Принцип работы расходомера: Какие существуют расходомеры и в чем разница

Какие существуют расходомеры и в чем разница

Расходомеры – это приборы, измеряющие объем или массу вещества: жидкости, газа или пара, которые проходят через сечение трубопровода в единицу времени. В быту расходомеры называют «счетчиками», но это неверно, потому что счетчик – только одна из составляющих конструкции расходомера. Особенности конструкции зависят от типа прибора. Сейчас используют 6 типов расходомеров, у каждого из которых – свои сильные и слабые стороны.

Электромагнитные расходомеры

В основе устройства электромагнитных расходомеров – закон электромагнитной индукции, известный как закон Фарадея. Когда проводящая жидкость, например вода, проходит через силовые линии магнитного поля, индуцируется электродвижущая сила. Она пропорциональна скорости движения проводника, а направление тока – перпендикулярно направлению движения проводника.

В электромагнитных расходомерах жидкость течет между полюсами магнита, создавая электродвижущую силу. Прибор измеряет напряжение между двумя электродами, рассчитывая тем самым объем проходящей через трубопровод жидкости.

Это надежный и точный метод, потому что сам прибор не влияет на скорость течения жидкости, а за счет отсутствия движущихся частей оборудование долговечное.

Преимущества электромагнитных расходомеров:

• Умеренная стоимость.
• Нет движущихся и неподвижных частей в поперечном сечении.
• Большой динамический диапазон измерений.

Недостатки:

• На работу прибора влияют магнитные и проводящие осадки.

Принцип работы электромагнитного расходомера

Ультразвуковые расходомеры

В конструкции расходомеров есть передатчик ультразвуковых сигналов (УЗС). Когда жидкость движется по трубопроводу, происходит снос ультразвуковой волны. Из-за этого меняется время, за которое сигнал от передатчика достигает приемника. Время прохождения увеличивается против потока жидкости и уменьшается, если ультразвуковой сигнал идет по направлению потока. Ультразвуковые расходомеры рассчитывают объемный расход жидкости на основе разности времени прохождения УЗС по течению потока и против него – эта разность пропорциональна скорости движения и объему воды.

Достоинства ультразвуковых расходомеров:

• Невысокая стоимость.
• Нет движущихся и неподвижных частей в поперечном сечении.
• Средний динамический диапазон измерений.
• Возможность монтажа на трубопроводы большого диаметра.

Недостатки:

• Чувствительность измерений к отражающим и поглощающим ультразвук осадкам.
• Чувствительность к вибрациям.
• Чувствительность к перекосам потока для однолучевых расходомеров.

Расходомеры перепада давления

Принцип действия этого типа расходомеров основан на измерении перепадов давления, которые возникают, когда поток жидкости, газа или пара проходит через шайбу, сопло или другое сужающее устройство. Скорость потока в этом месте меняется, давление возрастает: чем выше скорость потока, тем больший расход.

Преимущества:

• Отсутствие движущихся частей.

Недостатки:

• Механические препятствия в сечении: шайба или сопло.
• Малый динамический диапазон измерений.
• Чувствительность к любым осадкам на сужающем устройстве.

Вихревые расходомеры

Вихревые расходомеры измеряют частоту колебаний, которые возникают в потоке жидкости или газа, когда они обтекают препятствия. При обтекании препятствий образуется вихрь, от которого приборы и получили свое название.

Преимущества:

• Отсутствие движущихся частей.

Недостатки:

• Механические препятствия в сечении расходомера.
• Малый динамический диапазон.
• Температурная чувствительность.
• Неустойчивость характеристик при осадках на теле обтекания.
• Влияние вибраций на результаты измерений.

Принцип работы вихревого расходомера

Тахометрические расходомеры

Тахометрические расходомеры измеряют скорость вращения, количество оборотов крыльчатки или турбины в потоке воды, газа или пара. Принцип действия не меняется в зависимости от того, установлена ли в приборе крыльчатка или турбина; разница только в том, что ось вращения крыльчатки находится перпендикулярно движению потока, а турбины – параллельно потоку жидкости или газа.

Преимущества:

• Невысокая стоимость.
• Работают без источника питания.

Недостатки:

• Механические препятствия в сечении расходомера.
• Малый динамический диапазон.
• Неустойчивость измерений.
• Невысокая надежность.
• Примеси и посторонние предметы в воде влияют на результаты измерений.
• Небольшой срок эксплуатации.

Принцип работы тахометрического расходомера

Кориолисовы расходомеры

Принцип действия этих расходомеров опирается на эффект Кориолиса: изменение фаз механических колебаний U-образных трубок, по которым движется жидкость, газ или пар. Сдвиг фаз зависит от массового расхода. Сила Кориолиса, которая воздействует на стенки колеблющейся трубки, меняется под напором воды или пара.

Преимущества:

• Прямое измерение массового расхода.
• Осадки не влияют на измерения.
• Нет препятствий во внутреннем сечении.
• Измерение расхода жидкостей не зависит от их электрической проводимости.

Недостатки:

• Высокая стоимость.
• Строгие требования к технологии изготовления.
• Влияние вибраций на метрологические характеристики.

Сравнив достоинства и недостатки разных видов оборудования, несложно понять, почему самыми востребованными остаются электромагнитные расходомеры: они недорогие, точные и практичные. Через каталог компании «Интелприбор» вы можете заказать измерительные модули высокого качества. Мы не только поможем выбрать оборудование, но также установим его и обеспечим техобслуживание.

Виды расходомеров, принцип действия разных типов и их устройство

Выбор способа учета расхода жидкости в крупных организациях-потребителях воды, на предприятиях, использующих воду на технологические нужды и сбрасывающих стоки, на ТЭЦ и других промышленных объектах зависит от многих факторов. Это степень загрязнения потока, тип системы (напорная или безнапорная), место планируемой установки и др.

Основные типы расходомеров

Рассматривая основные конструкции счетчиков по принципу их устройства и работы можно выделить такие виды расходомеров:

1. Тахометрические. Они состоят корпуса с установленной в нем лопастной крыльчаткой, которая вращается за счет перемещения воды и передает количество сделанных оборотов на считывающее устройство. Учитывая их простоту и дешевизну, именно такие счетчики используются в качестве бытовых водомеров на малых диаметрах напорных трубопроводов. В промышленном учете, где оперируют большими расходами, они не применяются из-за громоздкости и металлоемкости, а также создания гидравлического сопротивления для движения потока и возможных механических поломок.
2. Электромагнитные полнопроходные. Это высокоточные приборы объемного учета расхода жидкости, используемые в трубопроводных системах с избыточным давлением жидкости.
3. Штанговые электромагнитные. С их помощью выполняется замер скорости в середине потока в закрытых полностью заполненных трубах (под давлением). Используются для различных диаметров.
4. Ультразвуковые. Различают водомеры, работающие по время-импульсному методу измерения, методу Доплера и кросс-корреляционные. Сигнал на считывающее устройство передается с ультразвуковых датчиков. Это одни из наиболее широко применяемых промышленных счетчиков. В зависимости от применяемых датчиков используются в напорных и самотечных системах.
5. Радарные и лазерные системы измерения расходов. Бесконтактные устройства, применяемые в промышленности. Применяются для самотечных потоков.
6. Счетчики на основе уровнемера. Их используют в безнапорных системах на лотках Вентури или Паршаля, на каналах с малым водопотреблением либо для технологического учета. При помощи беспроводных уровнемеров можно получить данные об удаленных и труднодоступных объектах.

Рассмотрим более подробно устройство и принцип действия основных расходомеров, применяемых для промышленного учета.

Время-импульсные ультразвуковые счетчики

Время-импульсный метод (или, по-другому, фазового сдвига) основан на измерении времени прохода сигнала против движения потока и по направлению перемещения жидкости. Для преобразования ультразвукового сигнала на трубопроводе устанавливают два или четыре смещенных вдоль движения воды пьезоэлемента. Как правило, применяются дисковые элементы, реже – кольцевые (на малых диаметрах).

Пьезоэлементы могут устанавливаться внутри потока (на внутренних стенках трубы или канала) или снаружи трубопровода (в этом случае сигнал проходит через наружную стенку). В зависимости от применяемых датчиков счётчики могут устанавливаться в самотечных системах (как открытых, так и закрытых), а также в полностью закрытых трубопроводах с избыточным давлением среды. Различают такие виды датчиков скорости:

• трубные – врезаются в водопровод с внешней стороны. Могут применяться в напорной и безнапорной среде;
• клиновидные – устанавливаются на дне или внутренней стенке трубы. Как правило, используются в безнапорных каналах либо в трубопроводах больших диаметров, если установка и обслуживание датчика снаружи неудобна;
• сферические или полусферические – монтируются на наклонных стенках открытых трапециевидных каналов;
• штанговые – имеют вид трубок, устанавливаются на вертикальных стенках каналов;
• накладные – бесконтактные датчики, ставятся на внешнюю поверхность трубопровода.

В зависимости от способа установки датчиков различают контактные и бесконтактные устройства. Преимущество бесконтактных переносных расходомеров в возможности устанавливать их на трубопроводы без нарушения целостности. Они достаточно редко устанавливаются стационарно, чаще используются для поверочных замеров в разных точках.

Время-импульсные расходомеры пригодны для нахождения расхода чистой воды или немного загрязненной (с незначительным включением взвешенных частиц). Их применяют в водоснабжении и водоотведении, в охлаждающих контурах, в ирригационных схемах орошения, на насосных напорных станциях, в открытых природных и искусственных каналах и реках. Применяются как для коммерческого, так и для технологического учета.

