DE2828129A1 - Flowmeter coping with contaminated media - measures pressure required to feed small constant flow to tapping holes - Google Patents
Flowmeter coping with contaminated media - measures pressure required to feed small constant flow to tapping holesInfo
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Abstract
Description
Vorrichtung zur Volumenstrombestimmung von Flüssigkeiten und GasenDevice for determining the volume flow of liquids and gases
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Volumenstrombestimmung von Flüssigkeiten und Gasen mit Hilfe eines Krümmers und Anwendung der Einperlmethode.The invention relates to a device for determining volume flow of liquids and gases with the help of a bend and application of the bubble method.
Die Messung des Volumenstromes hat in fast allen Industriezweigen - im Handel, beim Transport und der Verteilung flüssiger und gasförmiger Produkte - eine große Bedeutung. Die Aufgaben der Kontrolle sowie der Steuerung und Regelung verfahrenstechnischer Prozesse erfordern einen vielseitigen Einsatz von Volumen und Durchflußmeßgeraten.The measurement of the volume flow has in almost all branches of industry - in the trade, transport and distribution of liquid and gaseous products - great importance. The tasks of control as well as control and regulation procedural processes require a versatile use of volume and flow meters.
Die hier beschriebene Vorrichtung stellt eine Weiterentwicklung und Kombination zweier an sich bekannter Verfahren dar: 1. der Anwendung eines Krümmers zur Volumenstrombestimmung von Flüssigkeiten und Gasen und 2. der Einperl- bzw. Sprudelmethode.The device described here represents a further development and A combination of two methods known per se: 1. the use of a bend for determining the volume flow of liquids and gases and 2. the bubbling resp. Bubbling method.
Die bisher eingesetzten Krümmer-Volumenstrommeßgeräte erreichen eine Genauigkeit von etwa 3 bis 4 % 1 , 2 1 Durch eine Änderung der Druckanschlüsse und Anwendung des Gaseinperlverfahrens reduziert sich die Genauigkeit auf < + 1,5 % v.MW. Außerdem läßt sich damit die Messung stark verschmutzter Flussigkeiten, die zu Verkrusten und Zukleben der kleinen statischen Druckbohrungen führen würden, infolge des Selbstreinigungseffektes durchführen.The manifold volume flow meters used so far achieve a Accuracy of about 3 to 4% 1, 2 1 By changing the pressure connections and Using the gas bubbling method reduces the accuracy to <+ 1.5 % of MW It can also be used to measure heavily soiled liquids, which would lead to encrustations and clogging of the small static pressure holes, due to the self-cleaning effect.
Der große Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß sich keinerlei Einbauten in dem Rohrleitungssystem befinden und außerdem auch keine gewisse Mindestleitfähigkeit (z. B. für induktive Aufnehmer) vorhanden sein muß. Alle wichtigen Bauteile zur Meßwerterfassung werden außerhalb des Leitungssystems angebracht und können somit an einem von äußerlichen Einflüssen gesicherten Ort installiert werden.The great advantage of this method is that there are no There are internals in the pipeline system and also no certain minimum conductivity (e.g. for inductive sensors) must be available. All important components for Measured values are recorded outside of the pipe system and can therefore be installed in a place protected from external influences.
Die direkte.Messung mit einem Krümmer nutzt das Geschwindigkeitsprofil und damit verbunden das Druckgefälle in einer-gekrümmten Leitung aus.The direct measurement with a bend uses the speed profile and associated with it the pressure gradient in a curved pipe.
Der in einem Krümmer strömende Flüssigkeitskörner ändert sich theoretisch entsprechend dem Drallsatz so, daß die Geschwindigkeitsverteilung durch eine Hyperbel bestimmt ist (siehe Abbildungen 1 und 2).Theoretically, the grain of liquid flowing in an elbow changes according to the principle of swirl so that the speed distribution is through a hyperbola is determined (see Figures 1 and 2).
Der Zusammenhang zwischen Druckdifferenz ApK und Volumenstrom Q folgt aus a) dem Drallsatz v(r)r = const 1 2 b) der-BES;OULLIgleichung p + 2 pv2(r) =const c) der Kontinuitätsgleichung v(r)A(r) = const (p=const) zu K = Krümmerkoeffizient, der die geometrischen Daten des Krümmers beinhaltet, korrigiert oder nicht korrigiert je nach dem Krümmerverhältnis R/D.The relationship between pressure difference ApK and volume flow Q follows from a) the swirl law v (r) r = const 1 2 b) der-BES; OULLI equation p + 2 pv2 (r) = const c) the continuity equation v (r) A (r ) = const (p = const) to K = manifold coefficient, which contains the geometrical data of the manifold, corrected or uncorrected depending on the manifold ratio R / D.
