Rheonics Измеритель плотности процесса для обеспечения устойчивости транспортного топлива – проект SAFEST, проводимый EMPIR EURAMET и группой термодинамики Имперского колледжа Лондона

27 августа 2024
Педро Пачеррес
Отчеты о публикациях

Rheonics линейные датчики плотности и вязкости использовались в проекте EMPIR EURAMET Safest. [1] и провел точные измерения вязкости и плотности испытательных жидкостей, имитирующих топливо, в лабораторных условиях. [2]. Нужда в улучшение метрологии расхода топлива в топливопроводах имеет решающее значение для устойчивого развития в секторе автомобильного и морского транспорта.. Проект Safest был направлен на сравнение коммерческих датчиков для линейного измерения плотности и вязкости. Rheonics Было обнаружено, что датчики дают надежно точные измерения вязкости и плотности. [3].

Анализ результатов датчиков

Три университета предоставили результаты, каждый от одного бренда, по поточным устройствам измерения плотности и вязкости. Их экспериментальные установки и методы сильно различаются, и их полностью можно найти в результатах проекта EMPIR EURAMET Safest (D7). [3].

Выводы по результатам коммерческих датчиков сравниваются в отчете на поверхностном уровне из-за различных протоколов, однако было признано, что все три протестированные марки по отдельности дают приемлемые измерения плотности. Протестированные бренды охватывают основные типы плотномеров, представленные на рынке.:

Сбалансированный торсионный резонатор (БТР)
Вибрационная трубка (ВТ)
Камертон (ТФ)
Кориолисов метр (СМ)

Тип	Производитель	Модель	Количества
BTR	Rheonics	SRV	Вязкость
BTR	Rheonics	SRD	Плотность и вязкость
VT	Антон Паар	Л-Денс 3300	Плотность
VT	Антон Паар	Л-Денс 7400	Плотность
КМ с ВТ	Эмерсон	CMFS050M	Плотность и расход
TF	Эмерсон	МКО	Плотность и вязкость

В данной статье изложены основные результаты исследования, касающиеся имеющихся на рынке линейных плотномеров и вискозиметров.

Тестирование экспериментов Имперского колледжа Rheonics датчик

Датчики плотности и вязкости технологического процесса на основе сбалансированного крутильного резонатора, SRD, от Rheonics испытания проводятся в термостатической ванне, содержащей линейную камеру датчика, а расход испытательной жидкости контролируется шприцевым насосом ISCO. Эксперименты проводились при 15, 35, 55 и 75 °С, давлении 1–100 бар и 0–45 мл/мин. Поддерживается непрерывный поток, и система уравновешивается в течение 15 минут перед измерениями. Несмотря на это, камера никогда не достигает заданной температуры ванны. Результаты вязкости, полученные от SRD, считаются надежными и точными. Применяется поправка, а затем данные совпадают со справочными данными, полученными из уравнений Тейта-Андраде (приложение [3]). Эти корректировки становятся необходимыми из-за наблюдаемой температурной неоднородности в системе, несмотря на достижение равновесия. Отклонение температуры по длине датчика означает, что вязкость в камере не одинакова по всей длине. Такое же отклонение существует и для плотности, однако Измерения плотности SRD считаются точными и надежными без приведенных здесь поправок.. Однако здесь можно применить полиномиальные поправки для более точного соответствия справочным данным. Неоднородность температуры в системе также может вызвать отклонения в измерениях плотности, когда противоположные концы датчика не находятся в тепловом равновесии. Можно использовать более длинный зонд, чтобы обеспечить полное погружение внутреннего резонатора в среду с однородной температурой.

Rheonics Также была проведена оценка технологического вискозиметра SRV, который показал приемлемые результаты измерений вязкости и температуры в потоке.

