Prinsip pengoperasian ini menjadikan teknologi ini sangat berguna untuk oli bersih dan cairan kental lainnya, namun jarak bebas internal yang memungkinkan perpindahan yang akurat juga menciptakan batasan penting. Viskositas, kontaminasi, udara masuk, keausan, laju aliran, dan penurunan tekanan semuanya dapat memengaruhi-kinerja dunia nyata.
Panduan berikut menjelaskan prinsip kerja flow meter roda gigi oval mulai dari pergerakan roda gigi hingga keluaran listriknya, kemudian menunjukkan bagaimana prinsip tersebut mempengaruhi keakuratan, kesesuaian aplikasi, pemasangan, dan pemilihan meteran.
Apa itu Pengukur Aliran Roda Gigi Oval?
Pengukur aliran roda gigi oval adalah instrumen perpindahan positif yang berisi dua rotor oval di dalam ruang mesin yang berdekatan. Saat cairan masuk, perbedaan tekanan melintasi meteran menyebabkan rotor berputar. Kantong yang terbentuk antara rotor dan dinding ruang membawa volume terpisah dari saluran masuk ke saluran keluar.
Tergantung pada desain mekanisnya, rotor dapat berinteraksi secara langsung atau menggunakan pengaturan sinkronisasi terpisah. Prinsip pengukuran yang penting adalah sama: setiap gerakan lengkap berhubungan dengan volume perpindahan yang dapat diprediksi.
Anda dapat melihat instrumen jenis ini di situsnyarentang pengukur aliran gigidan spesifikkonfigurasi flow meter roda gigi oval.
Mekanisme dasarnya juga didokumentasikan dalam OMEGAmanual teknis meter perpindahan positif, yang menggambarkan rotor oval yang mentransfer volume yang tepat melalui ruang pengukuran selama rotasi.
Bagaimana Cara Kerja Pengukur Aliran Roda Gigi Oval?
1. Cairan Masuk ke Ruang Ukur
Cairan proses memasuki saluran masuk meteran dan menciptakan perbedaan tekanan antara sisi hulu dan hilir rotor. Tekanan ini memberikan gaya mekanis yang memutar roda gigi. Oleh karena itu, elemen pengukur biasanya tidak memerlukan motor eksternal.
2. Volume yang Ditentukan Terisolasi
Saat salah satu rotor menjauh dari dinding ruang, sebuah kantong terbuka antara permukaan rotor dan rumahan. Cairan mengisi ruang itu. Jarak bebas internal yang presisi membatasi kebocoran yang tidak terkendali dari saluran masuk ke saluran keluar, sehingga sebagian besar cairan mengikuti jalur perpindahan yang diinginkan.
Inilah perbedaan utama antara pengukuran perpindahan positif dan teknologi inferensial: meteran berulang kali menangani volume yang ditentukan secara fisik alih-alih terlebih dahulu mengukur kecepatan dan mengubah nilai tersebut menjadi aliran volumetrik.
3. Rotor Mentransfer Cairan
Kedua rotor terus berputar dalam urutan yang tersinkronisasi. Cairan yang terperangkap di sekitar bagian luar setiap rotor dibawa menuju saluran keluar sementara ruang lain terisi di saluran masuk.
Satu hal penting adalah bahwa jumlah pasti kejadian perpindahan per putaran bergantung pada geometri meteran. Oleh karena itu, hal ini harus berasal dari data desain dan kalibrasi pabrikan, bukan dari asumsi umum tentang semua meteran roda gigi oval.
4. Volume Terukur Meninggalkan Meteran
Ketika ruang yang terisi mencapai sisi hilir, cairannya dibuang. Ruang lain sudah terisi, sehingga putaran gigi yang berulang menghasilkan perpindahan volume cairan diskrit yang hampir terus menerus.
5. Rotasi Menjadi Sinyal Aliran yang Dapat Digunakan
Pergerakan mekanis dapat menggerakkan register lokal atau dideteksi secara elektronik. Pengukur elektronik dapat menggunakan magnet,-efek Hall, atau pengaturan penginderaan lainnya untuk menghasilkan pulsa yang sesuai dengan pergerakan rotor.