Метод Доплера

Счетчики, работающие по данному методу, измеряют разность длины волны, отраженной от движущегося потока, относительно длины волны излучаемого сигнала. Измерение принимаемого и передаваемого сигнала для определения разницы между ними производится при помощи клиновидных или трубных датчиков скорости, устанавливаемых на дне канала или трубы.

Работающие по эффекту Доплера водомеры используют в напорных и самотечных системах, полностью и частично заполненных трубах, открытых каналах. Они работают в потоках разной степени загрязнения (кроме чистой воды). Доплеровские расходомеры используют для коммерческого учета в трубопроводах и самотечных каналах, для измерения расходов в реках и каналах ирригационных систем, в ливневых канализациях, на насосных станциях, трубопроводах водозабора и сброса стоков в водоемы.

Кросс-корреляционные ультразвуковые счетчики

Такие расходомеры работают по методу кросс-корреляции ультразвукового сигнала. Эта методика основана на принципе построения скоростей по различным уровням потока, счетчик дает возможность строить реальную диаграмму распределения скоростей в потоке. Также выполняется замер уровня потока.

С водомерами используются ультразвуковые трубные и клиновидные датчики скорости, устанавливаемые в потоке, уровень жидкости определяется при помощи надводных и подводных датчиков. Возможно исполнение комбинированных датчиков скорости и уровня.

Счетчики используются в напорных и самотечных, открытых и закрытых системах. Это точный метод измерения, дающий достоверные результаты для потоков различной степени загрязненности, в том числе он эффективен в неоднородных средах. Расходомеры используют в технологических трубопроводах, на очистных сооружениях, в реках и водоемах и др. В крупных каналах можно устанавливать несколько датчиков по всей ширине для получения более точных результатов.

Электромагнитные расходомеры

Их принцип работы основан на законе электромагнитной индукции, согласно которой в электропроводной жидкости, проходящей через электромагнитное поле, индуцируется ЭДС, пропорциональная скорости потока (проводника).

Такие расходомеры нашли применение в системах объемного учета теплоносителя и воды на промышленных и энергетических предприятиях. Недостаток – высокая стоимость и вес для диаметров более 300-400 мм, сложность снятия на поверку.

Штанговые электромагнитные водосчетчики работают по принципу погружения датчика в жидкость, где происходит измерение скорости потока. Такие счетчики определяют расход холодной воды в полностью заполненных трубопроводах.

Радарные и лазерные расходомеры

Бесконтактные узлы учета замеряют поверхностную скорость движения потока в открытых и закрытых самотечных потоках. Вычисление объемного расхода производится путем вычисления его через скорость на поверхности.

Такие устройства используют в труднодоступных местах и сильно загрязненных потоках, где нет возможности установить погружные датчики. Их применяют для учета канализационных и технических стоков.

Массовые кориолисовые расходомеры: принцип действия, типы счетчиков, подбор массомера

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ МАССОВЫХ КОРИОЛИСОВЫХ РАСХОДОМЕРОВ

Что такое массовый расходомер

Массовые кориолисовые расходомеры (coriolis flowmeters) это универсальные приборы, для измерения массового расхода и плотности прямым методом, и объемного расхода методом пересчета.

Как работает массовый расходомер (кориолис)

Принцип работы массомера основан на базовом физическом явлении появления ускорения при движении среды в вибрирующей трубке. В результате возникают силы, закручивающие трубку, так как во входной половине трубки сила, действующая со стороны среды, препятствует ее смещению, а в выходной способствует. Это приводит к появлению разности фаз колебаний подводящей и отводящей труб сенсора. Данный принцип называется эффектом Кориолиса.

УСТРОЙСТВО КОРИОЛИСОВОГО РАСХОДОМЕРА

Рассмотрим устройство на примере прибора учета жидкостей и газов ЭМИС-МАСС 260

Первичный преобразователь состоит из корпуса с фланцами, делителей потока и двух измерительных трубок. На измерительных трубках расположены генераторная катушка возбуждения, создающая колебания и измерительные катушки. Катушки расположены на одной трубке, магниты – на второй. Для обеспечения необходимой точности измерительные трубки подбираются на этапе изготовления парами по массе и собственным частотам колебания. После прохождения измерительной камеры потоки собираются во втором делителе. Измеряемая среда выходит через второй фланец в трубопровод.

При отсутствии расхода на измерительных катушках формируются одинаковые по фазе сигналы. При движении среды по трубкам происходит смещение фаз сигналов от измерительных катушек, вследствие закручивания колеблющихся трубок.

При этом разность фаз прямо пропорциональна массовому расходу.

Временная разница фаз Δt прямо пропорциональна массовому расходу Q:

Где:
К – калибровочный коэффициент, г/с/мкс;
Δt – временная задержка между сигналами детекторов, мкс.

Смещение (сдвиг) фаз фиксируется и обрабатывается электронным преобразователем в результате чего датчик получает данные о массовом расходе. Также на измерительных трубках расположен датчик температуры, информация от которого применяется для автоматической корректировки данных расхода и плотности, если температура жидкости или газа меняется. Частота колебаний измерительных катушек пропорциональна плотности среды. Таким образом, учет массового расхода, массы, плотности и температуры происходит прямым методом. Измерение объема и объемного расхода происходит косвенным методом, путем пересчета по алгоритмам, заложенным в процессор электронного преобразователя.

---

ТИПЫ КОРИОЛИСОВЫХ РАСХОДОМЕРОВ

Стандартный

Стандартный тип корпуса. Установка такого массового преобразователя осуществляется, если есть достаточно места для его монтажа. За счет более простой конструкции дешевле других исполнений. Стандартное исполнение может быть дополнено системой внешнего обогрева. Может быть представлено в интегральном и дистанционном исполнении.

Компактный

Компактное исполнение применяется в случае ограниченного пространства. Конструкция сокращает потери давления. Поэтому счетчики можно применять при низком давлении измеряемой среды. Может быть изготовлен в интегральном и дистанционном исполнении.

Интегральный

В интегральном исполнении электронный блок встроен непосредственно в корпус измерительного прибора.

Дистанционный

Дистанционное исполнение позволяет отдельно располагать электронный преобразователь и первичный. Причем, длина соединительного кабеля может достигать до 100 м. Электронный блок крепится к монтажной стойке, трубе или стене с помощью дополнительного комплекта для монтажа.

Пищевой (муфтовый)

Пищевые расходомеры со специальным видом присоединения к технологическому процессу – муфтовое асептическое соединение по DIN 11851, которое называют «Молочная гайка». Данное соединение предназначено для пищевой промышленности, в которой предъявляются высокие требования к чистоте обработки поверхностей, соприкасающихся с измеряемой средой.

Фланцевый

В данном исполнении используется фланцевое соединение с процессом. Проточная часть имеет фланцы на входе и выходе.

---

ИЗМЕРЯЕМЫЕ СРЕДЫ. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Измерение массового расхода газа, воздуха, жидкости на трубопроводах в следующих сферах производства:

Благодаря широкому диапазону измеряемых сред, массовые счетчики-расходомеры используют в сферах:

• газовая промышленность;
• нефтяная промышленность;
• химическая отрасль;
• нефтедобывающая отрасль;
• нефтехимическая промышленность;
• транспорт и хранение нефтепродуктов;
• пищевая промышленность;
• энергетика;
• фармацевтика.

Массовый расходомер нефти и газа

Возможность измерения двухкомпонентных сред делает счетчик кориолиса актуальным для нефтегазовой отрасли.

• измерение массового расхода на технологичных и магистральных участках трубопровода;
• измерение концентрации, чистоты, обводненности нефти;
• анализ состава нефти;

Измеряемая среда: товарная нефть и продукты переработки (в том числе бензин, дизельное топливо и прочие жидкости)

---

ПРЕИМУЩЕСТВА И ОСОБЕННОСТИ РАСХОДОМЕРА КОРИОЛИСА:

Преимущества массового счетчика

• высокая точность измерения;
• для монтажа не требуются прямые участки;
• прямое измерение плотности и массы расходуемого вещества;
• функция «Компьютер чистой нефти», позволяющая при измерении двухкомпонентных сред, определять массу обеих сразу и каждой среды в отдельности;
• отсутствие дополнительной погрешности при измерении реверсивного потока;
• устойчивость к вибрациям промышленных частот;
• возможность коррекции измеряемого расхода по давлению;
• устойчивость к изменению температуры измеряемой среды;
• встроенный hart протокол;
• широкий температурный диапазон от -60 до +70 градусов;
• самодиагностика блоков электроники для обнаружения неисправностей;
• карта памяти SD позволяет сохранять исходные настройки;
• фирменное программное обеспечение;
• возможность удаленной передачи данных, настройки и проверки с использованием интерфейса RS–485 ModbusRTU.

Особенности кориолисовых счетчиков:

• сложная конструкция, по сравнению с электромагнитными или вихревыми счетчиками, увеличивает его стоимость;
• ограничение в диаметре, рассчитанного на высокие давления.

МЕТОДИКА ПОВЕРКИ ПРИБОРОВ УЧЕТА

Большинство массовых расходомеров должны проходить проверку 1 раз в 4 года
Поверка приборов включает в себя:

• диагностику работоспособности измерительного прибора
• проверку на соответствие метрологическим требованиям с применением стенда;
• изменение действующих настроек расходомера;
• внесение нужных настроек в память;
• внесение информации в паспорт датчика или выдача нового паспорта;

Если у вас остались вопросы по кориолисовым расходомерам, вы можете задать их инженерам компании “ЭМИС”:

Расходомер. Типы и принципы работы тепловых расходомеров.

Тепловой расходомер — расходомер, в котором для измерения скорости потока жидкости или газа используется эффект переноса тепла от нагретого тела подвижной средой, и измеряющий расход вещества, проходящего через данное сечение трубопровода в единицу времени. Если прибор имеет интегрирующее устройство со счетчиком и служит для одновременного измерения и количества вещества, то его называют расходомером со счетчиком.

