열 질량 유량계는 움직이는 가스가 가열된 감지 요소에서 열을 제거하는 방법을 관찰하여 가스 흐름을 측정합니다. 따라서 이 기술은 압축 공기, 질소, 천연 가스, 바이오가스, 연소 공기 및 기타 여러 산업용 가스에 매력적입니다. 기본적인 센서 물리학에 대해 FlowT의 설명은 다음과 같습니다.열 질량 유량계의 작동 방식기본적인 열-전달 원리를 다룹니다. 더 어려운 질문은 계기가 교정 벤치를 떠난 후에도 측정 성능을 어떻게 보존할 것인가입니다.
정확도 사양의 의미를 이해하는 것부터 시작하세요.
두 개의 열 질량 유량계는 모두 인상적인 정확도를 표시하면서도 프로세스에 중요한 유량에서 매우 다른 성능을 제공할 수 있습니다. 숫자를 비교하기 전에 사양이 어떻게 표현되는지 확인하십시오.
데이터시트에 판독값의 정확도가 ±1%라고 명시되어 있다고 가정해 보겠습니다. 표시된 유량 500Nm³/h에서 명시된 기여도는 ±5Nm³/h입니다. 이제 2,000Nm³/h 전체 규모의 ±0.5% 등급으로 평가된 다른 장비를 고려해 보십시오. 전체-규모-기반 기여도는 공정이 500Nm³/h에서 작동하는 경우를 포함하여 ±10Nm³/h입니다.
이는 하나의 사양 형식이 자동으로 더 좋다는 의미는 아닙니다. 이는 특히 유량계가 최대 유량보다 훨씬 낮은 시간에 대부분의 시간을 보낼 때 기초가 중요하다는 것을 의미합니다.
정확성, 반복성, 불확실성은 같은 것이 아닙니다
정확성보고된 흐름이 허용된 참조에 얼마나 가까운지 설명합니다.반복성동일한 조건이 반복될 때 장비가 결과를 얼마나 가깝게 재현하는지 설명합니다. 계량기는 매우 잘 반복될 수 있으며 잘못된 가스 곡선, 잘못된 파이프 직경 또는 잘못된 설치로 인한 체계적인 편향을 여전히 전달할 수 있습니다.
FlowT는 다음 기사에서 이 차이점을 더 자세히 논의합니다.열 질량 유량계 반복성.
측정 불확도더 넓습니다. 이는 측정 결과와 합리적으로 연관될 수 있는 값의 범위를 고려하며 교정, 참조 장비, 반복성, 설치, 가스 특성, 신호 처리 및 작동 조건의 기여도를 포함할 수 있습니다. 기존 FlowT 논의는 다음과 같습니다.열 질량 유량계 불확실성내부 및 애플리케이션 관련 기여자에 대한 추가 배경 지식을 제공합니다.-
프로젝트에 실제 정확도 요구 사항이 있는 경우 "미터 정확도"만 요구하지 마십시오. 최소, 정상 및 최대 작동 흐름과 명시된 가스 및 프로세스 조건에서 어떤 정확성이나 불확실성이 적용되는지 물어보십시오.
가스 조성은 측정의 일부입니다
열 질량 측정은 열 전달에 따라 달라집니다. 가스마다 열전도율, 비열, 밀도, 점도가 다르기 때문에 가열된 센서를 완전히 동일한 방식으로 냉각시키지는 않습니다.
이것이 바로 공기에 대해 교정된 계량기가 트랜스미터의 라벨을 변경하는 것만으로는 자동으로 동일한 정확도의 메탄, 수소, 이산화탄소 또는 혼합{0}}가스 계량기로 처리되어서는 안 되는 이유입니다.
안정적인 구성을 가진 순수 가스의 경우 문제는 상대적으로 간단합니다. 해당 가스에 적합한 측정기와 교정을 선택합니다. 알려지고 안정적인 혼합물은 그 구성이 정의되고 제조업체가 적절한 교정 또는 검증된 가스 모델을 갖고 있는 경우에도 처리할 수 있습니다.