Sinyal pulsa dapat dikirim ke layar, PLC, pengontrol batch ataupenghitung aliran. Elektronik penerima menggunakan faktor meteran untuk mengubah pulsa tersebut menjadi volume akumulasi dan laju aliran sesaat.
Bagaimana Volume Total dan Laju Aliran Dihitung?
Hubungan mendasarnya sederhana:
Total volume=volume yang dipindahkan per siklus pengukuran × jumlah siklus
Laju aliran menambahkan komponen waktu:
Laju aliran=volume yang diukur ÷ waktu yang berlalu
Pengukur roda gigi oval elektronik biasanya menyatakan hubungan ini melalui faktor K-atau faktor meter, sering kali didefinisikan sebagai jumlah pulsa tertentu per unit volume teknis. Pengontrol yang menghitung pulsa tersebut dapat menjumlahkan cairan, sedangkan frekuensi pulsa menunjukkan seberapa cepat volume tersebut melewati meteran.
Faktor K-tidak boleh diperlakukan sebagai bilangan universal sembarangan. Itu milik meteran tertentu dan kalibrasinya. Untuk sistem pengukuran yang mengutamakan akurasi, gunakan faktor yang disediakan atau ditetapkan selama kalibrasi daripada menghitung hanya dari dimensi nominal roda gigi.
Panduan NIST tentangkalibrasi pengukur aliran cairanmenggambarkan mengapa faktor meteran dan ketidakpastiannya merupakan bagian dari hasil pengukuran yang lengkap. Untuk konten situs lebih lanjut mengenai hal ini, lihat panduan untukmetode kalibrasi flow meter cair dan ketertelusuran.
Mengapa Viskositas Penting?
Viskositas mempengaruhi pengukuran roda gigi oval dalam dua cara berbeda, dan hanya melihat salah satu saja dapat menyebabkan pemilihan meteran yang buruk.
Pertama, beberapa cairan dapat melewati celah kecil antara komponen bergerak dan diam tanpa sepenuhnya terwakili oleh siklus perpindahan yang diinginkan. Hal ini umumnya digambarkan sebagai kebocoran atau slip internal. Dengan cairan yang sangat encer, kebocoran melalui celah tersebut dapat menjadi lebih signifikan, khususnya pada aliran rendah.
Ketika viskositas meningkat, aliran melalui celah umumnya lebih terbatas. Inilah salah satu alasan mengapa pengukur perpindahan positif dapat bekerja dengan baik dengan oli kental dan cairan serupa.
Namun, viskositas yang tinggi juga meningkatkan resistensi terhadap gerakan. Tekanan diferensial yang lebih besar mungkin diperlukan untuk memutar rotor, dan penurunan tekanan pada meteran dapat meningkat. Pada viskositas yang cukup tinggi, aliran maksimum yang dapat digunakan mungkin harus dikurangi.
Panduan KOBOLD tentangpengukur aliran perpindahan positif, misalnya, secara khusus mencatat bahwa fluida yang sangat kental mungkin memerlukan pengurangan aliran maksimum untuk menjaga penurunan tekanan dalam kisaran yang dapat diterima.
Pelajaran praktisnya adalah viskositas tidak boleh dievaluasi sendirian. Periksa bersama dengan laju aliran, tekanan diferensial yang tersedia, suhu proses dan ukuran meteran.
Akurasi, Pengulangan, dan Slip Internal Bukanlah Hal yang Sama
Spesifikasi flow meter sering kali menggunakan beberapa istilah yang mudah dianggap dapat dipertukarkan.
Ketepatanmenggambarkan seberapa dekat hasil yang ditunjukkan sesuai dengan referensi atau nilai yang diterima dalam kondisi tertentu.
Pengulanganmenggambarkan seberapa konsisten instrumen menghasilkan hasil yang sama ketika pengukuran diulangi dalam kondisi yang sama.
Sebuah meteran bisa sangat berulang dan masih memiliki kesalahan pengukuran yang sistematis. Kalibrasi dapat mengidentifikasi dan memperbaiki bagian dari perbedaan sistematis tersebut, namun tidak menghilangkan masalah mekanis, kondisi pengoperasian yang tidak sesuai, atau perubahan sifat proses.
Untuk meteran roda gigi oval, beberapa faktor perlu mendapat perhatian khusus.