Тепловые расходомеры по конструкции отличаются: способом нагрева, расположением нагревателя  (снаружи или внутри трубопровода), характером функциональной зависимости между расходом и измеряемым сигналом. Основной способ нагрева — электрический омический. Индуктивный нагрев используется редко. Иногда применяется нагрев с помощью электромагнитного поля и с помощью жидкостного теплоносителя. По способу теплового взаимодействия с потоком тепловые расходомеры можно разделить на калориметрические, термоконвективные и термоанемометрические. При электрическом омическом нагреве у калориметрических расходомеров нагреватель расположен внутри, а у термоконвективных — снаружи трубы. Иногда калориметрическими  расходомерами называют отдельные расходомеры с наружным нагревом.

Калориметрический расходомер с наружним нагревом:

Калориметрические расходомеры основаны на зависимости от мощности нагрева среднемассовой разности температур потока. Чувствительный элемент расходомеров CS Instruments состоит из двух платиновых резистивных элементов, которые расположены внутри трубопровода, первый элемент измеряет температуру газа, второй — поддерживает постоянную температуру превосходящую температуру газа, в то время как измеряемый газ стремится охладить его.

По разнице температур и току необходимому для поддержания температуры на втором резистивном элементе высчитывается расход и скорость газа. Достоинством калориметрических и термоконвективных расходомеров является неизменность теплоёмкости измеряемого вещества при измерении массового расхода.

Монтаж расходомера CS Instruments:

Более подробно с нашими расходомерами Вы можете ознакомиться здесь.

Принцип работы термоанемометрического регулятора расхода газа MASS-STREAM

Термоанемометрические расходомеры – одна из разновидностей тепловых расходомеров, измеряющих массовый расход газа. При относительной простоте конструкции термоанемометрические расходомеры обладают отличными эксплуатационными характеристиками. Они с высокой точностью измеряют массовый расход газа (разница между массовым и объемным расходом газа обсуждается в этой статье), их показания в малой степени зависят от рабочих температуры и давления газа.

Кроме того, они могут работать в системах с минимально допустимыми перепадами давления на приборе; у них низкая чувствительность к наличию загрязнений в газовом потоке; они дешевле других тепловых расходомеров. В случае, если Вам необходимо измерять, а тем более регулировать расход газа, обратите внимание на этот тип расходомеров. Да-да, расходомеры MASS-STREAM могут комплектоваться регулирующим клапаном и самостоятельно контролировать расход газа.

За счет чего достигаются такие технические характеристики? Рассмотрим устройство расходомера MASS-STREAM. Измерительная часть прибора представляет собой прямую трубку, внутри которой расположены два стальных зонда: первый по ходу движения газа – нагреватель, второй – датчик температуры (см. рисунок 1). На входе в прибор устанавливаются сетчатые экраны, формирующие требуемый профиль потока газа внутри измерительной части.

Рисунок 1. Устройство измерительной части термоанемометрического расходомера MASS-STREAM

 

Из рисунка видно, что перепад давления на измерительной части прибора чрезвычайно мал и не превышает падения давления в прямой трубе того же диаметра. Сетчатые экраны чистого расходомера создают минимальный дополнительный перепад порядка нескольких миллибар.

Если в потоке газа имеются маленькие твердые частицы (размером несколько десятком микрометров) или капли жидкости, то они смогут пройти измерительную часть расходомера насквозь, не задерживаясь внутри прибора. В отличие от калориметрических расходомеров с разделением потока, где загрязнения с очень большой вероятностью остаются внутри пропорционального делителя потока.

При наличии в потоке крупных твердых частиц они будут задерживаться сетчатым экраном со стороны входного коннектора. Накапливаясь, загрязнения могут искажать профиль газового потока внутри измерительной части, что негативно скажется на точности показаний расходомера. Эффективным способом очистки прибора в этой ситуации будет продувка расходомера сухим инертным газом со стороны выходного коннектора (в обратном направлении). Загрязнения будут удалены потоком газа, а прибор будет снова готов к работе, восстановив свою точность.

Обсудим формирование сигнала измерительным сенсором расходомера MASS-STREAM при прохождении газового потока. Управляющая плата контролирует ток через зонд-нагреватель таким образом, чтобы между двумя зондами поддерживалась постоянная разность температур ΔT (см. Рисунок 2а). Проходящий газ охлаждает зонд-нагреватель (см. Рисунок 2б). Компаратор управляющей платы регистрирует уменьшение разности температур между двумя зондами. Для поддержания постоянного значения ΔT на нагреватель подаётся дополнительная электрическая мощность (см. Рисунок 2в). Это увеличение мощности нагревателя оказывается пропорциональным массовому расходу газа. Чем выше расход газа, тем больше мощности подается на нагреватель.

Рисунок 2. Принцип измерения расхода газа термоанемометрического расходомера MASS-STREAM

 

В процессе калибровки расходомера на заводе внутрь прибора записывается калибровочная кривая. Она устанавливает взаимосвязь между сигналом от измерительного контура (током/мощностью нагрева зонда) и расходом газа, с которым будет работать прибор. Динамический диапазон такой калибровочной кривой достигает 1:100. Например, один измеритель расхода может достоверно измерять расход от 1 до 100 н.л/мин N₂.

Калибровочная кривая хранится в энергонезависимой памяти микропроцессора управляющей платы расходомера. Управляющая плата формирует «сырой» сигнал расхода в измерительном контуре, накладывает на него калибровочную кривую и получает сигнал массового расхода газа, на который рассчитан расходомер. Сигнал расхода может выдаваться расходомером MASS-STREAM в виде аналогового сигнала в одном из форматов: 0…5 В, 0…10 В, 0…20 мА или 4…20 мА. Кроме того, управляющая плата может передавать выходной сигнал по цифровому интерфейсу: RS-232 (FLOWBUS), RS-485 (FLOWBUS, Modbus, Profibus) и т.д.

Здесь необходимо затронуть вопрос чувствительности показаний прибора к температуре и давлению рабочего газа. В самом начале статьи отмечено, что эта чувствительность слабая. Обусловлено это тем, что коэффициент пропорциональности между мощностью нагревателя и расходом определяется такими физическими свойствами газа, как теплопроводность, удельная теплоемкость, динамическая вязкость и плотность. А они, как правило, слабо зависят от температуры и давления газа. Однако эта зависимость есть, и для сохранения точности измерения расхода ее необходимо учитывать.

Отсюда есть еще одно важное следствие. В случае, если мы поочередно будем подавать на термоанемометрический расходомер одинаковый массовый расход двух различных газов, то расходомер будет давать различные показания расхода. Ведь физические свойства разных газов отличаются. На Рисунке 3 схематично показаны зависимости показания расходомера от величины расхода для различных газов. Многоатомные молекулы газа обладают большей теплоемкостью и эффективнее охлаждают зонд-нагреватель. Соответственно, плата подает большую электрическую мощность для поддержания перепада температур ΔT, и тем выше становится сигнал от сенсора.

Рисунок 3. Зависимость показаний термоанемометрического расходомера от величины расхода для Ar, N₂, CO2, C₃H₈

 

Итак, максимально точные показания расходомер MASS-STREAM будет давать в случае, когда рабочие условия (рабочий газ, температура и давление газа) совпадают с условиями калибровки, указанными в заводском калибровочном сертификате. В ситуации, когда рабочие условия отличаются от условий калибровки, для сохранения точности показания прибора следует пересчитывать. Повторимся, что получившаяся корректировка будет составлять не более нескольких процентов, а, зачастую, и доли процента. Производитель предлагает удобный онлайн сервис для коррекции показаний расходомеров MASS-STREAM: www. fluidat.com (FOTN), раздел CFDirect (Рисунок 4).

Рисунок 4. Онлайн сервис FOTN для коррекции показаний термоанемометрического расходомера MASS-STREAM

 

Наличие цифровой управляющей платы в расходомерах MASS-STREAM позволяет реализовать еще один способ коррекции показаний под изменяющиеся условия эксплуатации. Если расходомер будет использоваться в нескольких фиксированных режимах работы, то прибор можно откалибровать для этих режимов уже на заводе. В прибор будет записано несколько калибровочных кривых, максимально 8. При изменении режима работы пользователь сможет с помощью встроенного дисплея или цифрового интерфейса выбрать подходящую калибровочную кривую.

Используя дополнительные калибровочные кривые, можно легко решить проблему пересчета показаний расходомера при значительном изменении температуры и давления рабочего газа.

Еще одна типичная ситуация – использование одного и того же расходомера при работе с различными газами. В этом случае необходимо убедиться в совместимости материала корпуса и уплотнительных колец со всеми рабочими газами. Если расходомер оснащен регулирующим клапаном, то также необходимо проверить пропускную способность клапана Kv и возможность поддержания клапаном стабильного расхода для каждого газа. При размещении заказа на новый расходомер с калибровочными кривыми для разных газов эту работу проводит инженер отдела продаж. Если в Вашем распоряжении имеется расходомер MASS-STREAM, который Вы хотите использовать с новым газом, рекомендуем предварительно проконсультироваться с нашей службой технической поддержки.

Также с помощью дополнительных калибровочных кривых можно расширить динамический диапазон расходомера MASS-STREAM. Стандартный измеритель расхода имеет динамический диапазон до 1:100. Однако, записав в прибор две калибровочные кривые для рабочего газа, одну – в нижней части рабочего диапазона для выбранной модели, другую – в верхней части, динамический диапазон можно расширить вплоть до 1:500.