가변 가스 혼합물에는 더 많은 판단이 필요합니다. 메탄과 이산화탄소의 상대적인 양이 소화 조건에 따라 변하는 바이오가스 공정을 생각해 보십시오. 한 구성에서 다른 구성으로 변경하면 센서에 표시되는 열 특성이 변경됩니다. 중요한 질문은 송신기가 "바이오가스"를 표시할 수 있는지 여부가 아닙니다. 이는 예상되는 구성 범위가 필요한 측정 불확실성과 호환되는지 여부입니다.
FlowT의 기사열 질량 유량계로 가스 혼합물 측정혼합물 구성이 애플리케이션 데이터의 일부가 되어야 하는 이유를 설명합니다.
실용적인 가스-조성 결정 규칙
- 단일, 안정적인 가스:정확도 요구사항이 정당화될 때마다 해당 가스에 대한 교정을 사용하십시오.
- 안정적이고 알려진 혼합물:완전한 혼합물 구성을 제공하고 보정이 혼합물에 특정한지-또는 검증된 변환을 기반으로 하는지 확인합니다.
- 알려진 범위 내의 혼합물 변화:주요 구성 요소에 대한 정상, 최소 및 최대 예상 농도를 제공하고 명시된 오류가 해당 범위에서 어떻게 변하는지 물어보십시오.
- 구성은 광범위하게 또는 예측할 수 없게 변경됩니다.축열식 기술을 선택하기 전에 필요한 불확실성을 충족할 수 있는지 확인하십시오.
압력과 온도는 여전히 주의를 기울여야 합니다.
열 질량 측정기를 사용하는 가장 강력한 이유 중 하나는 먼저 작동 부피를 측정한 다음 별도의 압력 및 온도 장비에서 밀도를 계산하지 않고도 질량 흐름을 보고할 수 있다는 것입니다. 이러한 장점은 때때로 압력과 온도가 열 질량 측정에 "영향을 주지 않는다"는 말로 단축됩니다. 그 표현은 너무 광범위합니다.
센서는 실제 압력과 온도의 실제 가스 내에서 계속 작동합니다. 이러한 조건은 가스 특성, 열 전달, 센서 온도 제한, 프로세스와 원래 교정 간의 관계에 영향을 미칠 수 있습니다. 효과의 크기와 중요성은 가스, 계기 설계, 교정 방법 및 작동 범위에 따라 달라집니다.
FlowT는 다음에 대한 별도의 기술적인 논의를 갖고 있습니다.열 질량 측정의 가스 압력 변동. 비정상적으로 높은 압력, 광범위한 온도 변동 또는 엄격한 불확실성 요구 사항이 있는 프로젝트의 경우 표준 교정이 자동으로 이러한 조건을 포함한다고 가정하기보다는 응용 프로그램 검토에 해당 조건을 포함하십시오.
저유량, 유량 체계 및 유용한 측정 범위
열 기술은 라인에 큰 제한을 두지 않고 상대적으로 낮은 가스 흐름을 감지할 수 있기 때문에 종종 선택됩니다. 이는 모든 유량계가 0에서 최대 유량까지 동일한 정확도를 갖는다는 것을 의미하지는 않습니다.
다양한 레이놀즈 수와 속도 범위에서 국소 흐름 패턴과 열{0}전달 관계가 변경될 수 있습니다. 유량이 매우 낮으면 제로 안정성과 센서 오프셋이 측정된 값의 백분율로 더 중요해질 수도 있습니다.
이것이 유용한 질문이 단순히 "턴다운 비율은 얼마입니까?"가 아닌 이유입니다. 실제 최소 작동점 근처에 어떤 오류 사양이 적용되는지 물어보십시오. FlowT의 논의층류의 열 질량 측정 정확도애플리케이션이 속도 범위의 하단 근처에서 작동할 때 관련이 있습니다.
습기, 응결 및 센서 오염으로 인해 다양한 오류 발생
센서에 접촉하는 가스와 액체 물의 습도는 동일한 조건이 아닙니다. 수증기는 가스 혼합물의 일부입니다. 응축수는 열을 매우 다르게 전달하는 액체상을 형성하며 센서 반응에 급격한 변화를 일으킬 수 있습니다.