Экспериментальная установка Имперского колледжа для тестирования SRV и SRD с двумя заменителями дизельного топлива: метилдодеканоатом и этилтетрадеканоатом. [3],[4]

Технологический университет Хемница проводит эксперименты по тестированию датчиков Антона Паара

Испытания плотномеров с вибрационной трубкой проводились с использованием Anton Paar L-Dens 3300 и 7400 в Технологическом университете Хемница. при 15, 25 и 35 °C, 1 – 10 бар и 0 – 15 мл/мин. Они также были завершены в малых лабораторных масштабах. При давлении ниже 2 бар измерение становилось невозможным. поскольку колебания вибрирующей трубки стали нестабильными при малых скоростях потока. Несмотря на технические характеристики устройства, из-за ограниченных объемов проб использовались низкие скорости потока и статические измерения. В спецификациях устройства указано, что такие низкие скорости потока приведут к нагреву образца внутри пробирок, и этот эффект наблюдался (+3 °C). Тем не менее, Считалось, что оба датчика обеспечивают точные измерения плотности. L-Dens 7400 немного превосходит L-Dens 3300, но экспериментаторы отмечают необходимость реального поддержания динамических условий процесса для достижения оптимальной точности..

Экспериментальная установка Технологического университета Хемница для испытаний Anton Paar L-Dens 3300 и L-Dens 7400 с четырьмя заменителями дизельного топлива: метилдодеканоатом, этилтетрадеканоатом, 2,4,6,8-тетраоксанонаном и 2,4,6,8,10, XNUMX-пентаоксаундекан [3],[4]

Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM) проводит эксперименты по тестированию датчиков Emerson

Два датчика плотности и вязкости от Emerson (Micro Motion ELITE CMFS050M и вилочные измерители вязкости/плотности Micro Motion (FVM)) были протестированы в более крупных масштабах. чем Rheonics и датчики Anton Paar в разделах выше. В частности, устройства Emerson тестировались при температуре 20–40 °C, 2–8 бар и 5–50 л/мин. Различные жидкости тестировались на разных установках, что ограничивает сопоставимость.

Экспериментальная установка INRIM для испытаний на поток воды (изображение слева) и испытаний на поток нефти (изображение справа) [3]

Для плотномера Emerson: давление и скорость потока не влияли на точность измерений, однако повышение температуры увеличивало погрешность измерения. Применение температурных поправок привело к приемлемой точности данных плотности, однако эти поправки необходимо было определить для каждой жидкости и настройки. Для CFMS050M были добавлены поправочные коэффициенты как для температуры, так и для давления, чтобы получить точные данные о плотности и вязкости.

В конечном итоге вердикт по этим устройствам был оставлен за читателем, но поправки, учитывающие давление и температуру, имели решающее значение для точности данных.

Заключение

Все типы протестированных датчиков, имеющихся на рынке, могут использоваться для измерения плотности, но при использовании за пределами ограничений производителя для них требуются поправочные коэффициенты. Эксплуатация за пределами ограничений или с неоднородными потоками не рекомендуется, но результаты этого отчета показывают, что коммерчески доступные датчики продолжают предоставлять достаточно точные данные, несмотря на несовершенство системы. Rheonics Датчики Anton Paar тестировались при низких скоростях потока и малых объемах, тогда как датчики Emerson исследовались при расходах и объемах на несколько порядков выше. Лучшая сопоставимость характеристик датчиков была бы возможна, если бы все три были протестированы в более широком диапазоне расхода и объемов системы. Однако для различных масштабов, исследованных в проекте, эти исследования доказывают, что на рынке доступны датчики для метрологии топлива во всех масштабах, от автомобиля до корабля.

Rheonics обзор и рекомендации

Достижение теплового равновесия с использованием различных тестируемых датчиков является важнейшим аспектом настройки датчиков жидкости. Для пакетов Rheonics В частности, датчики могут рассматривать следующие детали системы:

Хотя для Rheonics датчики здесь, Rheonics SRV и SRD также способны проводить измерения в средах с потоком до 10 м/с, что соответствует 1300 л/мин (340 галлонов/мин) и 5000 л/мин (1320 галлонов/мин) в 2-дюймовом и 4-дюймовом исполнении 40 стальные трубы соответственно. Этот диапазон делает Rheonics датчики, подходящие для всех расходов, изученных на предмет устойчивости топлива в проекте EMPIR EURAMET Safest [1].
Более длинный вставной зонд может использоваться для противодействия тепловому дисбалансу вдоль зонда резонатора, как это видно на примере SRD. [5] .
Даже в несовершенных условиях Rheonics SRV и SRD — надежные и точные линейные измерители вязкости и плотности для широкого диапазона расходов и применений.