Еще одна важнейшая характеристика любого расходомера – точность измерения. До недавнего времени производитель поставлял расходомеры MASS-STREAM с точностью 2% от ВПИ. Приборы внесены в Госреестр средств измерения РФ в 2016 году с такой же точностью. Начиная с мая 2019 года, производителю удалось улучшить точность выпускаемых расходомеров, теперь погрешность измерений не превышает 1% от показаний + 0,5% от ВПИ. Таким образом, расход 100% ВПИ измеряется с погрешностью не более 1,5% ВПИ, расход 50% ВПИ – с погрешностью не более 1% ВПИ, а расход 1% ВПИ – с погрешностью не более 0,51% ВПИ. Значимое улучшение точности. Такого результата удалось добиться за счет целого ряда усовершенствований в процессах производства и калибровки приборов.

Регулирование расхода газа

Производитель предлагает не только измерители, но и регуляторы расхода газа (РРГ). Расходомеры MASS-STREAM могут комплектоваться регулирующим клапаном, работой которого управляет сам расходомер. Пользователю достаточно задать расходомеру требуемый расход по аналоговому или цифровому интерфейсу. Управляющая плата прибора сама преобразует поданный сигнал в значение требуемого расхода, сравнит текущий измеренный сигнал расхода и сформирует управляющий сигнал на регулирующий клапан.

 

Управляющий сигнал на клапан формируется встроенным ПИД-регулятором. Чем больше отклонение текущего расхода от требуемого, тем быстрее изменяется управляющий сигнал. На Рисунке 5 показан график, поясняющий работу ПИД-регулятора в приборах MASS-STREAM. Зеленая и красная кривые показывают измеренный и требуемый расход, а фиолетовая кривая – управляющий сигнал на клапан, формируемый ПИД-регулятором.

Рисунок 5. Формирование ПИД-регулятором управляющего сигнала на регулирующий клапан

 

Двумя синими овалами обведены участки графика, где изначально отличие измеренного и требуемого расходов велико. ПИД-регулятор сразу же старается резко изменить сигнал на клапан. В первом случае сигнал на клапан увеличивается, во втором – уменьшается. Как только разница измеренного и требуемого расхода уменьшается, ПИД-регулятор медленнее изменяет сигнал клапана, чтобы расходы точно совпали. На обоих участках графика в конце наблюдается «перерегулирование», когда измеренный сигнал становится немного больше, чем заданный. ПИД-регулятор сразу же начинает снижать сигнал на клапан, и спустя секунду измеренный и требуемый сигнал совпадают.

Управляющая плата корректирует управляющий сигнал на клапан в течение нескольких миллисекунд. Процесс формирования сигнала на клапан динамический, ПИД-регулятор постоянно отслеживает разницу измеренного и требуемого сигнала. Это позволяет быстро реагировать на резкие изменения давления в трубопроводе, поддерживая расход стабильным. Или быстро отрабатывать изменения величины требуемого расхода.

В большинстве случаев в качестве регулирующего клапана в регуляторах расхода MASS-STREAM используются электромагнитные клапаны. Схема электромагнитного клапана прямого действия для расходов до 10 н.л/мин N₂ показана на Рисунке 6.

Рисунок 6. Схема встроенного электромагнитного клапана регулятора расхода газа MASS-STREAM

 

Для электромагнитных клапанов управляющая плата контролирует силу тока через катушку. При подаче тока внутри электромагнитной катушки формируется магнитное поле, которое воздействует на держатель плунжера, изготовленный из ферромагнитного материала. Катушка стремится поднять плунжер над орифайсом. Это воздействие компенсируется упругой силой плоской пружины, которая наоборот прижимает плунжер к орифайсу. В ситуации, когда на катушку подается достаточно сильный ток, плунжер отрывается от орифайса и между ними образуется зазор. Через расходомер начинает идти расход газа.

Ток через катушку регулируется таким образом, чтобы расстояние между плунжером и орифайсом в точности соответствовало пропусканию требуемого количества газа.

Проходное сечение орифайса подбирается в зависимости от необходимой пропускной способности клапана. Для каждого прибора расчет проводится индивидуально. Для клапанов, показанных на Рисунке 6, диаметр орифайса варьируется в диапазоне от 0,05 до 1,3 мм. Для надежной работы такой клапан требует перепада давления, значительно больше, чем для измерительной части. Речь идет о сотнях миллибар и более. Это необходимо учитывать при подборе регулятора расхода газа MASS-STREAM.

 

Цифровые возможности MASS-STREAM

Термоанемометрические расходомеры MASS-STREAM комплектуются электронной платой с микропроцессорным управлением. Это позволяет реализовывать в приборах полезный и востребованный функционал помимо того, что описан выше. Расходомеры измеряют мгновенный расход газа, но при этом могут измерять количества газа, прошедшего через прибор, с помощью встроенного счетчика. Счетчик имеет два режима работы: простой учет количество газа; отсчет заданного количества газа с подачей сигнала и автоматическим изменением требуемого расхода (для регуляторов расхода) по достижении установленного лимита.

Прибор имеет функцию сигнализатора с несколькими режимами работы: выход измеренного сигнала за заданные пределы, достижение лимита счетчиком, аварийное отключение питания. Расходомеры MASS-STREAM могут комплектоваться интегрированным многофункциональным дисплеем с кнопками управления. Он позволяет выполнять целый ряд функций, в том числе отображение фактического расхода, показаний счетчика и сигнализации, выбор необходимой калибровочной кривой и т.д.

 

Вы можете посмотреть видеоролик, наглядно показывающий принцип действия термоанемометрического регулятора расхода газа MASS-STREAM.

 

Вихревые расходомеры: принцип работы, особенности применения

Современные вихревые расходомеры превосходят по характеристикам и возможностям своих предшественников, которые использовали большие тела обтекания, блокирующие 43% площади поперечного сечения трубы. В конструкции современных ультразвуковых расходомеров используются тела обтекания малого диаметра для получения большей амплитуды перемещения. В результате этого, значительно улучшены характеристики потери давления в системе и динамический диапазон прибора.

Содержание статьи

Назначение и области применения

Вихревые расходомеры-счетчики предназначены для измерения объемного и массового расхода жидкостей, газов и пара. Расходомеры состоят из блока электроники и первичного преобразователя. Блок выполнен в виде цилиндрического корпуса с отсеками для смотрового окна и разъемов. На корпусе расположены кабельные вводы и переходник для преобразователя. Применяются расходомеры для измерения и учёта расхода веществ технологических процессов в промышленности и коммунальном хозяйстве.

• Идеально подходит для сред с высокой температурой и высокой скоростью пара
• Производство энергии — паровые установки
• Промышленное применение — установки ОВКВ, региональное управление энергопотреблением
• Коммерческое применение — управление энергопотреблением зданий, студенческих городков и сооружений
• Нефтегазовая промышленность — распределение природного газа
• Нефтехимическая промышленность — массовая балансировка, подогрев технологических реакций

Правильный выбор датчиков напрямую влияет на финальный результат производственного круговорота, поэтому электронные расходомеры являются одним из важнейших звеньев цепи технического процесса. Вихревые расходомеры – это одни из самых востребованных на отечественном рынке приборов для учёта расхода веществ. Свою популярность они заслужили благодаря надёжности, простоте в эксплуатации, высокой точности измерений и, что немаловажно, своей доступности. История вихревых расходомеров начинается в 60х годах двадцатого века, но современные датчики сделали огромный шаг вперёд по сравнению со своими предками.

Что же такое вихревой расходомер и какой принцип действия к содержанию

Простой пример эффекта образования вихрей – это флаг, волнующийся на ветру из-за завихрений, которые создаются движением воздуха, обтекающего флагшток. Поток измеряемого вещества проходя по внутреннему сечению арматуры расходомера, встречает на своём пути препятствие — тело обтекания, установленное в расходомере, проходя через него, увеличивает скорость, уменьшая давление. Таким образом, после преодоления препятствия создаются завихрения, называемые вихревой дорожкой Кармана. Ультразвуковой луч, генерируемый прибором, проходит через поток вихрей ниже по течению от тела обтекания. При прохождении вихрей несущая ультразвукового сигнала изменяется.

Это изменение несущей доступно для измерения и смещается пропорционально количеству образовавшихся вихрей. Цифровая обработка сигналов позволяет определить число вихрей. Эта величина преобразуется в скорость потока. Программа преобразует скорость в объемный расход в единицах измерения, выбранных оператором. В вихревых расходомерах компании используется самые маленькие тела обтекания среди расходомеров такого типа, которые обеспечивают высокую чувствительность, исключительную работоспособность при очень низких расходах. Большой динамический диапазон и низкие потери давления. При использовании встроенного термометра сопротивления и внешнего датчика давления программное обеспечение расходомера позволит скомпенсировать изменения давления и температуры для точного измерения массового расхода (расходомеры газов).

Для усиления выходного сигнала в некоторых расходомерах устанавливают несколько обтекаемых тел. Сами же тела могут иметь различные формы, например, треугольную или круглую. Одним из важнейших достоинств такого типа расходомеров является отсутствие каких-либо движущихся частей, что несомненно оказывает положительное влияние на срок службы прибора. Это одни из самых долговечных и неприхотливых приборов.

Подтипы вихревых расходомеров к содержанию

Все вихревые расходомеры можно разделить на три группы по типу преобразователей.

1. Вихревые расходомеры с обтекаемым телом – поток вещества огибает тело обтекания, установленное в трубопроводе, меняется траектория движения и увеличивается скорость струй, создаются завихрения, уменьшается давление в трубе. За миделевым сечением тела скорость снижается, а давление увеличивается. На передней стороне тела обтекания образуется повышенное давление, на задней стороне — пониженное. Образование вихрей с обеих сторон происходит поочередно. За обтекаемым телом образуется вихревая дорожка Кармана.