오염은 더욱 점진적일 수 있습니다. 압축기 오일, 먼지, 공정 잔여물 또는 미세 입자로 인해 감지 요소에 코팅이 형성될 수 있습니다. 천천히 발달하는 코팅은 센서와 가스 사이의 열 경로를 변경하고 교정 드리프트처럼 보일 수 있습니다.
이러한 차이는 문제 해결 중에 유용합니다. 분리기 고장 또는 응축 발생 후 갑자기 변하는 판독값은 더러운 가스 흐름에서 수개월에 걸쳐 점진적으로 표류한 계량기와는 다른 조사를 암시합니다.
설명할 수 없는 드리프트가 있는 계기를 재교정하기 전에 다음을 검토하십시오.
- 가스 조성 변화;
- 이슬점 및 응축 이력;
- 압축기 오일 잔존;
- 먼지 또는 미립자 로딩;
- 센서 청결도;
- 업스트림 필터 또는 분리기에 대한 변경;
- 최근 프로세스 유지 관리.
설치된 정확도는 흐름 프로필에 따라 달라집니다.
열 삽입 센서는 대형 파이프 전체의 모든 지점을 물리적으로 측정하지 않습니다. 설치된 위치의 조건을 감지하고 기기는 구성된 파이프 형상 및 교정 모델과 함께 해당 측정을 사용하여 총 유량을 계산합니다.
엘보우, 티, 리듀서, 제어 밸브, 송풍기 배출구, 압축기 배출 또는 부분적으로 닫힌 밸브는 소용돌이 및 비대칭 속도 프로파일을 생성할 수 있습니다. 교란된 프로파일에 설치된 계량기는 여전히 편향된 전체 흐름을 보고하면서 매우 반복 가능합니다.
따라서 직접적인-지침이 중요하지만 모든 설치에 단일 범용 번호를 적용해서는 안 됩니다. 필요한 업스트림 및 다운스트림 길이는 계기 설계 및 교란에 따라 다릅니다. 선택한 제품 문서가 최종 레이아웃을 결정해야 합니다.
프로브 위치는 구성 문제이자 기계적 문제입니다.
삽입 깊이, 방향 및 구성된 내부 파이프 직경이 모두 중요합니다. 트랜스미터에 실제 내부 직경이 필요한 경우 공칭 파이프 크기를 입력하면 체계적인 면적 계산 오류가 발생할 수 있습니다. 너무 얕거나 너무 깊게 설치된 프로브는 의도한 것과 다른 속도 프로파일 부분을 샘플링할 수 있습니다.
더 큰 기존 파이프라인의 경우삽입 열 질량 유량계배관 수정을 줄일 수 있지만 측정을 의미 있게 하려면 배관 형상 및 업스트림 조건에 대한 충분한 정보가 설치에 필요합니다.
더 작은 라인은 정의된 인라인 측정 섹션의 이점을 누릴 수 있습니다. FlowT는 엔지니어링 절충안을 비교합니다.-인라인 대 삽입 열 질량 유량계 비교.
교정: 실제 가스, 대체 가스 및 인증서에 표시되는 내용
교정은 센서의 전기적 반응을 알려진 기준 흐름에 연결합니다. 열 측정기의 경우 열 전달은 가스-에 따라 달라지므로 가스 선택이 중요합니다.
ISO 14511:2019특히 가스 및 가스 혼합물에 사용되는 축열량 가스 유량계의 사양, 테스트, 검사, 설치, 작동 및 교정을 다룹니다.
실용적이고 응용 분야에 따라 타당한 경우 실제-가스 교정은 실제 열 특성을 가장 가깝게 표현합니다. 다른 경우 제조업체는 공기, 질소 또는 기타 대체 가스를 사용하고 등가 모델을 적용할 수 있습니다. 대리 접근 방식이 적절할 수 있지만 사용자는 변환이 어떻게 설정되었는지, 어떤 추가 불확실성이 적용되는지 이해해야 합니다.
ISA 기사열 질량 유량계 교정이론적인 가스 등가성이 공정 가스의 실제 열 전달 동작을 재현하지 못할 때 발생할 수 있는 한계에 대해 논의합니다-.
