この動作原理により、この技術は清浄なオイルやその他の粘性液体に特に役立ちますが、正確な変位を可能にする同じ内部クリアランスにより、重要な制限も生じます。粘度、汚染、混入空気、摩耗、流量、圧力損失はすべて、現実世界のパフォーマンスに影響を与える可能性があります。-
次のガイドでは、歯車の動きから電気出力までの楕円歯車流量計の動作原理を説明し、その原理が精度、アプリケーションの適合性、設置および流量計の選択にどのような影響を与えるかを示します。
オーバルギヤ流量計とは何ですか?
楕円形歯車流量計は、精密に機械加工されたチャンバー内に 2 つの楕円形ローターを備えた容積式計器です。液体が入ると、メーター両端の差圧によってローターが回転します。ローターとチャンバー壁の間に形成されたポケットは、入口から出口まで個別の容積を運びます。
機械設計に応じて、ローターは直接相互作用することも、別個の同期装置を使用することもできます。本質的な測定原理は同じです。つまり、完全な動きのそれぞれが、予測可能な変位量に対応します。
このタイプの楽器はサイトで見ることができますギア流量計の範囲そして特定の楕円歯車流量計の構成.
基本的なメカニズムは OMEGA のドキュメントにも記載されています。容積計テクニカルマニュアルこれは、楕円形のローターが回転中に測定チャンバーを通して正確な体積を転送することを説明しています。
楕円形歯車流量計はどのように機能しますか?
1. 液体が測定チャンバーに入る
プロセス液体がメーターの入口に入り、ローターの上流側と下流側の間に圧力差が生じます。この圧力は、歯車を回転させる機械的な力を提供します。したがって、測定要素には通常、外部モーターは必要ありません。
2. 定義されたボリュームが分離される
1 つのローターがチャンバー壁から離れると、ローター表面とハウジングの間にポケットが開きます。液体がその空間を満たします。精密な内部クリアランスにより、入口から出口への制御不能な漏れが制限されるため、ほとんどの液体が意図した変位経路をたどります。
これが、容積式測定と推論技術の主な違いです。メーターは、最初に速度を測定してその値を体積流量に変換するのではなく、物理的に定義された体積を繰り返し処理します。
3. ローターが液体を移送します
2 つのローターは同期シーケンスで回転し続けます。各ローターの外側に閉じ込められた液体は出口に向かって運ばれ、入口では別のチャンバーが満たされます。
重要な点の 1 つは、1 回転あたりの変位イベントの正確な数はメーターの形状によって異なるということです。したがって、すべての楕円形歯車メーターに関する一般的な仮定からではなく、メーカーの設計および校正データから得られるべきです。
4. 測定された体積がメーターから出ます
満たされたチャンバーが下流側に到達すると、その液体が排出されます。別のチャンバーがすでに満たされているため、歯車の回転を繰り返すと、離散的な液体量がほぼ連続的に移送されます。
5. 回転が利用可能な流量信号になる
機械的な動きはローカルレジスタを駆動したり、電子的に検出したりすることができます。電子メーターは、磁気、ホール効果、またはその他の感知装置を使用して、ローターの動きに対応するパルスを生成する場合があります。
パルス信号をディスプレイ、PLC、バッチコントローラ、またはフロートータライザー。受信電子機器はメーターファクターを使用して、これらのパルスを蓄積体積と瞬間流量に変換します。
総量と流量はどのように計算されますか?
基礎となる関係は単純です。
総体積=測定サイクルあたりの変位体積 × サイクル数
流量には時間成分が追加されます。
流量=測定体積 ÷ 経過時間
電子楕円歯車メーターは一般に、この関係を K- 係数またはメーター係数で表し、多くの場合、体積の工学単位あたりの特定のパルス数として定義されます。これらのパルスをカウントするコントローラーは液体を合計することができ、パルス周波数はその体積がメーターを通過する速度を示します。
K- 係数を任意の普遍数として扱ってはなりません。それは特定のメーターとその校正に属します。精度が重要な測定システムの場合は、ギアの公称寸法のみから計算するのではなく、校正中に提供または確立された係数を使用してください。
NIST のガイダンス液体流量計の校正は、メーター係数とその不確かさが完全な測定結果の一部である理由を示しています。この件に関するサイトの詳細については、次のガイドを参照してください。液体流量計の校正方法とトレーサビリティ.