Aliran Rendah
Pada aliran rendah, kebocoran melalui celah internal menjadi lebih besar dibandingkan dengan jumlah total yang melewati meteran. Sekalipun perubahan absolutnya sangat kecil, persentasenya terhadap throughput yang diukur dapat meningkat. Hal ini membantu menjelaskan mengapa rentang operasi ujung bawah perlu mendapat perhatian yang cermat.
Oleh karena itu, aplikasi yang dipusatkan pada jumlah kecil harus disesuaikan dengan ukuran meter untuk jangkauan operasi sebenarnya, bukan hanya pada sambungan pipa. Halaman situs aktifmeteran roda gigi untuk laju aliran rendahmemberikan konteks tambahan untuk jenis aplikasi ini.
Suhu
Suhu mempengaruhi material meteran, tetapi juga mengubah fluida. Oli dapat menjadi jauh lebih kental pada saat start dingin dibandingkan setelah proses mencapai suhu pengoperasian. Oleh karena itu, meteran mungkin mengalami penurunan tekanan dan perilaku slip yang berbeda pada titik berbeda dalam siklus produksi yang sama.
Memakai
Keausan pada permukaan rotor, bantalan atau ruang pengukuran dapat mengubah jarak bebas internal. Jarak bebas yang lebih besar dapat mengubah karakteristik kebocoran dan pada akhirnya mengubah kinerja meteran. Inilah sebabnya mengapa riwayat kalibrasi dapat berguna: perubahan bertahap pada faktor meteran mungkin mengindikasikan lebih dari sekadar masalah elektronik.
Udara yang Tertahan
Pengukur roda gigi oval mengukur volume yang menempati ruang pengukurannya. Jika bagian dari ruang tersebut berisi gas dan bukan cairan yang dimaksud, rotor masih dapat bergerak dan meteran masih dapat mencatat volume yang dipindahkan. Oleh karena itu, hasil yang ditampilkan mungkin tidak lagi mewakili volume cairan yang ingin diukur oleh operator.
Di Mana Pengukur Aliran Roda Gigi Oval Bekerja Dengan Baik?
Aplikasi terkuat umumnya melibatkan cairan bersih dimana pengukuran volumetrik langsung berguna. Contoh umum mencakup minyak pelumas, minyak hidrolik, bahan bakar, resin, perekat, sirup, minyak nabati, dan bahan kimia proses yang kompatibel.
Nama cairan yang tepat tidak cukup untuk menyetujui suatu permohonan. Viskositasnya pada suhu pengoperasian, kebersihan, kompatibilitas kimia, tekanan, kisaran aliran yang diharapkan, dan kehilangan tekanan yang diijinkan masih harus diperiksa.
Teknologi roda gigi oval juga relevan dengan sistem batching dan-proses karena perpindahan volumetrik yang berulang menghasilkan sinyal yang dapat ditotal atau dihitung. Contoh-berorientasi aplikasi lainnya tersedia di bagian situspengukuran aliran roda gigi untuk kontrol prosesDanaplikasi flow meter peralatan industri.
Kapan Pengukur Roda Gigi Oval Merupakan Pilihan yang Buruk?
- Cairan yang mengandung abrasif atau-partikel:benda padat dapat merusak permukaan bagian dalam atau membatasi pergerakan rotor.
- Proses dengan gas yang masuk dalam jumlah besar:gas yang menempati bagian ruang pengukuran dapat mendistorsi hasil volume-cairan yang diinginkan.
- Sistem dengan tekanan diferensial yang tersedia sangat terbatas:perpindahan mekanis menyebabkan hilangnya tekanan, terutama ketika viskositas dan aliran meningkat.
- Cairan yang tidak kompatibel secara kimia:bodi, rotor, segel, bantalan, dan komponen basah lainnya harus kompatibel dengan media proses.
- Aplikasi yang memerlukan aliran massa langsung:meteran roda gigi oval pada dasarnya mengukur volume daripada massa.