교정과 함께 요청할 사항
- 교정 가스 또는 대체 가스;
- 테스트된 최소 및 최대 유량;
- 작동 범위 전체의 개별 교정 지점;
- 기준 온도 및 압력 조건;
- 측정 단위 및 표준-부피 기준
- 참조 장비 및 추적성;
- 명시된 교정 불확도;
- 해당되는 경우 반복성 정보
- 재보정 작업에 대한 결과는 -발견된 대로-남아 있습니다.
- 가스 보정 또는 등가 방법이 적용됩니다.
일반적인 유량계 교정 용어 및 추적성에 대해서는 FlowT의유량계 교정 기술 개요유용한 배경을 제공합니다.
프로젝트에 의해 인증된 실험실이 지정된 경우 해당 실험실의 인증된 범위가 관련 측정 및 유량 범위를 포괄하는지 확인하십시오.ISO/IEC 17025테스트 및 교정 실험실에 대한 역량, 공정성, 일관된{0}}운영 요구 사항을 정의합니다.
질량 흐름과 표준 볼륨을 혼동하지 마십시오.
열식 계측기는 일반적으로 직접 질량 유량 기기라고 불리지만 많은 플랜트에서는 kg/h가 아닌 Nm3/h, Sm3/h, SCFM 또는 SLPM으로 결과를 표시합니다. 이는 실제 파이프라인 압력 및 온도에서의 물리적 부피가 아닌 표준화된 부피 수량입니다.
열량계를 압축기 데이터, 유틸리티 보고서, PLC 계산 또는 기타 유량 기술과 비교할 때 구별이 중요합니다. 시스템은 동일한 기준 온도, 압력 및 가스 정의를 사용해야 합니다.
FlowT의질량 흐름 대 체적 흐름 설명물리적 차이를 다루고, 그 개요는 다음과 같습니다.kg/h 및 Nm³/h를 포함한 유량 단위트랜스미터와 PLC 구성을 확인할 때 유용합니다.
실제로 설치된-오류 진단 테이블
| 관찰된 문제 | 가능한 원인 | 첫 번째 확인 | 다음 작업 |
|---|---|---|---|
| 독서량이 지속적으로 높거나 낮음 | 잘못된 가스 곡선, 잘못된 파이프 ID, 편향된 흐름 프로필, 가스 구성 불일치 | 구성, 가스 데이터, 파이프 치수, 업스트림 레이아웃 | 교정을 변경하기 전에 구성을 수정하고 기준과 비교하십시오. |
| 판독값은 안정적이지만 다른 측정기와 일치하지 않습니다. | 다양한 기준 조건, 기술 차이, 설치 편향, 교정 불일치 | 단위, 표준 조건, 가스 기준, 교정 인증서 | 센서를 진단하기 전에 두 측정값을 동일한 기준에 두십시오. |
| 읽기 속도가 급격하게 변동합니다. | 맥동류, 전기적 소음, 응축수, 불안정한 공정 조건 | 공정 동향, 배선, 접지, 습기 조건 | 계량기 불안정성과 공정 불안정성 분리 |
| 독서는 시간이 지남에 따라 천천히 표류합니다. | 센서 오염, 구성 변화, 공정 잔류물, 장기-보정 변경 | 센서 상태 및 공정 이력 | 허용된 대로 청소 또는 검사한 후 참조 자료와 비교하여 확인하십시오. |
| 낮은-흐름 판독값은 좋지 않지만 정상적인 흐름은 허용됩니다. | 더 낮은 유효 범위 근처에서 작동, 제로 오프셋, 흐름 체계 효과 | 최소 교정점 및 실제 정상 흐름 | 크기 조정 또는 낮은 범위{0}}보정 요구사항 검토 |
축열체가 적합한 기술인 경우-와 그렇지 않은 경우
열 질량 기술은 가스 조성이 알려져 있고, 압력 손실이 낮아야 하며, 애플리케이션이 낮은-유량 감도를 활용하고, 직접 가스 질량 또는 표준-부피 측정이 유용할 때 특히 유용합니다.
A 가스 질량 유량계산업용 가스 유통, 질소, 연소 가스 및 유사한 청정-가스 의무에 적합할 수 있습니다. 공장 압축-공기 모니터링의 경우공기 질량 유량계별도의 밀도-보상 시스템 없이 소비 데이터를 제공할 수 있습니다. 다양한 가스 유형을 사용한 애플리케이션을 다음과 같이 검토할 수도 있습니다.산업용 가스 측정을 위한 열 질량 유량계, 가스 및 작동 한계가 확인된 경우.