2. Вихревые расходомеры с прецессией воронкообразного вихря – принцип действия заключается в том, что поток закручивается перед попаданием в более широкую часть трубы, вызывая пульсации давления. В качестве преобразователя сигнала обычно служат пьезоэлементы.


3. Вихревые расходомеры с осциллирующей струей – в подобного рода расходомерах пульсации давления создаются специальной конструкцией самого датчика, благодаря которой струя измеряемого вещества вытекает из специально предусмотренного отверстия в корпусе расходомера и создаёт пульсации давления.

Плюсы и минусы вихревых расходомеров к содержанию

Подводя итог стоит отметить плюсы и минусы вихревых расходомеров, тезисно обобщим всё о расходомеров этого типа. Вихревые расходомеры применяются для измерения объёмного и массового расхода любых жидких и газообразных сред. Приборы хорошо справляются со своими обязанностями при температурах среды до 500 градусов Цельсия и давлении до 30Мпа. Это универсальные по всем своим параметрам расходомеры, подходящие практически для любого промышленного предприятия, где нужен точный учёт расхода жидких и газообразных веществ от воды до углеводородов.

Плюсы

К положительным моментам стоит отнести: высокую стабильность показаний, точность измерений, простоту в эксплуатации, нечувствительность к загрязнениям, отсутствие подвижных частей, охватывает практически весь спектр веществ — сред измерения.

Минусы

Ну и недостатками данный прибор не обделён: обладает большой чувствительностью к вибрациям, так же при измерениях требуется значительная скорость потока, ограничение по диаметру труб не более 300мм и менее 150мм и отмечаются просадки по давлению.

Принцип работы расходомеров

Опубликовано 22.05.2016

Принцип работы

Ротаметры (Variable Area Meter)

Ротаметры относятся к классу расходомеров обтекания. В вертикальной трубке, расширяющейся кверху, течёт жидкость снизу вверх и плавает поплавок. Из-за переменного сечения трубки давление на поплавок снизу в более узком сечении больше, чем давление на поплавок сверху в более широком сечении. Когда эта разница давлений уравновешивается силой тяжести – поплавок останавливается в определенном положении, зависящем от величины расхода.

Бывают также поршневые и поплавково-пружинные ротаметры; горизонтальные ротаметры и вертикальные с потоком, который течёт сверху вниз.

В прозрачных ротаметрах расход определяется оператором визуально по шкале. В металлических ротаметрах положение поплавка через магнитную систему передаётся на шкалу прибора или преобразуется в электрический сигнал.

Преимущества

• надёжность
• простота.

Недостатки

• не работает при больших давлениях
• не применяется для измерений больших расходов.

Тахометрические расходомеры

Принцип действия основан на зависимости скорости вращения крыльчатки (турбины) от скорости обтекающего её потока.

Расходомеры переменного перепада давления

Для измерения используется эффект Вентури и дифференциальный манометр. В трубопровод врезается сужающее устройство – например, труба Вентури. Измеряется давление в широком сечении на входе трубы и в её более узкой горловине – расход пропорционален корню квадратному из перепада давления (в узком сечении скорость потока выше, а давление — меньше).

В качестве сужающего устройства могут использоваться измерительные диафрагмы.

Преимущества

Недостатки

• потеря напора в трубе Вентури — 5-20%
• невысокая точность и диапазон измерений.

Ультразвуковые расходомеры (Ultrasonic Flow Meter)

Измеряя разность времени прохождения звуковой волны в направлении течения жидкости и против течения, можно вычислить скорость потока жидкости.

• Накладные расходомеры (Clamp-On)
• Врезные расходомеры (Inline).

Преимущества

• установка на трубах большого диаметра.

Недостатки

• чувствительность к содержанию твердых и газообразных включений
• влияние физико-химических свойств вещества и температуры, от которых зависит скорость ультразвука.

Магнитные расходомеры (Magnetic Flow Meter)

Измеряют расход токопроводящей жидкости, текущей по трубе между полюсами магнита. По закону Фарадея – в проводнике (в данном случае – это токопроводящая жидкость), пересекающем магнитное поле индуцируется ЭДС, пропорциональная скорости движения. Ток направлен перпендикулярно силовым линиям магнитного поля и перпендикулярно движению жидкости.

Преимущества

• Малоинерционны – подходят для измерения быстро меняющихся расходов без запаздывания
• Нет движущихся деталей
• Маленькое гидравлическое сопротивление (малые потери напора), т.к. первичные преобразователи магнитных расходомеров не имеют частей, выступающих внутрь трубы, сужений или изменений профиля
• Конструкция первичных преобразователей позволяет применять различные материалы внутреннего покрытия и материалы электродов, что даёт возможность измерять расход агрессивных и абразивных сред
• Расходомер и технологический трубопровод можно чистить и стерилизовать без демонтажа — поэтому эти расходомеры используют в пищевой и фармацевтической промышленности
• На показания магнитных расходомеров не влияют взвешенные в жидкости частицы и пузырьки газа, а также физико-химические свойства жидкости (вязкость, плотность, температура и т. п.), если они не изменяют её электропроводность.

Недостатки

• Жидкость должна быть токопроводящей (это может быть ионизированная вода)
• Поверхность трубы должна быть электрически изолированной (например, гуммированная стальная труба)
• Чувствительность к помехам от переменных электромагнитных полей.

Массовые кориолисовые расходомеры (Coriolis Flow Meter)

Используется эффект Кориолиса — сдвиг фаз механических колебаний U-образных трубок, по которым течёт жидкость, пропорционален массовому расходу.

Преимущества

• независимость результата измерений от температуры, плотности, электропроводности, вязкости, твёрдых включений.

Недостатки

Вихревые расходомеры (Vortex Flow Meter)

При обтекании тела (завихрителя) жидкостью или газом за ним образуются вихри, которые регистрируется пьезоэлектрическим кристаллом – при возникновении вихря он генерирует электрический импульс. Частота импульсов пропорциональна скорости потока.
Измеряемые среды: пар, насыщенный пар, газ, жидкость.

Преимущества

• независимость показаний от давления и температуры
• нет подвижных частей
• большой диапазон измерений.

Недостатки

• потеря давления
• не годятся для измерения малых расходов
• не подходят для измерения расхода загрязненных и агрессивных сред.

Принцип работы электромагнитных расходомеров

Электромагнитные расходомеры , также известные как магнитные расходомеры, представляют собой объемные расходомеры , которые идеально подходят для очистки сточных вод и других приложений, где наблюдается низкий перепад давления и требуется соответствующая проводимость жидкости.

Устройство не имеет движущихся частей и не может работать с углеводородами и дистиллированной водой. Расходомеры Mag также просты в обслуживании.

Электромагнитные расходомеры

Принцип магнитного расходомера на основе закона Фарадея

Магнитные расходомеры работают на основе закона электромагнитной индукции Фарадея.Согласно этому принципу, когда проводящая среда проходит через магнитное поле B, создается напряжение E, которое пропорционально скорости v среды, плотности магнитного поля и длине проводника.

В магнитном расходомере ток подается на проволочные катушки, установленные внутри или снаружи корпуса расходомера, для создания магнитного поля. Жидкость, протекающая по трубе, действует как проводник, вызывая напряжение, пропорциональное средней скорости потока.

Это напряжение обнаруживается чувствительными электродами, установленными в корпусе прибора Magflow meter , и отправляется на датчик, который рассчитывает объемный расход на основе размеров трубы.

Математически мы можем сформулировать закон Фарадея как

E пропорционален V x B x L

[E — напряжение, генерируемое в проводнике, V — скорость проводника, B — напряженность магнитного поля, L — длина проводника].

Очень важно, чтобы поток жидкости, который должен измеряться с помощью магнитного расходомера, был электропроводным.Закон Фарадея указывает, что напряжение сигнала (E) зависит от средней скорости жидкости (V), длины проводника (D) и напряженности магнитного поля (B). Таким образом, в поперечном сечении трубки создается магнитное поле.

Обычно, когда проводящая жидкость протекает через магнитное поле, индуцируется напряжение. Для измерения генерируемого напряжения (которое пропорционально скорости текущей жидкости) используются два электрода из нержавеющей стали, которые устанавливаются друг напротив друга.

Два электрода, которые размещены внутри расходомера, затем подключаются к усовершенствованной электронной схеме, способной обрабатывать сигнал. Обработанный сигнал поступает в микропроцессор, который рассчитывает объемный расход жидкости.

Формула для электромагнитных расходомеров:

Электромагнитные расходомеры используют закон электромагнитной индукции Фарадея для измерения расхода. Закон Фарадея гласит, что всякий раз, когда проводник длиной «l» движется со скоростью «v», перпендикулярной магнитному полю «B», эдс «e» индуцируется во взаимно перпендикулярном направлении, которое задается соотношением

.

e = Blv… (eq1)

, где
B = плотность магнитного потока (Вт / м2)
l = длина проводника (м)
v = скорость проводника (м / с)

Объемный расход Q равен

Q = (πd2 / 4) v… (eq2)

, где
d = диаметр трубы
v = средняя скорость потока (в данном случае скорость проводника)

Из уравнения (eq1)

v = e / Bl

Q = πd2e / 4Bl

Q = Ke

где K — постоянная счетчика.

Таким образом, объемный расход пропорционален наведенной ЭДС . В практических приложениях мы должны ввести значение постоянной счетчика «K» в магнитном расходомере, которое доступно в каталоге / руководстве поставщика.

Ограничения электромагнитных расходомеров

(i) Измеряемое вещество должно быть проводящим. Поэтому его нельзя использовать для измерения расхода газов и пара, нефтепродуктов и подобных жидкостей с очень низкой проводимостью.