なぜ粘度が重要なのでしょうか?
粘度は楕円形歯車の測定に 2 つの異なる方法で影響します。そのうちの 1 つだけを見ると、メーターの選択が不適切になる可能性があります。
まず、一部の液体は、意図した変位サイクルによって完全に表現されずに、可動コンポーネントと静止コンポーネントの間の小さな隙間を通過する可能性があります。これは一般に内部漏れまたは滑りと呼ばれます。非常に薄い液体の場合、特に低流量の場合、これらの隙間からの漏れがさらに顕著になる可能性があります。
粘度が増加すると、一般にクリアランスを通過する流れがより制限されます。これが、容積式メータが粘性オイルや同様の液体で良好に動作できる理由の 1 つです。
ただし、粘度が高いと動きに対する抵抗も大きくなります。ローターを回転させるにはさらに大きな差圧が必要になる場合があり、メーター全体の圧力降下が増加する可能性があります。粘度が十分に高い場合、使用可能な最大流量を減らす必要がある場合があります。
KOBOLDの指導容積式流量計たとえば、粘性の高い流体では、圧力降下を許容範囲内に保つために最大流量を減らす必要がある可能性があることを特に指摘しています。
実際的な教訓は、粘度を単独で評価してはいけないということです。流量、使用可能差圧、プロセス温度、メーターサイズと併せてご確認ください。
精度、再現性、内部滑りは同じものではありません
流量計の仕様には、互換的に扱いやすいいくつかの用語が使用されることがよくあります。
正確さ指定された条件下で、示された結果が基準値または許容値とどの程度一致するかを示します。
再現性同じ条件下で測定を繰り返したときに、機器がどの程度一貫して同じ結果を生成するかを示します。
メーターは再現性が高くても、体系的な測定誤差が存在することがあります。キャリブレーションは、その系統的な差異の一部を特定して修正できますが、機械的な問題、不適切な動作条件、またはプロセス特性の変化を排除することはできません。
楕円形ギアメーターの場合、いくつかの要素に特に注意を払う必要があります。
低流量
低流量では、内部隙間からの漏れは、メーターを通過する総量に比べて大きくなります。絶対スリップの変化がほとんどない場合でも、測定されたスループットに占めるその割合は増加する可能性があります。これは、動作範囲の下限に注意を払う必要がある理由を説明するのに役立ちます。
したがって、少量を中心とする用途では、単にパイプ接続に合わせるのではなく、実際の動作範囲に合わせたサイズのメーターに適合させる必要があります。サイトのページ低流量用のギアメーターこのタイプのアプリケーションに追加のコンテキストを提供します。
温度
温度はメーターの材質に影響を与えますが、流体も変化させます。コールドスタート中は、プロセスが動作温度に達した後よりもオイルの粘度がかなり高くなることがあります。したがって、メーターは、同じ生産サイクル内の異なる時点で異なる圧力降下やスリップ動作を経験する可能性があります。
着る
ローター表面、ベアリング、または測定チャンバーが摩耗すると、内部クリアランスが変化する可能性があります。クリアランスが大きくなると、漏れ特性が変化し、最終的にはメーターの性能が変化する可能性があります。これが、校正履歴が役立つ理由です。メーター係数の緩やかな変化は、電子機器の問題以上のものを示している可能性があります。
同伴空気
楕円形歯車計は、測定室を占める体積を測定します。チャンバーの一部に目的の液体ではなく気体が含まれている場合でも、ローターは動き続けることができ、メーターは変位した体積を記録することができます。したがって、表示された結果は、オペレーターが測定しようとした液体の量を表していない可能性があります。
楕円形歯車流量計はどのような場合に適していますか?
