Natężenie przepływu jest powszechnie stosowanym parametrem sterowania procesami w przemysłowych procesach produkcyjnych. Obecnie na rynku dostępnych jest około 100 różnych przepływomierzy. Jak użytkownicy powinni wybierać produkty o wyższej wydajności i niższej cenie? Dzisiaj pomożemy wszystkim zrozumieć charakterystykę pracy przepływomierzy.
Porównanie różnych przepływomierzy
Typ różnicy ciśnień
Technologia pomiaru różnicy ciśnień jest obecnie najpowszechniej stosowaną metodą pomiaru przepływu, która umożliwia pomiar przepływu cieczy jednofazowych oraz cieczy o wysokiej temperaturze i ciśnieniu w różnych warunkach pracy. W latach 70. XX wieku technologia ta stanowiła 80% udziału w rynku. Przepływomierz różnicy ciśnień składa się zazwyczaj z dwóch części: dławika i przetwornika. Urządzenia dławiące to kryzy pomiarowe, dysze, rurki Pitota, rurki jednostajnej prędkości itp. Funkcją dławika jest zmniejszenie przepływu cieczy i wytworzenie różnicy między jej przepływem w górę i w dół. Spośród różnych urządzeń dławiących, kryza pomiarowa jest najczęściej stosowana ze względu na swoją prostą konstrukcję i łatwy montaż. Ma jednak rygorystyczne wymagania dotyczące wymiarów procesowych. O ile jest ona przetwarzana i instalowana zgodnie ze specyfikacjami i wymaganiami, pomiar przepływu może być przeprowadzony w zakresie niepewności po kwalifikacji kontroli, a rzeczywista weryfikacja cieczy nie jest wymagana.
Wszystkie urządzenia dławiące charakteryzują się nieodwracalną stratą ciśnienia. Największą stratę ciśnienia obserwuje się w otworze o ostrych krawędziach, który stanowi 25–40% maksymalnej różnicy ciśnień w urządzeniu. Strata ciśnienia w rurce Pitota jest bardzo mała i można ją pominąć, ale jest bardzo wrażliwa na zmiany profilu cieczy.
Typ obszaru zmiennego
Typowym przedstawicielem tego typu przepływomierza jest rotametr. Jego główną zaletą jest bezpośredni pomiar i brak konieczności zewnętrznego zasilania podczas pomiarów w terenie.
Rotametry dzielą się na szklane i rurowe, w zależności od sposobu produkcji i materiałów. Szklany przepływomierz z wirnikiem ma prostą konstrukcję, pozycja wirnika jest wyraźnie widoczna i łatwa do odczytu. Jest on stosowany głównie do pomiaru przepływu w normalnych temperaturach, normalnym ciśnieniu, mediach przezroczystych i korozyjnych, takich jak powietrze, gaz, argon itp. Rotametry rurowe są zazwyczaj wyposażone w magnetyczne wskaźniki połączenia, stosowane w warunkach wysokich temperatur i ciśnień, i mogą przesyłać standardowe sygnały, które mogą być używane z rejestratorami itp. do pomiaru przepływu skumulowanego.
Obecnie na rynku dostępny jest pionowy przepływomierz o zmiennym przekroju z głowicą stożkową z dociążoną sprężyną. Nie posiada on kondensatora ani komory buforowej. Posiada zakres pomiarowy 100:1 i wyjście liniowe, co jest szczególnie przydatne do pomiaru pary wodnej.
Oscylujący
Przepływomierz wirowy jest typowym przedstawicielem przepływomierzy oscylacyjnych. Polega on na umieszczeniu obiektu o nieopływowym kształcie w kierunku przepływu cieczy, a ciecz tworzy dwa regularne, asymetryczne rzędy wirowe za obiektem. Częstotliwość ciągu wirowego jest proporcjonalna do prędkości przepływu.
Cechami charakterystycznymi tej metody pomiaru są brak ruchomych części w rurociągu, powtarzalność odczytów, wysoka niezawodność, długa żywotność, szeroki liniowy zakres pomiarowy, niemal niewrażliwość na zmiany temperatury, ciśnienia, gęstości, lepkości itp. oraz niskie straty ciśnienia. Wysoka dokładność (około 0,5%-1%). Temperatura robocza może przekraczać 300°C, a ciśnienie robocze może przekraczać 30 MPa. Należy jednak pamiętać, że rozkład prędkości cieczy i pulsacyjny przepływ wpływają na dokładność pomiaru.
Różne media mogą wykorzystywać różne technologie pomiaru wirowego. W przypadku pary wodnej można zastosować wibrujący dysk lub kryształ piezoelektryczny. W przypadku powietrza można zastosować pomiar termiczny lub ultradźwiękowy. W przypadku wody można zastosować niemal wszystkie technologie pomiaru. Podobnie jak kryzy, wirowe przepływomierze również określają współczynnik przepływu ulicznego za pomocą zestawu wymiarów.