(ii) Чтобы сделать измеритель нечувствительным к изменениям сопротивления жидкости, эффективное сопротивление жидкости между электродами не должно превышать 1% полного сопротивления внешней цепи.

(iii) Это очень дорогое устройство.

(iv) Поскольку счетчик всегда измеряет объемную скорость, объем любых взвешенных веществ в жидкости будет включен.

(v) Чтобы избежать каких-либо проблем, которые могут быть вызваны увлеченным воздухом, при установке расходомерной трубки на горизонтальном трубопроводе электроды должны быть на горизонтальном диаметре.

(vi) Поскольку проверка нуля на установке может быть выполнена только путем остановки потока, требуются запорные клапаны, а также может потребоваться байпас, через который поток может быть направлен во время проверки нуля.

(vii) Трубка должна быть заполнена, если перед счетчиком установлены регулирующие клапаны.

Преимущества электромагнитного расходомера

(i) Препятствия для потока практически отсутствуют, поэтому этот тип счетчиков может использоваться для измерения тяжелых взвесей, включая грязь, сточные воды и древесную массу.

ii) В расходомере этого типа нет потери напора, за исключением той длины прямой трубы, которую он занимает.

(iii) На них не сильно влияют возмущения потока выше по потоку.

(iv) На них практически не влияют изменения плотности, вязкости, давления и температуры.

(v) Требования к электроэнергии могут быть низкими (15 или 20 Вт), особенно для импульсных типов постоянного тока.

(vi) Эти счетчики могут использоваться как двунаправленные счетчики.

(vii) Счетчики подходят для большинства кислот, щелочей, воды и водных растворов, поскольку выбранные облицовочные материалы являются не только хорошими электрическими изоляторами, но и устойчивы к коррозии.

(viii) Счетчики широко используются для перекачки навозной жижи не только потому, что они не создают препятствий, но и потому, что некоторые футеровки, такие как полиуретан, неопрен и резина, обладают хорошей стойкостью к истиранию и эрозии.

(ix) Они способны обрабатывать очень низкие потоки.

Недостатки магнитного расходомера

(i) Эти измерители могут использоваться только для жидкостей с приемлемой электропроводностью.

(ii) Точность находится только в диапазоне ± 1% в диапазоне расхода 5%.

(iii) Размер и стоимость катушек возбуждения и схем не увеличиваются пропорционально их размеру отверстия трубы. Следовательно, счетчики небольшого размера громоздки и дороги.

Применение магнитных расходомеров

Этот электромагнитный расходомер, не являющийся интрузивным типом, может использоваться в целом для любой жидкости, имеющей приемлемую электрическую проводимость выше 10 микросименс / см.

Жидкости, такие как водно-песчаный шлам, угольный порошок, шлам, сточные воды, древесная масса, химикаты, вода, отличная от дистиллированной воды в крупных трубопроводах, горячие жидкости, высоковязкие жидкости, особенно в пищевой промышленности, криогенные жидкости могут измеряться электромагнитным потоком метр.

Как использовать магнитные расходомеры

Магнитные расходомеры измеряют скорость проводящих жидкостей в трубах, таких как вода, кислоты, щелочь и шламы. Магнитные расходомеры могут правильно измерять, когда электрическая проводимость жидкости превышает примерно 5 мкСм / см.Будьте осторожны, поскольку использование магнитных расходомеров для жидкостей с низкой проводимостью, таких как деионизированная вода, питательная вода для котлов или углеводороды, может привести к отключению расходомера и измерению нулевого расхода.

Этот расходомер не препятствует потоку, поэтому его можно применять для чистых, санитарных, грязных, агрессивных и абразивных жидкостей. Магнитные расходомеры могут применяться к потоку проводящих жидкостей, поэтому углеводороды и газы не могут быть измерены с помощью этой технологии из-за их непроводящей природы и газообразного состояния соответственно.

Магнитные расходомеры не требуют большого количества прямых участков на входе и выходе, поэтому их можно устанавливать на относительно коротких участках. Для магнитных расходомеров обычно требуется 3-5 диаметров прямого участка выше по потоку и 0-3 диаметров прямого участка ниже по потоку, измеренных от плоскости электродов магнитного расходомера.

Грязные жидкости применяются в водоснабжении, сточных водах, горнодобывающей промышленности, переработке полезных ископаемых, энергетике, целлюлозно-бумажной и химической промышленности. Применения для водоснабжения и водоотведения включают коммерческую перевалку жидкостей в магистрали между районами водоснабжения / канализации.

Магнитные расходомеры используются на водоочистных станциях для измерения очищенных и неочищенных сточных вод, технической воды, воды и химикатов. Применения в горнодобывающей и перерабатывающей промышленности включают потоки технологической воды и технологического шлама, а также потоки тяжелых сред.

При должном внимании к материалам конструкции можно измерить поток высококоррозионных жидкостей (например, кислот и щелочей) и абразивных шламов. Применение коррозионных жидкостей обычно встречается в процессах химической промышленности и в системах подачи химикатов, используемых в большинстве отраслей.Шлам обычно применяется в горнодобывающей промышленности, переработке полезных ископаемых, целлюлозно-бумажной промышленности и очистке сточных вод.

Магнитные расходомеры часто используются там, где жидкость подается под действием силы тяжести. Убедитесь, что ориентация расходомера такова, что расходомер полностью заполнен жидкостью. Отсутствие полного заполнения расходомера жидкостью может существенно повлиять на измерение расхода.

Будьте особенно осторожны при эксплуатации магнитных расходомеров в вакууме, потому что некоторые футеровки магнитных расходомеров могут разрушиться и попасть в трубопровод при работе в вакууме, что приведет к катастрофическому повреждению расходомера.

Обратите внимание, что условия вакуума могут возникать в трубах, которые, по-видимому, не подвергаются воздействию вакуума, например, в трубах, в которых может конденсироваться газ (часто в ненормальных условиях).

Аналогичным образом, чрезмерная температура в магнитных расходомерах (даже кратковременно в ненормальных условиях) может привести к необратимому повреждению расходомера.

статей, которые могут вам понравиться:

Принцип измерения расхода по площади

Почему важен коэффициент диапазона изменения

Вопросы по измерению расхода

Анимация датчика потока рабочего колеса

Принцип действия роторного расходомера

Как работает электромагнитный расходомер>?

Что делает электромагнитный расходомер?

Электромагнитный расходомер (магнитный расходомер или магметр) — это объемный расходомер, не имеющий движущихся частей и идеально подходящий для сточных вод. применения или любой грязной жидкости на водной или проводящей основе.Магнитные расходомеры обычно не работают с углеводородами, дистиллированная вода и многие неводные растворы). Магнитометры также идеально подходят для приложений, где требуется низкий перепад давления и низкие эксплуатационные расходы.

Подробнее о магнитных расходомерах

Выбор магнитного расходомера

• Является ли жидкость проводящей или на водной основе?
• Жидкость или суспензия абразивные?
• Вам нужен встроенный дисплей или выносной дисплей?
• Вам нужен аналоговый выход?
• Каков минимальный и максимальный расход для расходомера?
• Какое минимальное и максимальное рабочее давление?
• Какая минимальная и максимальная температура процесса?
• Является ли жидкость химически совместимой со смачиваемыми частями расходомера?
• Какой размер трубы?
• Труба всегда полна?

Каков принцип работы магнитного расходомера?

Закон Фарадея Работа электромагнитного расходомера основана на законе Фарадея, который гласит, что напряжение индуцированный через любой проводник, когда он движется под прямым углом через магнитное поле, пропорционален скорости этого проводника.

Формула Фарадея

E пропорционально V x B x D, где:

E = напряжение, генерируемое в проводнике
V = скорость проводника
B = Напряженность магнитного поля
D = длина проводника

Чтобы применить этот принцип к измерению расхода с помощью магнитного расходомера, необходимо сначала указать, что измеряемая жидкость для применения принципа Фарадея должен быть электропроводящим.Применительно к конструкции магнитных расходомеров закон Фарадея указывает что напряжение сигнала (E) зависит от средней скорости жидкости (V), напряженности магнитного поля (B) и длины проводника (D) (которое в данном случае является расстоянием между электродами). В случае магнитных расходомеров пластинчатого типа создается магнитное поле. по всему поперечному сечению расходомерной трубки (рис. 1).Если это магнитное поле рассматривать как измерительный элемент магнитного расходомера, видно, что измерительный элемент подвергается воздействию гидравлических условий по всему поперечному сечению расходомера. В расходомерах вставного типа магнитное поле излучается наружу от вставленного зонда (рис. 2).

Выберите подходящий магнитный расходомер

Линейный магметр
Эти экономичные магнитные расходомеры сочетают в себе превосходную помехозащищенность с керамическими детекторными трубками из оксида алюминия высокой чистоты, что позволяет точно измерять расход в широком диапазоне приложений.Эти магметры доступны в размерах труб от 1/2 до 16 дюймов для работы со многими материалами: химикатами, коррозионными веществами, пищевыми продуктами, пульпой и другими потоками суспензии твердых веществ. Электромагнитный расходомер серии FMG-600 с уникальной схемой подавления шума использует оптимальную прямоугольную частоту возбуждения, устраняя различные шумы, создаваемые суспензиями, что делает этот магнитный расходомер идеальным для применения в целлюлозной, пищевой и цементной промышленности. Магнитный расходомер вставного типа
Серия FMG980 подходит для труб диаметром от 2 до 48 дюймов.Стандартное соединение — 1¼ «NPT. Он оснащен встроенным дисплеем для измерения расхода или суммирования. Новейшая технология биполярного импульсного постоянного тока и лучшие характеристики вставного магнитного расходомера воплощены в вставном магметре серии FMG980. электромагнитный расходомер для решения ваших задач по измерению расхода. Простая установка, легкое обслуживание и современная микропроцессорная технология делают FMG980 лучшей альтернативой традиционным полнопроводным магметрам.Электромагнитный расходомер FMG980 генерирует изолированный токовый выход и изолированный частотный выход. Токовый выход обеспечивает универсальный сигнал для самописцев, клапанов и множества устройств управления технологическим процессом и сбора данных. Магнитный расходомер вставного типа
Серии FMG3000 и FMG3100 предназначены для 0.Трубы от 5 до 8 дюймов. Это слепой передатчик с выходом от 4 до 20 мА или частотным. Все версии этого магметра изготовлены из коррозионно-стойких материалов, что обеспечивает долгосрочную надежность при минимальных затратах на техническое обслуживание.