D. h. es ergibt sich ein linearer Zusammenhang zwischen dem Volumenstrom Q und der Quadratwurzel des Differenzdruckes APK. In einer Eichung kann der Eichfaktor zwischen beiden Größen ermittelt werden.I. E. there is a linear relationship between the volume flow Q and the square root of the differential pressure APK. In a calibration, the calibration factor can be determined between the two quantities.
Bei der herkömmlichen Methode wird der Krümmerdruck zur direkt mit Hilfe zweier statischer Druckanbohrungen an der AuSen- und Innenseite des Krümmers bestimmt, und zwar gegenüberliegend im Winkel 450 von der Einlaufseite.With the conventional method, the manifold pressure is used directly With the help of two static pressure bores on the outside and inside of the elbow determined, namely opposite at an angle 450 from the inlet side.
Die Weiterentwicklung beruht darauf, bei einem Meßgut, das zu Verschmutzung und Zukleben dieser öffnungen führt, eine indirekte Messung anzuwenden.The further development is based on a material to be measured that leads to contamination and sealing these openings leads to an indirect measurement being used.
Es wird ein Gas mit kleinem konstantem Gasvolumenstrom in die Drucköffnungen eingeperlt (Spülgas: Druckbohrungen werden kontinuierlich gesäubert) und mißt den dazu notwendigen Gasdruck Dieser Druck stellt im wesentlichen den statischen Druck an der Öffnung und einen Druckverlust dar, der infolge des Abperlvorganges bei Anströmung der Einperlöffnungen entsteht. Dieser zusätzliche Druckverlust stört die Messung nicht, sondern erhöht die Meßgenauigkeit etwas, da dieser Druckverlust zusätzlich eine Funktion des Volumenstromes darstellt.There is a gas with a small constant gas volume flow in the pressure openings bubbled in (purge gas: pressure bores are continuously cleaned) and measures the Gas pressure required for this This pressure essentially represents the static pressure at the opening and a pressure loss, which is due to the beading process with the flow of the bubbling openings. This additional pressure loss interferes with the measurement not, but increases the measurement accuracy somewhat, since this pressure loss is an additional factor represents a function of the volume flow.
Die Druckdifferenz Apmesst die gemessen wird, ergibt sich somit zu #pmess = #pK + #pAnstr. = #pK* #pAnstr. = #pAnstr.(Q) und damit #pk* = #pEinperlung < #pK (kleiner aus Gründen der unterschiedlichen Geschwindigkeit an den öffnungen).The pressure difference Apmesst that is measured is thus given by #pmess = #pK + #pAnstr. = # pK * #pAnstr. = #pAnstr. (Q) and thus # pk * = #pInsulation <#pK (smaller due to the different speeds at the openings).
Zusätzlich erhöht wird die Meßgenauigkeit, wenn die Druckbohrungen folgendermaßen angeordnet sind, wie die durchgeführten Versuche zeigen (Beschreibung des Krümmers mit den modifizierten Druckbohrungen anhand Abbildung 3): - Drucköffnung (1) = Innenseite 450 von Einlaufseite des Krümmers, 1,1 mm - Drucköffnung (2) = Außenseite 600 von Einlaufseite des Krümmers, 1,1 mm Um die Durchströmverluste klein zu halten, sollen die Bohrungen in dem Druckstutzen möglichst groß sein (4 - 5 mm), die eigentliche Einperlöffnung befindet sich mit 1,1 mm QI in der Rohrwand des Krümmers. Verwendet werden können alle Materialien.In addition, the measurement accuracy is increased when the pressure bores are arranged as follows, as the tests carried out show (description of the manifold with the modified pressure bores based on Figure 3): - Pressure opening (1) = inside 450 from inlet side of the manifold, 1.1 mm - pressure opening (2) = outside 600 from inlet side of the elbow, 1.1 mm around the flow losses To keep it small, the holes in the pressure port should be as large as possible (4th - 5 mm), the actual bubbling opening is located in the pipe wall with 1.1 mm QI of the manifold. All materials can be used.