Oval Gear vs Teknologi Pengukur Aliran Lainnya
| Teknologi | Karakteristik pengukuran | Alasan umum untuk mempertimbangkannya |
|---|---|---|
| Perlengkapan oval | Pengukuran volume perpindahan positif | Membersihkan cairan kental, aplikasi batching, dan-aliran rendah |
| Turbin | Kecepatan-pengukuran rotor terkait | Cairan yang bersih dan relatif-mengalir bebas dengan kondisi tekanan dan aliran yang sesuai dengan meteran |
| Elektromagnetik | Pengukuran kecepatan berdasarkan induksi elektromagnetik | Cairan konduktif, termasuk banyak air dan proses kimia |
| Coriolis | Pengukuran aliran massa langsung | Proses yang memerlukan aliran massa, informasi kepadatan, atau kemampuan pengukuran tinggi dalam kondisi fluida yang berubah-ubah |
Ini adalah perbedaan umum, bukan aturan seleksi universal. Pembaca yang membandingkan teknologi dapat meninjau situs tersebutpengukur aliran turbin, pengukur aliran elektromagnetikdan panduan kePrinsip kerja pengukur aliran Coriolissebelum memilih metode pengukuran.
Cara Memilih Pengukur Aliran Roda Gigi Oval
Jangan memulai dengan diameter pipa saja. Mulailah dengan prosesnya.
- Identifikasi cairannya.Catat media sebenarnya dan, jika relevan, komposisi atau konsentrasinya.
- Tentukan viskositas pada suhu operasi.Jika suhu berubah drastis, berikan rentang viskositas, bukan nilai suhu-ruangan tunggal.
- Tentukan aliran minimum, normal dan maksimum.Mengukur rentang pengoperasian sebenarnya membantu menghindari-kinerja aliran rendah yang buruk atau kecepatan rotor yang berlebihan.
- Periksa tekanan dan tekanan diferensial yang tersedia.Meteran harus memenuhi peringkat tekanan sistem tanpa menimbulkan kerugian proses yang tidak dapat diterima.
- Konfirmasikan batas suhu.Periksa material mekanis dan elektronik.
- Periksa kompatibilitas-bahan yang dibasahi.Termasuk bodi, rotor, segel dan komponen lain yang terkena cairan.
- Pilih keluaran yang diperlukan.Putuskan apakah sistem memerlukan indikasi lokal, keluaran pulsa, transmisi analog, totalisasi, atau integrasi dengan pengontrol.
- Tentukan kinerja pengukuran yang diperlukan.Pisahkan persyaratan akurasi aktual dari kemampuan pengulangan atau kebutuhan pemantauan-proses sederhana.
Jika kondisi penggunaan tidak stabil, tentukan kasus pengoperasian terburuk yang dapat dipercaya daripada memilih meter hanya dari kondisi normal.
Praktek Instalasi dan Commissioning
Jauhkan kontaminan dari ruang pengukuran. Saringan hulu yang sesuai biasanya direkomendasikan jika terdapat benda asing. Dokumentasi roda gigi oval OMEGA juga memperingatkan bahwa kotoran dapat merusak mekanisme dan merekomendasikan pengisian meteran secara perlahan daripada melakukan pembersihan udara secara tiba-tiba.
Meteran harus tetap penuh dengan cairan selama pengukuran. Jika udara dapat masuk ke dalam proses, atasi sumbernya daripada menganggap pembacaan yang tidak stabil hanya sebagai masalah elektronik.
Ikuti arah aliran dan batas pengoperasian yang ditunjukkan oleh pabrikan. Hindari pengoperasian terus-menerus di atas kisaran aliran terukur, dan pertimbangkan denyut pompa ketika peralatan hulu menghasilkan aliran yang sangat bervariasi.
Setelah pemasangan, verifikasi rantai sinyal serta meteran itu sendiri: keluaran sensor, penskalaan pulsa, faktor K-, konfigurasi tampilan, dan setelan PLC atau penghitung semuanya harus mewakili unit teknik yang sama.
