Расход — широко используемый параметр контроля технологического процесса в промышленном производстве. В настоящее время на рынке представлено около 100 различных расходомеров. Как выбрать более производительные и недорогие модели? Сегодня мы поможем вам разобраться в эксплуатационных характеристиках расходомеров.
Сравнение различных расходомеров
Тип дифференциального давления
Технология измерения дифференциального давления в настоящее время является наиболее широко используемым методом измерения расхода, который позволяет измерять практически поток однофазных жидкостей и жидкостей при высокой температуре и высоком давлении в различных рабочих условиях. В 1970-х годах эта технология занимала 80% доли рынка. Расходомер дифференциального давления, как правило, состоит из двух частей: дроссельного устройства и преобразователя. Дроссельные устройства, общие диафрагмы, сопла, трубки Пито, трубки равномерной скорости и т. д. Функция дроссельного устройства заключается в сжатии текущей жидкости и создании разницы между ее восходящим и нисходящим потоком. Среди различных дроссельных устройств диафрагма является наиболее часто используемой из-за ее простой конструкции и легкости установки. Однако к ней предъявляются строгие требования к размерам обработки. Пока она обработана и установлена в соответствии со спецификациями и требованиями, измерение расхода может быть выполнено в пределах диапазона неопределенности после аттестации, и фактическая проверка жидкости не требуется.
Все дросселирующие устройства имеют невосполнимые потери давления. Наибольшие потери давления возникают в отверстии с острым краем, составляя 25–40% от максимального перепада давления прибора. Потери давления в трубке Пито очень малы и могут быть проигнорированы, но они очень чувствительны к изменениям профиля жидкости.
Тип переменной площади
Типичным представителем этого типа расходомеров является ротаметр. Его выдающимся преимуществом является непосредственность и отсутствие необходимости во внешнем источнике питания при измерениях на месте.
Ротаметры подразделяются на стеклянные и ротаметры с металлической трубкой в зависимости от конструкции и материалов. Стеклянный роторный расходомер имеет простую конструкцию, положение ротора хорошо видно, а показания легко считываются. Он в основном используется для измерения прозрачных и агрессивных сред, таких как воздух, газ, аргон и т.д., при нормальной температуре и давлении. Металлические ротаметры, как правило, оснащены индикаторами с магнитным соединением, используются в условиях высоких температур и давлений и могут передавать стандартные сигналы для использования с самописцами и другими устройствами для измерения суммарного расхода.
В настоящее время на рынке представлен вертикальный ротаметр с конической головкой, подпружиненной под нагрузкой. Он не имеет конденсационного типа и буферной камеры. Диапазон измерения составляет 100:1, а линейный выходной сигнал наиболее подходит для измерения расхода пара.
Осциллирующий
Вихревой расходомер является типичным представителем осциллирующих расходомеров. Он заключается в размещении необтекаемого объекта навстречу потоку жидкости, при этом жидкость образует за объектом два регулярных асимметричных вихревых ряда. Частота вихревого потока пропорциональна скорости потока.
Характеристики данного метода измерения: отсутствие подвижных частей в трубопроводе, повторяемость показаний, высокая надёжность, длительный срок службы, широкий линейный диапазон измерения, практическая невосприимчивость к изменениям температуры, давления, плотности, вязкости и т.д., а также низкие потери давления. Высокая точность (около 0,5–1%). Рабочая температура может достигать более 300 °C, а рабочее давление — более 30 МПа. Однако распределение скорости жидкости и пульсации потока могут влиять на точность измерения.
Для различных сред могут использоваться различные технологии измерения вихревого потока. Для пара можно использовать вибрирующий диск или пьезоэлектрический кристалл. Для воздуха – тепловой или ультразвуковой. Для воды применимы практически все технологии измерения. Как и в случае с диафрагмами, вихревой поток также определяется набором параметров.