(Die Versuche wurden mit V2A-Rohren, wie sie in Brauerei und Molkerei üblich sind, durchgeführt. Verwendet wurden auch die handelsüblichen Verschraubungen. Es bedarf zur Messung keiner speziell hergestellten Rohrkrümmer.) Außerdem können beide Druckstutzen um 30° in Strömungsrichtung geneigt sein. Dadurch erhält die Öffnung eine leicht elliptische Form und der Ausperlvorgang in das strömende Fluid wird begünstigt.(The experiments were carried out with V2A pipes, such as those used in breweries and dairies are common. The standard screw connections were also used. No specially manufactured pipe elbows are required for measurement.) In addition, you can both pressure connections should be inclined by 30 ° in the direction of flow. This gives the Opening a slightly elliptical shape and the bubbling process into the flowing fluid is favored.
Die rnit so gestalteten 900 Krümmern erreichte Meßgenauigkeit beträgt #Qmax # 1,5 % v.MW , eine deutliche Verbesserung der bisherigen Meßgeräte auf Krümmerbasis.The measurement accuracy achieved with 900 elbows designed in this way is #Qmax # 1.5% v.MW, a significant improvement of the previous measuring devices based on manifolds.
Der lineare Meßbereich beträgt 1 : 5 und hängt von der Nennweite des Krümmers ab.The linear measuring range is 1: 5 and depends on the nominal size of the Elbow off.
Krümmungswinkel und Krümmerverhältnis R/D sind für die Verwendbarkeit als Volumenstrommeßgerät nicht festgelegt. Es wurden auch 180Q Krümmer mit gutem Ergebnis untersucht.The curvature angle and the curvature ratio R / D are for usability not specified as a volumetric flow meter. There were also 180Q manifolds with good ones Examined result.
Der Diffcrenzdruck np APEinperl kann mit einem empfindlichen elektrischen Drucktransmitter ermittelt werden und das radizierte Ausgangssignal direkt in Volumeneinheiten graduiert werden. Damit bietet sich die Möglichkeit, das Ausgangssignal zur Prozeßsteuerung zu verwenden. Abbildung 4 zeigt die Eich- und Fehlerkurve für einen entsprechenden Krümmer mit NW 25, Abbildung 5 für Krümmer NW 40.The differential pressure np APEinperl can with a sensitive electrical Pressure transmitter can be determined and the rooted output signal directly in volume units to be graduated. This makes it possible to use the output signal for process control to use. Figure 4 shows the calibration and error curve for a corresponding one Elbow with NW 25, Figure 5 for elbow NW 40.
Vergleichsmessungen mit Einperlung und ohne Einperlung zeigten auch ohne Einperlung mit dem entwickelten Krümmer eine deutlich höhere Meßgenauigkeit als mit den herkömmlichen, bei denen die öffnungen senkrecht auf der Rohrwand stehend in 450 gegenüberliegen. Der derart gestaltete Krümmer kann also auch ohne Einperlverfahren in Direktmessung verwendet werden.Comparative measurements with and without bubbling also showed without bubbling with the developed manifold a significantly higher measurement accuracy than with the conventional ones, in which the openings are perpendicular to the pipe wall in 450 opposite. The manifold designed in this way can therefore also be used without a bubbling process can be used in direct measurement.
Die Reinigung bietet keine Schwierigkeiten, da sich keine Einbauten in dem glatten Rohr befinden. Die Drucköffnungen können auch im Rahmen der CIP-Reinigung erfaßt werden, wenn eine entsprechende Umschaltung vorgesehen ist, die die Gasleitung auch als Leitung für die- Reinigungslösung vorsieht.The cleaning does not present any difficulties as there are no fixtures are in the smooth tube. The pressure openings can also be used as part of the CIP cleaning be detected if a corresponding switch is provided that the gas line also provides a line for the cleaning solution.
Anwendungsmöglichkeiten Zur einfachen Volumenstrommessung von Flüssigkeiten mit oder ohne Einperlung - oder Gasen ohne Einperlung.Applications For simple volume flow measurement of liquids with or without bubbling - or gases without bubbling.
Messung von verschmutzten und klebrigen Substanzen, bei denen eine Fehlergrenze von + 1,5 % ausreicht.Measurement of dirty and sticky substances where a Error limit of + 1.5% is sufficient.
Einsatzmöglichkeiten in allen Industriezweigen; mit Anschluß an Prozeßrechner zur Prozeßüberwachung und Steuerung.Can be used in all branches of industry; with connection to process computer for process monitoring and control.