열 질량은 모든 가스 응용 분야에 대한 자동 응답이 아닙니다.
| 신청조건 | 열 질량 | 와동 | 코리올리스 |
|---|---|---|---|
| 깨끗한 가스, 낮은 압력 손실 중요 | 강력한 후보 | 속도 및 공정에 따라 가능 | 가능하지만 종종 비용과 압력 강하가 더 높음 |
| 매우 낮은 가스 흐름 | 종종 매력적이다 | 최소 레이놀즈 수 또는 속도에 의해 제한될 수 있음 | 미터 크기와 용도에 따라 크게 달라집니다. |
| 광범위하게 변화하는 가스 구성 | 신중한 평가가 필요함 | 출력에 따라 여전히 밀도 또는 보상이 필요할 수 있습니다. | 열가스-특성 교정 없이 직접적인 질량 측정 제공 가능 |
| 습하거나 심하게 오염된 가스 | 잠재적인 오염 또는 응결 우려 | 애플리케이션-에 따라 다름 | 애플리케이션-에 따라 다름 |
| 증기 | 일반적으로 표준 선택이 아닙니다. | 일반적인 산업 옵션 | 애플리케이션-에 따라 다르며 덜 일반적입니다. |
이 비교의 목적은 기술의 순위를 보편적으로 평가하는 것이 아닙니다. 측정 원리 자체가 프로세스에 적합한 위치를 식별하는 것입니다. FlowT는 또한 더 넓은 범위의열 질량과 다른 유량계 기술 간의 비교기술이 아직 선택되지 않은 애플리케이션의 경우.
열식 질량 유량계 선택 체크리스트
좋은 견적 요청에는 실제 작동 조건에 맞게 측정기 크기를 조정하고 교정할 수 있는 충분한 프로세스 정보가 포함되어 있어야 합니다. 최소한 다음을 준비하십시오.
- 가스:정확한 가스 이름 또는 혼합물의 전체 구성.
- 구성 범위:주요 가스 성분의 예상 변동.
- 흐름:최대유량이 아닌 최소유량, 일반유량, 최대유량 등이 있습니다.
- 단위:kg/h, Nm3/h, Sm3/h, SCFM 또는 기타 필요한 출력.
- 참고 조건:표준{0}}볼륨 보고에 사용되는 표준 온도 및 압력입니다.
- 압력:정상, 최소 및 최대 작동 압력.
- 온도:정상 및 극한 가스 온도.
- 가스 상태:습도, 응축 가능성, 오일 잔여물, 먼지 또는 공정 오염물.
- 파이프:재료, 일정, 실제 내부 직경 및 방향.
- 설치:직선형 및 근처 엘보우, 밸브, 리듀서, 압축기 또는 송풍기를 사용할 수 있습니다.
- 성능:실제 정상 및 최소 유량에서 필요한 불확실성 또는 정확도.
- 구경 측정:실제-가스 요구사항, 대리-가스 승인, 인증서 및 추적성 요구사항.
- 산출:4~20mA, 펄스, RS485/Modbus, HART, 알람 또는 적산기.
- 환경:인클로저, 위험 지역 승인,{0}}주위 온도 및 자재 요구사항.
자주 묻는 질문
일반적인 열 질량 유량계 정확도는 무엇입니까?
모든 열 질량 측정기에 적용해야 하는 단일 값은 없습니다. 정확도는 모델, 사양 기준, 교정 범위, 가스, 설치 및 작동 조건에 따라 달라집니다. 일반적인 기술 수준 수치에 의존하기보다는 정상 및 최소 흐름에서 정확한 데이터시트 설명을 비교하세요.
가스 압력이 열 질량 유량계에 영향을 줍니까?
열 질량 측정에는 일반적으로 작동 볼륨의 질량 흐름을 계산하기 위해 별도의 압력 트랜스미터가 필요하지 않지만 압력은 여전히 가스 특성과 공정 조건과 교정 간의 관계에 영향을 미칠 수 있습니다. 고압-또는 매우 다양한-압력 애플리케이션을 모델별{3}}보정 데이터와 비교하여 검토해야 합니다.