通常、最も強力なアプリケーションには、直接的な体積測定が役立つ清浄な液体が含まれます。典型的な例には、潤滑油、作動油、燃料、樹脂、接着剤、シロップ、食用油、および互換性のあるプロセスケミカルが含まれます。
正確な液体名だけでは申請を承認するのに十分ではありません。動作温度での粘度、清浄度、化学的適合性、圧力、予想流量範囲、および許容圧力損失を確認する必要があります。
楕円形歯車技術は、繰り返しの体積変位によって合計またはカウントできる信号が生成されるため、バッチ処理やプロセス制御システムにも関連しています。{0}より多くのアプリケーション指向の例は、サイトのセクションで入手できます。-プロセス制御のためのギア流量測定そして産業用ギア流量計の用途.
楕円形ギアメーターの選択が不適切な場合は?
- 研磨剤または粒子を含む液体:{0}固体は内部表面に損傷を与えたり、ローターの動きを制限したりする可能性があります。
- 大量のガスが混入するプロセス:測定チャンバーの一部をガスが占めると、意図した液体体積の結果が歪む可能性があります。{0}}
- 利用可能な差圧が非常に限られているシステム:特に粘度や流量が増加すると、機械的変位によって圧力損失が発生します。
- 化学的に不適合な液体:ボディ、ローター、シール、ベアリング、その他の接液コンポーネントはプロセス媒体と適合する必要があります。
- 直接質量流量を必要とするアプリケーション:楕円形歯車計は基本的に質量ではなく体積を測定します。
オーバルギアと他の流量計テクノロジーの比較
| テクノロジー | 測定特性 | 検討すべき一般的な理由 |
|---|---|---|
| オーバルギア | 容積測定 | クリーンな粘性液体、バッチ処理および低流量アプリケーション- |
| タービン | 速度-関連のローター測定 | 圧力と流量条件がメーターに適した、清潔で比較的自由に流れる液体- |
| 電磁 | 電磁誘導による速度計測 | 多くの水や化学プロセスを含む導電性液体 |
| コリオリ | 直接質量流量測定 | 変化する流体条件全体にわたる質量流量、密度情報、または高度な測定機能を必要とするプロセス |
これらは一般的な区別であり、普遍的な選択ルールではありません。テクノロジーを比較している読者は、サイトの内容を確認できます。タービン流量計, 電磁流量計そして、へのご案内コリオリ流量計の動作原理測定方法を選択する前に。
楕円形歯車流量計の選び方
パイプの直径だけから始めないでください。プロセスから始めましょう。
- 液体を特定します。実際の培地と、必要に応じてその組成または濃度を記録します。
- 動作温度での粘度を測定します。温度が大幅に変化する場合は、単一の室温値ではなく粘度範囲を指定してください。-
- 最小、通常、最大流量を定義します。実際の動作範囲に合わせてサイズを設定すると、低流量性能の低下やローター速度の過剰を回避できます。{0}
- 圧力と利用可能な差圧を確認してください。メーターは、許容できないプロセス損失を生じさせることなく、システム圧力定格を満たさなければなりません。
- 温度制限を確認します。機械材料と電子機器の両方をチェックします。
- 接液部の-材質の適合性を確認してください。流体にさらされるボディ、ローター、シール、その他のコンポーネントが含まれます。
- 必要な出力を選択します。システムにローカル表示、パルス出力、アナログ伝送、積算、またはコントローラとの統合が必要かどうかを決定します。
- 必要な測定パフォーマンスを定義します。実際の精度要件を再現性や単純なプロセス監視のニーズから切り離します。{0}}
アプリケーション条件が安定していない場合は、通常の条件だけからメーターを選択するのではなく、信頼できる最悪の動作ケースを定義します。
設置と試運転の実践
測定チャンバーに汚染物質が入らないようにしてください。異物が存在する可能性がある場合は、通常、適切な上流ストレーナの使用が推奨されます。オメガのオーバルギアの説明書では、汚れが機構を損傷する可能性があることを警告し、メーターに急激なエアパージを行わずにゆっくりとメーターを満たすことを推奨しています。
測定中、メーターは液体で満たされたままでなければなりません。空気がプロセスに侵入する可能性がある場合は、不安定な測定値を電子的な問題としてのみ扱うのではなく、その原因に対処してください。