Elektromagnetyczny
Ten typ przepływomierza wykorzystuje wartość napięcia indukowanego, generowanego podczas przepływu cieczy przewodzącej przez pole magnetyczne, do pomiaru przepływu. Dlatego nadaje się on wyłącznie do mediów przewodzących. Teoretycznie metoda ta nie jest zależna od temperatury, ciśnienia, gęstości ani lepkości cieczy. Zakres pomiaru może sięgać 100:1, dokładność wynosi około 0,5%. Średnica rur może wynosić od 2 mm do 3 m. Przepływomierz jest szeroko stosowany w pomiarach przepływu wody, błota, pulpy lub mediów żrących.
Ze względu na słaby sygnał,przepływomierz elektromagnetycznyZazwyczaj wynosi on zaledwie 2,5–8 mV w pełnej skali, a natężenie przepływu jest bardzo małe, zaledwie kilka miliwoltów, co jest podatne na zakłócenia zewnętrzne. Dlatego wymagane jest uziemienie obudowy przetwornika, przewodu ekranowanego, przewodu pomiarowego i rur na obu końcach przetwornika oraz utworzenie oddzielnego punktu uziemienia. Nigdy nie podłączaj silników, urządzeń elektrycznych itp. do publicznej sieci uziemiającej.
Typ ultradźwiękowy
Najpopularniejszymi typami przepływomierzy są przepływomierze Dopplera i przepływomierze różnicowe. Przepływomierz Dopplera mierzy natężenie przepływu na podstawie zmiany częstotliwości fal dźwiękowych odbitych od poruszającego się obiektu w mierzonym płynie. Metoda ta nadaje się do pomiaru przepływu cieczy o dużej prędkości. Nie nadaje się do pomiaru przepływu cieczy o małej prędkości, a jej dokładność jest niska i wymagana jest wysoka gładkość wewnętrznej ścianki rury. Jednak jej obwód jest prosty.
Przepływomierz różnicowy mierzy natężenie przepływu na podstawie różnicy czasu między propagacją fal ultradźwiękowych w cieczy wtryskiwanej do przodu i do tyłu. Ze względu na niewielką wartość różnicy czasu, aby zapewnić dokładność pomiaru, wymagania dotyczące układu elektronicznego są wysokie, a koszt przepływomierza odpowiednio wzrasta. Przepływomierz różnicowy jest zasadniczo odpowiedni do pomiaru przepływu cieczy o czystym przepływie laminarnym i jednorodnym polu prędkości przepływu. W przypadku cieczy turbulentnych można stosować wielowiązkowe przepływomierze różnicowe.
Prostokąt pędu
Ten typ przepływomierza opiera się na zasadzie zachowania momentu pędu. Płyn uderza w obracającą się część, wprawiając ją w ruch obrotowy, a prędkość obracającej się części jest proporcjonalna do natężenia przepływu. Następnie wykorzystuje się metody takie jak magnetyzm, optyka i zliczanie mechaniczne, aby przekształcić prędkość na sygnał elektryczny i obliczyć natężenie przepływu.
Przepływomierz turbinowy jest najszerzej stosowanym i precyzyjnym typem tego typu przyrządu. Nadaje się do mediów gazowych i ciekłych, ale różni się nieco konstrukcją. W przypadku gazu kąt wirnika jest mały, a liczba łopatek duża. Dokładność przepływomierza turbinowego może sięgać 0,2%-0,5%, a w wąskim zakresie nawet 0,1%. Współczynnik regulacji wynosi 10:1. Strata ciśnienia jest niewielka, a odporność na ciśnienie wysoka, ale ma pewne wymagania dotyczące czystości cieczy i jest podatna na zmiany gęstości i lepkości cieczy. Im mniejsza średnica otworu, tym większe uderzenie. Podobnie jak w przypadku kryzy, należy upewnić się, że przed i za punktem instalacji jest wystarczająco dużo miejsca. Prosty odcinek rury zapobiega obrotowi cieczy i zmianie kąta działania na łopatkę.
Wypieranie dodatnie
Zasada działania tego rodzaju przyrządu jest mierzona zgodnie z precyzyjnym ruchem ustalonej ilości cieczy podczas każdego obrotu obracającego się korpusu. Konstrukcja przyrządu jest różna, na przykład przepływomierz owalnozębaty, przepływomierz tłokowy obrotowy, przepływomierz zgarniakowy i tak dalej. Zakres przepływomierza owalnozębatego jest stosunkowo duży, który może osiągnąć 20:1, a dokładność jest wysoka, ale ruchome koło zębate łatwo ulega zablokowaniu przez zanieczyszczenia w cieczy. Jednostkowe natężenie przepływu przepływomierza tłokowego obrotowego jest duże, ale ze względu na względy konstrukcyjne objętość wycieku jest stosunkowo wysoka. Duża, słaba dokładność. Przepływomierz wyporowy jest zasadniczo niezależny od lepkości cieczy i nadaje się do mediów takich jak smar i woda, ale nie nadaje się do mediów takich jak para i powietrze.
Każdy z wyżej wymienionych przepływomierzy ma swoje zalety i wady, ale nawet jeśli jest to ten sam typ przepływomierza, produkty oferowane przez różnych producentów różnią się parametrami konstrukcyjnymi.
Czas publikacji: 15 grudnia 2021 r.