Часто задаваемые вопросы

Погружные магнитометры

Измерители вставного типа, предлагаемые Omega Engineering, имеют стандартный 2-дюймовый NPT или подходят для фитингов определенного размера.Серия FMG980 разработана для размера от 2 до 48 дюймов со скоростью потока от 0,05 до 10 м / с (от 0,15 до 33 футов / с). Серия FMG980 предлагает аналоговый выход со встроенным дисплей для расхода и суммирования. Серия FMG3000 предлагает коррозионно-стойкие материалы для труб от 0,5 до 8 дюймов. расходомеры идеальны для труб большого диаметра.

Минимальная проводимость : от 5 до 20 микросименс / см

Рекомендации по установке Выберите место для датчика, где профиль потока полностью развит и не подвержен никаким помехам.Рекомендуется как минимум 10 диаметров трубы прямого участка на входе и 5 диаметров на выходе. В некоторых ситуациях может потребоваться труба диаметром 20 или выше по потоку, чтобы обеспечить полностью развитый профиль турбулентного потока. Вставной магметр чувствителен к пузырькам воздуха на электродах. Если есть какие-либо сомнения в том, что труба абсолютно заполнена, установите датчик под углом от 45 до 135 градусов.

Требования к заземлению Магнитные датчики потока чувствительны к электрическому шуму, который присутствует в большинстве трубопроводных систем.В системах пластиковых трубопроводов жидкость несет в себе значительный уровень статического электричества, которое необходимо заземлить для оптимальной работы магметра. Инструкции включены в руководство по установке о том, как лучше всего заземлить магнитный расходомер.

Линейные магметры

Магнитные расходомеры линейного типа обеспечивают более высокую точность. Они могут иметь точность до 0,5% от расхода.Стили вставки предлагают Точность от 0,5 до 1%. Линейные фланцевые и бесфланцевые расходомеры Omega серии FMG-600 обеспечивают более высокие скорости потока от 1 до 10 м / с. Эти в линейных метрах предлагаются с диаметром трубы до 12 дюймов.

Минимальная проводимость : 5 микросименс / см

Рекомендации по установке Для линейных расходомеров не требуется столько прямой трубы, сколько для вставных.Минимум от 5 до 10 диаметров трубы рекомендуется прямолинейный участок на входе и от 1 до 2 диаметров на выходе. В вертикальных трубопроводах поток всегда должен идти вверх, а не вниз. Эти расходомеры очень чувствительны к пузырькам воздуха. Магметр не может отличить увлеченный воздух от технологической жидкости; следовательно, пузырьки воздуха будут заставьте магметр показывать высокие значения.

Магметры малого расхода

Эти расходомеры с магнитным потоком с низким расходом также входят в линию и предлагают соединения с резьбой NPT от 3/8 «до ½».Серия FMG200 обеспечивает расход до 0,38 л / мин (0,1 галлона в минуту). Стандартный цифровой дисплей с релейными и аналоговыми выходами.

В течение многих лет датчики, используемые в высоконадежных приложениях, например, в аэрокосмических и военных приложениях, полагались на разъемы. такие как разъемы Mil-C-5015 или MIL-C-38999, которые обеспечивают высокую надежность и безопасность соединений, но по высокой цене. С расширенное использование систем промышленной автоматизации, однако, количество используемых датчиков резко увеличилось, что привело к необходимости надежная и экономичная система подключения этих датчиков.

Магнитный расходомер | Сопутствующие товары

↓ Посмотреть эту страницу на другом языке или регионе ↓

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР | Знание потока

Есть один важный момент при использовании электромагнитных расходомеров.Поскольку электромагнитные расходомеры основаны на Согласно законам электромагнитной индукции, проводящие жидкости — единственные жидкости, поток которых может быть обнаружен. Будь то проводящая жидкость или нет определяется наличием электропроводности. Итак, что такое электрическая проводимость?

Электропроводность обычно представляет собой величину, которая выражает легкость прохождения электричества. Противоположное числовое значение — удельное сопротивление, который выражает уровень сложности прохождения электричества.Для единиц измерения в основном используется См / см (сименс на сантиметр). Чтобы определить насколько легко будет течь электричество, электроды размером 1 см² расположены на расстоянии 1 см друг от друга. Используя водопроводную воду с концентрацией от 100 до 200 мкСм / см, минеральную воду с концентрацией 500 мкСм / см или более и чистую воду с концентрацией 0,1 мкСм / см или менее в качестве образцов, мы может предоставить примеры фактически измеренной электропроводности.

Для расчета электропроводности необходимо, чтобы такие условия, как площадь электродов и расстояние между электроды, правильно рассчитаны.Из-за этого рассчитать довольно сложно. Как общий способ подтверждения электрического Для измерения электропроводности можно использовать измеритель электропроводности (50–1000 долларов США).

ПОЧЕМУ ВОДА ПРОВОДИТ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО?

H ₂ O сам по себе является стабильной молекулой и не проводит электричество. Итак, почему электричество течет в воде? Секрет в том, что отсутствие или наличие примесей в воде определяет ее способность проводить электричество.

Помимо H ₂ O (молекулы воды), существуют Ca ₂ + (ионы кальция) и Mg ₂ + (ионы магния) в воде. Термины жесткая вода и мягкая вода определяются количеством ионов. содержится в данном количестве воды. Поскольку эти ионы проводят электричество в воде, водопроводной воде, грунтовых водах и других ионах богатые воды обладают свойством проводить электричество. Кроме того, поскольку чистая вода содержит только H ₂ O и не содержит примесей, не может проводить электричество.

БЫСТРАЯ ТЕХНИКА

Если вы просто хотите подтвердить наличие или отсутствие электропроводности, можно использовать стандартный мультиметр. Переведите тестер в режим измерения сопротивления. значения и поместите оба зонда в жидкость. Если стрелка тестера хоть немного сдвинется к нулевой стороне, это показывает, что течет электричество. * И наоборот, если стрелка не сдвинуться с ∞ вообще, значит, электропроводность отсутствует.Можно судить, что обнаружение с электромагнитным расходомером невозможно.

* В качестве меры предосторожности требуется подтверждение с помощью измерителя электропроводности.

Принцип работы расходомеров с переменным сечением ~ Изучение контрольно-измерительной техники

Расходомер с переменным сечением — это измеритель обратного перепада давления, используемый для точного измерения расхода жидкостей и газов.Расходомер обычно состоит из вертикальной конической стеклянной трубки и утяжеленного поплавка, диаметр которого приблизительно равен диаметру основания трубки.

Как работает расходомер с переменным сечением

На схеме ниже показана базовая конструкция расходомера с переменным сечением:

Базовая конструкция расходомера переменной площади: Photo Credit Brooks Instrument

Во время работы жидкость или газ протекает через перевернутую коническую трубку снизу вверх, неся поплавок вверх, как показано стрелкой на схеме выше.Поскольку диаметр трубы увеличивается в направлении вверх, поплавок поднимается до точки, в которой направленная вверх сила, создаваемая перепадом давления в кольцевом зазоре между поплавком и трубкой, равна весу поплавка.

Как показано на схеме выше, на поплавок действуют три силы:

(а) Постоянная гравитационная сила, Вт .

(b) Сила плавучести, A , которая постоянна, если плотность жидкости постоянна (согласно принципу Архимеда)

(c) Сила сопротивления потоку S , восходящая сила жидкости, протекающей мимо поплавка.

Две из этих сил действуют в направлении вверх, как показано стрелками на схеме выше. Это сила плавучести A и сила сопротивления потоку S . Сила тяжести Вт, , действует вниз.

Когда поплавок неподвижен, W и A постоянны, а S также должны быть постоянными. В положении равновесия (плавающее состояние) сумма сил S + A противоположна и равна W, а плавающее положение соответствует расходу, который можно определить по шкале.

Основным преимуществом расходомера с переменной площадью сечения является то, что расход прямо пропорционален площади отверстия, которое, в свою очередь, можно сделать линейно пропорциональным вертикальному смещению поплавка. Таким образом, в отличие от большинства систем дифференциального давления, извлечение квадратного корня не требуется.

Уравнение расхода для расходомера с переменным сечением

В типичном расходомере с переменным сечением расход Q приблизительно определяется выражением:

$ Q = CA \ sqrt {ρ} $

где:

Q = расход

C = константа, которая в основном зависит от поплавка

A = площадь поперечного сечения, доступная для потока жидкости мимо поплавка

ρ = плотность жидкости

Как показано в уравнении потока выше, указанный поток зависит от плотности жидкости, которая в случае газов сильно зависит от температуры, давления и состава газа.