열 질량 유량계는 변화하는 가스 혼합물을 측정할 수 있습니까?
가능하지만 필요한 정확도에 따라 그것이 실용적인지 여부가 결정됩니다. 예상되는 구성 범위를 제공하고 해당 범위에서 계측기의 교정 또는 가스 모델이 어떻게 작동하는지 물어보십시오. 크거나 예측할 수 없는 구성 변경으로 인해 다른 측정 접근 방식이 정당화될 수 있습니다.
열 질량 유량계를 실제 가스로 교정해야 합니까?
실제-가스 교정은 실행 가능하고 타당할 때 공정 가스를 가장 근접하게 표현합니다. 대리-가스 교정도 사용할 수 있지만 사용자는 가스 간 교정 전송과 관련된 등가 방법과 추가 불확실성을 이해해야 합니다.
열 질량 유량계가 반복 가능하지만 여전히 부정확한 이유는 무엇입니까?
반복성은 측정기가 반복된 조건에서 동일한 결과를 재현한다는 것을 보여줄 뿐입니다. 잘못된 가스 곡선, 파이프 직경, 프로브 위치 또는 흐트러진 흐름 프로파일은 매우 잘 반복되는 안정적인 체계적 편향을 생성할 수 있습니다.
열 질량 유량계에는 얼마나 많은 직관이 필요합니까?
대답은 특정 계량기와 업스트림 교란에 따라 다릅니다. 엘보우, 두 개의 엘보우, 제어 밸브, 감속기, 압축기 또는 송풍기는 다양한 흐름 프로필을 생성할 수 있습니다. 하나의 보편적인 직선 실행 값을 적용하는 대신 선택한 모델에 대한 설치 요구 사항을 사용하세요.
센서를 청소하거나 재보정해야 하는지 어떻게 알 수 있나요?
먼저 실패 패턴을 검토하세요. 오염된 공정의 점진적인 드리프트는 교정 전 센서 검사를 정당화할 수 있습니다. 센서가 깨끗하고 구성, 가스 구성, 흐름 프로필 및 프로세스 조건이 변경되지 않은 경우 참조 확인 또는 재보정이 보다 논리적인 다음 단계가 됩니다.
삽입형 또는 인라인 열 질량 유량계가 더 좋습니까?
어느 쪽도 보편적으로 더 나은 것은 아닙니다. 인라인 계기는 정의된 유량 섹션을 제공하며 많은 소규모 라인에 편리합니다. 삽입형 미터는 대형 파이프 및 개조에 적합하지만 올바른 파이프 치수, 프로브 위치 및 개발된 유량 프로파일에 더 크게 의존합니다.
최종 테이크아웃
열 질량 유량계 정확도는 단순한 카탈로그 번호가 아니라 설치된 측정{0}}시스템 질문으로 처리되어야 합니다. 정확도 기준과 작동 범위부터 시작하세요. 그런 다음 가스 구성, 압력 및 온도 범위, 습기 및 오염 위험, 흐름 프로필, 프로브 위치, 보고 단위 및 교정 방법을 확인합니다.
설치된 측정기가 다른 측정값과 일치하지 않는 경우 교정 계수를 즉시 변경하지 마십시오. 먼저 두 시스템이 동일한 유량 단위와 기준 조건을 사용하는지 확인한 다음 가스 구성, 구성, 센서 상태, 파이프 형상 및 설치를 확인하십시오. 교정은 올바르게 적용된 미터를 확인해야 하며 적용 문제를 숨기지 않아야 합니다.
새로운 프로젝트의 경우 일반적으로 애플리케이션 데이터의 품질이 최종 계량기 선택의 품질을 결정합니다. 실제 가스 구성, 최소 및 일반 흐름, 공정 조건, 파이프 세부 사항, 정확도 요구 사항 및 교정 기대치를 제공하면 공급업체는 축열체 기술이 적절한지 여부와 해당 작업에 계기를 구성하는 방법을 결정하는 데 충분한 정보를 얻을 수 있습니다.
