình bầu dục, và hiệu ứng Coriolis xuất hiện nhiều hơn trong việc đo lường bùn khai thác mỏ.

Trên khắp nước Úc và New Zealand, các nhà máy chế biến sữa và thực phẩm là nguồn cung cấp ổn định các yêu cầu từ Coriolis, chủ yếu liên quan đến việc định lượng theo lô và độ chính xác của công thức.

Một trường hợp tuyển chọn điển hình

Đây là một mô hình chúng ta thường thấy, chứ không phải là hồ sơ khách hàng cụ thể. Một hệ thống pha trộn nhiên liệu sinh học cần đo cả nhiên liệu cơ bản và dòng phụ gia. Nhiên liệu cơ bản có độ nhớt trung bình, giá trị trung bình và lưu lượng cao, vì vậy đồng hồ đo bánh răng hình bầu dục trên đường ống đó giúp giảm chi phí ban đầu và phù hợp với chất lỏng.

Dòng chất phụ gia lại là một câu chuyện khác. Nó hoạt động với lưu lượng nhỏ hơn nhiều, có chi phí thực tế trên mỗi lít, và tỷ lệ pha trộn phải được giữ chặt chẽ để nhiên liệu thành phẩm đáp ứng tiêu chuẩn. Đó là loại dây chuyền mà độ chính xác cao hơn và khả năng đọc khối lượng trực tiếp từ đồng hồ đo Coriolis sẽ nhanh chóng bù đắp cho giá thành cao hơn, vì ngay cả những sai sót nhỏ trong định lượng cũng tích lũy thành các lô hàng bị loại bỏ hoặc chất phụ gia bị lãng phí.