Masalah Umum dan Yang Perlu Diperiksa Terlebih Dahulu
| Gejala | Kemungkinan penyebabnya | Pemeriksaan pertama |
|---|---|---|
| Membaca lebih rendah dari yang diharapkan | Slip internal, keausan, faktor K-yang salah, atau pengoperasian di bawah rentang yang sesuai | Periksa rentang aliran, viskositas, faktor kalibrasi, dan riwayat servis |
| Membaca tidak stabil | Udara masuk, aliran berdenyut, atau kondisi proses tidak stabil | Periksa saluran cairan dan bandingkan ketidakstabilan dengan pengoperasian pompa |
| Rotor berhenti atau aliran menjadi terbatas | Kontaminasi, kekentalan berlebihan, atau kerusakan internal | Periksa saringan, penurunan tekanan, dan kebebasan pergerakan rotor sesuai dengan petunjuk perawatan |
| Penurunan tekanan meningkat | Saringan tersumbat, kontaminasi, viskositas lebih tinggi atau aliran berlebihan | Bandingkan suhu, viskositas, dan aliran saat ini dengan kondisi pengoperasian normal |
| Volume yang ditampilkan selalu salah | Penskalaan, faktor K-atau pergeseran kalibrasi salah | Verifikasi konfigurasi pulsa sebelum mengganti meteran mekanis |
Jika kalibrasi diperlukan, gunakan metode referensi yang terdokumentasi dan simpan hasilnya sehingga perubahan dapat dibandingkan seiring berjalannya waktu. Artikel situs tentangcara mengkalibrasi flow metermemberikan latar belakang tambahan.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Apakah pengukur aliran roda gigi oval merupakan pengukur perpindahan positif?
Ya. Ini mengukur cairan dengan berulang kali mengisolasi dan mentransfer volume tertentu melalui ruang pengukuran, yang merupakan prinsip perpindahan positif yang mendasar.
Apakah pengukur roda gigi oval mengukur aliran massa?
Tidak. Kuantitas utama yang diukur adalah volume. Aliran massa memerlukan informasi massa jenis atau teknologi yang dirancang untuk mengukur massa secara langsung.
Mengapa oval gear meter sering digunakan untuk oli?
Banyak minyak yang bersih dan relatif kental, kondisi yang sesuai dengan pengukuran perpindahan positif. Pilihan akhir masih bergantung pada rentang aliran, viskositas pada suhu proses, penurunan tekanan, bahan dan akurasi yang diperlukan.
Apakah viskositas mempengaruhi akurasi?
Hal ini dapat mempengaruhi kinerja karena viskositas mempengaruhi slip internal dan kehilangan tekanan. Cairan encer mungkin lebih mudah bocor melalui celah internal, sedangkan cairan yang sangat kental memerlukan tekanan diferensial yang lebih besar untuk menggerakkan rotor.
Apakah pengukur roda gigi oval memerlukan pipa lurus yang panjang?
Pengukurannya tidak bergantung pada pengembangan profil kecepatan seperti yang dilakukan kebanyakan pengukur-berbasis kecepatan, sehingga persyaratan lintasan-lurus seringkali tidak terlalu menuntut. Petunjuk pemasangan untuk model tertentu tetap harus diikuti.
Mengapa saringan itu penting?
Meteran berisi elemen bergerak dan jarak bebas yang dekat. Benda asing dapat membatasi rotasi, mempercepat keausan, atau mengubah kinerja pengukuran.
Informasi apa yang harus diberikan sebelum memilih meteran?
Menyediakan cairan, viskositas pada suhu pengoperasian, aliran minimum dan maksimum, tekanan, suhu, persyaratan sambungan,-persyaratan material yang dibasahi, keluaran yang diinginkan, dan target kinerja-pengukuran.
Kesimpulan
Prinsip kerja flow meter roda gigi oval didasarkan pada perpindahan volumetrik langsung. Rotor berulang kali mengisolasi volume cairan yang diketahui, memindahkannya melalui ruang pengukuran dan mengubah putarannya menjadi indikasi mekanis atau sinyal elektronik.
Mekanisme tersebut menjelaskan kekuatan dan keterbatasan teknologi. Cairan kental yang bersih cocok untuk pengukuran roda gigi oval, sedangkan kontaminasi, udara yang masuk, kehilangan tekanan yang berlebihan, bahan yang tidak sesuai, dan pengoperasian di luar rentang aliran yang diinginkan dapat mengurangi kinerja.
Untuk pemilihan, fokuslah pada kondisi pengoperasian yang lengkap, bukan pada spesifikasi tunggal. Sifat fluida, viskositas, rentang aliran, suhu, tekanan, bahan, keluaran dan persyaratan pengukuran harus dievaluasi bersama. Ketika faktor-faktor tersebut sesuai dengan prinsip perpindahan positif, pengukur roda gigi oval dapat memberikan solusi praktis untuk pengukuran volumetrik, pengelompokan, dan pemantauan proses.