Ergänzende Bemerkungen zu 1,Vorrichtung zur Volumenstrombestimmung von Flüssigkeiten und Gasen".Additional remarks on 1, device for volume flow rate determination of liquids and gases ".
Beschreibung der Einperlmethode anhand Abb. 6 Ein Gas (inertes Gas, das mit der zu messenden Flüssigkeit keine Bindung eingeht, z. B. Luft) wird über ein Reduzierventil (8), einen Filter (9), ein Feinreduzierventil (10) und zwei Durchflußmesser mit Regler (11), die einen vom Gegendruck konstanten Gasvolumenstom gewährleisten, in die am Rohrkrümmer angebrachten Druckstutzen (6)und(7) eingeleitet.Description of the bubbling method based on Fig. 6 A gas (inert gas, that does not bond with the liquid to be measured, e.g. B. Air) is over a reducing valve (8), a filter (9), a fine reducing valve (10) and two flow meters with regulator (11), which ensure a constant gas volume flow from the counter pressure, into the pressure ports (6) and (7) attached to the pipe elbow.
Mit einem Differenzdruckaufnehmer wird der Wirkdruck der Leitungen (12) und (13) ermittelt, der vom Strömungszustand im Rohrkrümmer -(Volumenstrom) abhängt. Zwei Dreiwegventile (17) ermöglichen die Nullpunktüberwachung des Differenzdruckaufnehmers.The differential pressure of the lines is measured with a differential pressure transducer (12) and (13) determined, which depends on the flow condition in the pipe elbow - (volume flow) depends. Two three-way valves (17) enable the zero point monitoring of the differential pressure sensor.
Das Signal, sofern es sich bei (14) um einen Aufnehmer mit elektrischem Ausgang handelt, wird vom Schreiber (16) bzw. Drucker (15) angezeigt.The signal, provided that (14) is a transducer with electrical Output is displayed by the recorder (16) or printer (15).
Die Leitungen (12) und (13) sollen bei Flüssigkeitsmessung so verlegt sein (Wirkdruckempfänger über Meßwertgeber), damit eventuell eindringende Flüssigkeit wieder in die Rohrleitung zurückfließt.Lines (12) and (13) should be laid in this way when measuring liquids (differential pressure receiver via measuring transducer), so that any liquid can penetrate flows back into the pipeline.
Erläuterungen zu den Abbn. 4 und 5 Die Diagramme (a) geben die Meßergebnisse mit einem NW 25 und NW 40 90° Krümmer wieder. Aufgetragen ist auf der Abszisse die Quadratwurzel des Wirkdruckes Ap (gemessen mit Betz-Manometer) und auf der Ordinate der Volumenstrom Q, der mittels "Auslitern" mit + 0,5 % M.W. genau bestimmt wurde. Die eingezeichneten Symbole bedeuten: steigend M.R. = von Qmin nach Qmax fallende M.R. = von Qmax nach gemessen und Reproduzierbarkeitsmessung Die eingezeichnete Gerade stellt die mittels linearer Regressionsanalyse gewonnene Ausgleichskurve dar.Explanations for figs. 4 and 5 The diagrams (a) give the measurement results with a NW 25 and NW 40 90 ° elbow again. The is plotted on the abscissa Square root of the differential pressure Ap (measured with a Betz manometer) and on the ordinate the volume flow Q, which by means of "gauging" with + 0.5% M.W. was precisely determined. The symbols drawn mean: increasing M.R. = falling from Qmin to Qmax M.R. = from Qmax to measured and reproducibility measurement The drawn Just represents the best fit curve obtained by means of linear regression analysis represent.
Die Diagramme (b) sind Fehlerkurven, in denen die gemessenen Volumenstromabweichungen AQ = Qsoll - ist über dem Sollvolumenstrom Qsoll mit der Fehlergrenze der Bezugsmethode "Auslitern" aufgetragen sind. Aus diesen Diagrammen läßt sich die maximale Fehlergrenze der beschriebenen Volumenstrom-Meßeinrichtung ablesen.The diagrams (b) are error curves in which the measured volume flow deviations AQ = Qsoll - is above the target volume flow Qsoll with the error limit of the reference method "Auslitern" are applied. The maximum error limit can be determined from these diagrams read off the described volume flow rate measuring device.
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VDI Berichte 254 - Tagung Düsseldorf 1976, Seite 6. VDI Reports 254 - Düsseldorf Conference 1976, page 6.
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