Электромагнитный
Этот тип расходомера использует для измерения величины индуцированного напряжения, генерируемого при прохождении проводящего потока через магнитное поле. Поэтому он подходит только для проводящих сред. Теоретически, этот метод не подвержен влиянию температуры, давления, плотности и вязкости жидкости. Диапазон измерения может достигать 100:1, точность составляет около 0,5%. Допустимый диаметр трубы — от 2 мм до 3 м. Он широко применяется для измерения расхода воды, шлама, пульпы и коррозионных сред.
Из-за слабого сигнала,электромагнитный расходомерОбычно он составляет всего 2,5–8 мВ на полной шкале, а расход очень мал, всего несколько милливольт, и подвержен внешним помехам. Поэтому необходимо заземлить корпус датчика, экранированный провод, измерительный кабелепровод и трубы на обоих концах датчика, а также установить отдельную точку заземления. Никогда не подключайтесь к общему заземлению двигателей, электроприборов и т. д.
Ультразвуковой тип
Наиболее распространёнными типами расходомеров являются доплеровские расходомеры и расходомеры, работающие по разнице во времени. Доплеровский расходомер определяет расход по изменению частоты звуковых волн, отражённых движущимся объектом в измеряемой жидкости. Этот метод подходит для измерения высокоскоростных жидкостей. Он не подходит для измерения низкоскоростных жидкостей, обеспечивает низкую точность и предъявляет высокие требования к гладкости внутренней стенки трубы, но при этом отличается простотой схемы.
Расходомер, работающий по принципу разности времени, измеряет расход на основе разности времени распространения ультразвуковых волн в нагнетаемой жидкости. Поскольку величина разности времени невелика, для обеспечения точности измерения предъявляются высокие требования к электронной схеме, что соответственно увеличивает стоимость расходомера. Расходомер, работающий по принципу разности времени, обычно подходит для чистого ламинарного течения жидкости с равномерным полем скоростей. Для турбулентных жидкостей могут использоваться многолучевые расходомеры, работающие по принципу разности времени.
Прямоугольник импульса
Этот тип расходомера основан на принципе сохранения момента импульса. Жидкость воздействует на вращающуюся часть, заставляя её вращаться, а скорость вращающейся части пропорциональна расходу. Затем, используя такие методы, как магнетизм, оптика и механический счёт, скорость преобразуется в электрический сигнал для расчёта расхода.
Турбинный расходомер является наиболее широко используемым и высокоточным типом этого типа приборов. Он подходит для газовых и жидких сред, но немного отличается по конструкции. Для газа угол его рабочего колеса мал, а количество лопастей велико. , Точность турбинного расходомера может достигать 0,2% - 0,5%, и она может достигать 0,1% в узком диапазоне, а соотношение динамического диапазона составляет 10: 1. Потеря давления мала, а сопротивление давлению велико, но он имеет определенные требования к чистоте жидкости и легко зависит от плотности и вязкости жидкости. Чем меньше диаметр отверстия, тем больше воздействие. Как и в случае с диафрагмой, убедитесь, что до и после точки установки достаточно свободного пространства. Прямой участок трубы, чтобы избежать вращения жидкости и изменить угол воздействия на лопасти.
Положительное смещение
Принцип работы такого рода приборов основан на измерении точного перемещения фиксированного количества жидкости за каждый оборот вращающегося тела. Конструкция приборов различна, например, расходомер с овальными шестернями, ротационный поршневой расходомер, скребковый расходомер и так далее. Диапазон расходомера с овальными шестернями относительно большой, достигающий 20:1, а точность высокая, но движущаяся шестерня легко забивается примесями в жидкости. Удельный расход ротационного поршневого расходомера велик, но из-за конструктивных причин объем утечки относительно высок. Большой, низкая точность. Расходомер прямого вытеснения в основном не зависит от вязкости жидкости и подходит для таких сред, как смазка и вода, но не подходит для таких сред, как пар и воздух.
Каждый из вышеперечисленных расходомеров имеет свои преимущества и недостатки, но даже если это один и тот же тип счетчика, изделия, поставляемые разными производителями, имеют разные конструктивные характеристики.
Время публикации: 15 декабря 2021 г.