メーカーが指定した流れの方向と動作限界に従ってください。定格流量範囲を超えて継続的に運転することは避け、上流の機器が大きく変化する流量を生成するポンプの脈動を考慮してください。
設置後、信号チェーンとメーター自体を確認します。センサー出力、パルス スケーリング、K 係数、ディスプレイ構成、PLC またはトータライザーの設定がすべて同じ工学単位を表す必要があります。
よくある問題と最初に確認すること
| 症状 | 考えられる原因 | 最初のチェック |
|---|---|---|
| 読み取り値が予想よりも低い | 内部の滑り、摩耗、不適切な K 係数、または適切な範囲を下回る動作 | 流量範囲、粘度、校正係数、サービス履歴を確認します |
| 読み取りが不安定です | 混入空気、脈動流、または不安定なプロセス条件 | 液体ラインを検査し、ポンプ動作の不安定性を比較します。 |
| ローターが停止するか、流れが制限される | 汚染、過剰な粘度、または内部損傷 | メンテナンス手順に従って、ストレーナ、圧力降下、ローターの動きの自由度を確認してください。 |
| 圧力損失が増加する | ストレーナーの詰まり、汚れ、粘度の上昇、または過剰な流量 | 現在の温度、粘度、流量を通常の動作条件と比較します。 |
| 表示される音量が常に間違っている | 間違ったスケーリング、K{0}}係数またはキャリブレーション シフト | 機械式メーターを交換する前にパルス構成を確認してください |
キャリブレーションが必要な場合は、文書化された参照方法を使用し、結果を保存して、経時的に変化を比較できるようにします。サイトの記事では、流量計を校正する方法追加の背景を提供します。
よくある質問
楕円歯車流量計は容積式流量計ですか?
はい。規定の容量を繰り返し隔離し、測定チャンバーに移送することで液体を測定します。これが基本的な容積式原理です。
楕円形歯車計は質量流量を測定しますか?
いいえ、主に測定される量は体積です。質量流量には、密度情報、または質量を直接測定するように設計された技術が必要です。
なぜ油には楕円歯車メーターがよく使われるのでしょうか？
多くのオイルは清浄で比較的粘度が高く、容積式測定に適した条件です。最終的な選択は、流量範囲、プロセス温度での粘度、圧力降下、材料、および必要な精度によって決まります。
粘度は精度に影響しますか?
粘度は内部滑りや圧力損失に影響を与えるため、性能に影響を与える可能性があります。薄い液体は内部の隙間から漏れやすくなりますが、粘度の高い液体はローターを動かすためにより大きな差圧を必要とする可能性があります。
楕円形歯車メーターには長い直線パイプが必要ですか?
その測定は、多くの速度ベースのメーターと同様に速度プロファイルの開発に依存しないため、直進要件はそれほど厳しくないことがよくあります。{0}{1}特定のモデルのインストール手順に従う必要があります。
ストレーナーがなぜ重要なのでしょうか?
メーターには可動要素が含まれており、隙間が狭いです。異物により回転が制限されたり、摩耗が促進されたり、測定性能が変化したりする可能性があります。
メーターを選択する前にどのような情報を提供する必要がありますか?
流体、動作温度での粘度、最小および最大流量、圧力、温度、接続要件、接液-材料要件、望ましい出力と測定性能目標を指定します。-
結論
楕円形歯車流量計の動作原理は、直接体積変位に基づいています。ローターは既知の液体量を繰り返し分離し、測定チャンバー内を移動させ、その回転を機械的表示または電子信号に変換します。
このメカニズムは、テクノロジーの強みと限界の両方を説明します。きれいな粘性液体はオーバルギアの測定に適していますが、汚染、混入空気、過度の圧力損失、不適切な材料、および意図した流量範囲外での操作により性能が低下する可能性があります。
選択の際は、単一の仕様ではなく、完全な動作条件に焦点を当ててください。流体の特性、粘度、流量範囲、温度、圧力、材料、出力および測定要件を合わせて評価する必要があります。これらの要素が容積式原理と一致する場合、楕円形歯車計は体積測定、バッチ処理、およびプロセス監視のための実用的なソリューションを提供できます。