Поплавки, используемые в расходомерах с переменным сечением

Доступны различные формы поплавков для использования в расходомерах с переменным сечением. Вес, форма и материалы этих поплавков адаптированы к индивидуальным установкам. Обычно используются следующие поплавки:

A. Поплавок шариковый

Б. Устойчивый к вязкости поплавок

C. Зависимый от вязкости поплавок

D. Поплавок для низкого перепада давления

Поплавки различных форм, используемые для расходомеров переменной площади.Фото: ABB Flow

Шариковый поплавок (A) в основном используется в качестве дозирующего элемента для небольших расходомеров. Устойчивый к вязкости поплавок (B) используется там, где изменение вязкости является критическим фактором. Зависимый от вязкости (C) поплавок используется в расходомерах с переменным сечением большего размера. Поплавки для применений с низким перепадом давления (D) очень легкие по весу и относительно низкие перепады давления. Его конструкция требует минимального давления на входе и обычно предпочтительна для измерения расхода газа.

Трубки для измерения расхода

Измерительная трубка измерителя переменной площади обычно изготавливается из боросиликатного стекла, которое подходит для измерения температуры технологической среды до 200 ° C и давления примерно до 2–3 МПа. Поскольку стеклянная трубка уязвима для повреждения от тепловых ударов и ударов под давлением, часто необходимо обеспечить защитный экран вокруг трубки.

Измерители переменной площади по своей природе являются самоочищающимися, поскольку поток жидкости между стенкой трубы и поплавком обеспечивает очищающее действие, препятствующее накоплению инородных тел.Тем не менее, если жидкость загрязнена, на трубке может появиться покрытие, что повлияет на калибровку и помешает считыванию шкалы. Этот эффект можно минимизировать с помощью встроенного фильтра.

Диапазон температуры и давления может быть значительно расширен (например, до 400 ° C и 70 МПа) за счет использования измерительной трубки из нержавеющей стали. Опять же, поплавок может включать в себя встроенный постоянный магнит, который соединен с датчиком внешнего поля, который обеспечивает показания расхода на расходомере.

Методы центрирования поплавков в измерителях переменной площади

Важным требованием для точного дозирования является точное центрирование поплавка в дозирующей трубке. Обычно используется один из трех методов:

(а) Прорези в головке поплавка заставляют поплавок вращаться и центрироваться и предотвращают его прилипание к стенкам трубы. Прорези не могут применяться ко всем формам поплавков и, кроме того, могут привести к тому, что указанный поток станет немного зависимым от вязкости.

(b) Три формованных ребра внутри конуса дозирующей трубки, параллельные оси трубки, направляют поплавок и удерживают его в центре. Этот принцип позволяет использовать поплавки различных форм, а дозирующая кромка остается видимой даже при дозировании непрозрачных жидкостей.

(c) Фиксированный центральный направляющий стержень в дозирующей трубке используется для направления поплавка и удержания его в центре. Использование направляющих стержней ограничивается в основном приложениями, в которых поток жидкости подвержен пульсациям, которые могут вызвать «вибрацию» поплавка и, возможно, в крайних случаях сломать трубку.Он также широко используется в металлических измерительных трубках.

Методы центрирования поплавков в конструкции расходомера переменного сечения

Материалы, используемые при строительстве поплавков

Материал поплавка в значительной степени определяется средой и диапазоном расхода и включает в себя: нержавеющую сталь, титан, алюминий, черное стекло, синтетический сапфир, полипропилен, тефлон, ПВХ, твердую резину, монель, никель и хастеллой C.

Преимущества использования расходомера переменного сечения

1. Имеет широкий спектр применения.

2. Имеет линейный отклик поплавка на изменение расхода.

3. Он имеет диапазон расхода 10: 1 или скорость опускания.

4. Простота изменения размера или преобразования одной конкретной услуги в другую.

5. Простота установки и обслуживания.

6. Простота и дешевизна.

7. Высокая точность при низком расходе (до 5 см3 / мин).

8. Простая визуализация потока

Недостатки использования расходомера с переменной площадью

1. Имеет ограниченную точность.

2. Он подвержен изменениям температуры, плотности и вязкости.

3. Жидкая среда должна быть чистой, без твердых частиц.

4. Эрозия устройства (износ).

5. При больших диаметрах это может быть дорого.

6. Работает только в вертикальном положении.

7. Требуются аксессуары для передачи данных.

Типы расходомеров

— Принцип

ВИДЫ РАСХОДОМЕРОВ И ИХ ПРИНЦИПЫ

ВВЕДЕНИЕ

Измерение расхода жидкости — острая необходимость на многих промышленных предприятиях.В некоторых операциях способность проводить точные измерения расхода настолько важна, что разница между получением прибыли или получением убытка. В остальных случаях неточные измерения расхода или невыполнение измерений могут вызвать серьезные (или даже катастрофические) результаты.

С наибольшим потоком жидкости измерительные приборы, скорость потока определяется логически путем измерения скорость жидкости или изменение кинетической энергии.Скорость зависит от перепад давления, при котором жидкость проталкивается по трубе или водоводу. Поскольку площадь поперечного сечения трубы известна и остается постоянной, средняя скорость является показателем расхода. Основные отношения для определение расхода жидкости в таких случаях составляет:

Q = V x A

где

Q = расход жидкости по трубе

V = средняя скорость потока

А = площадь сечения трубы

Прочие факторы, которые влияют на скорость потока жидкости, включая вязкость и плотность жидкости, а также трение жидкости при контакте с трубой.

Прямые измерения потоки жидкости могут быть выполнены с помощью расходомеров прямого вытеснения. Эти единицы разделите жидкость на определенные порции и продвигайте дальше. Общий поток составляет накопление измеренных приращений, которые могут быть подсчитаны механически или электронная техника.

Числа Рейнольдса

Производительность на расходомеры также влияет безразмерная единица измерения Рейнольдса. Число.Он определяется как отношение сил инерции жидкости к ее сопротивлению. силы.

Рисунок 1: Ламинарный и турбулентный поток — это два типы, обычно встречающиеся при измерениях расхода жидкости. Большинство приложения включают турбулентный поток со значениями R выше 3000. Вязкие жидкости Обычно наблюдается ламинарный поток со значениями R ниже 2000.Переходная зона между двумя уровнями может быть ламинарным или турбулентным.

Уравнение это: R = 3160 x Q x Gt D x h где: R = Рейнольдс номер Q = расход жидкости скорость, галлонов в минуту Гт = жидкости удельный вес D = внутренняя труба диаметр, дюйм ч = вязкость жидкости, сП

Расход и удельный сила тяжести — это силы инерции, а диаметр трубы и вязкость — силы сопротивления.Диаметр трубы и удельный вес остаются постоянными для большинства жидкостей. Приложения. При очень низких скоростях или высоких вязкостях R низкий, и жидкость течет гладкими слоями с наибольшей скоростью в центре труба и низкие скорости на стенке трубы, где силы вязкости сдерживают ее. Этот тип течения называется ламинарным. Значения R ниже примерно 2000. Характерной чертой ламинарного течения является параболическая форма профиля скорости, Инжир.1. Однако в большинстве приложений используются турбулентный поток со значениями R выше 3000. Турбулентный поток возникает при высоких скорости или низкой вязкости. Поток разбивается на турбулентные водовороты, которые течет по трубе с той же средней скоростью. Скорость жидкости меньше значительный, а профиль скорости гораздо более однородный по форме. А существует переходная зона между турбулентным и ламинарным потоками. В зависимости от конфигурация трубопровода и другие условия установки, расход может быть либо турбулентный или ламинарный в этой зоне.

ТИПЫ РАСХОДОМЕРА

Доступны многочисленные типы расходомеров для замкнутые трубопроводные системы. В целом оборудование можно отнести к классу измерители перепада давления, объемного вытеснения, скорости и массы. Устройства дифференциального давления (также известные как напорные расходомеры) включают отверстия, трубки Вентури, расходомерные трубки, сопла, трубки Пито, угловые измерители, мишень метров, и счетчиков переменной площади, рис.2.

Вытяжной метры бывают поршневые, овальные, дисковые и пластинчато-роторные. Скорость счетчики состоят из турбинной, вихревой, электромагнитной и звуковой конструкции. Измерители массы включают кориолисовы и термометры. Измерение потоков жидкости в открытых каналах обычно используются плотины и лотки.

Ограничения пространства не позволяют подробное обсуждение всех доступных на сегодняшний день расходомеров жидкости.Тем не мение, сводные характеристики распространенных устройств приведены в таблице 1. (Нажмите здесь, чтобы увидеть выбор Гид) Далее следуют краткие описания.

Дифференциальное давление Счетчики

Использование дифференциала Давление как предполагаемое измерение скорости потока жидкости хорошо известно. Расходомеры дифференциального давления, безусловно, являются наиболее распространенными приборами. Cегодня.По оценкам, более 50 процентов всех измерений расхода жидкости приложения используют этот тип устройства.

Базовый операционный Принцип работы расходомеров дифференциального давления основан на предположении, что перепад давления на счетчике пропорционален квадрату расхода. Скорость потока определяется путем измерения перепада давления и извлечения квадратный корень.

Дифференциальное давление расходомеры, как и большинство расходомеров, имеют первичный и вторичный элемент.В первичный элемент вызывает изменение кинетической энергии, что создает перепад давления в трубе. Агрегат должен быть правильно подогнан к трубе. размер, условия потока и свойства жидкости. И измерение точность элемента должна быть хорошей в разумном диапазоне. Вторичный элемент измеряет перепад давления и выдает сигнал или считывание который преобразуется в фактическое значение расхода.

Отверстия — самые популярные расходомеры жидкости, используемые сегодня.An отверстие — это просто плоский кусок металла с просверленным в нем отверстием определенного размера. Большинство отверстий концентрического типа, но эксцентрические, конические (квадрантные) и Также доступны сегментные конструкции.

На практике отверстие пластина устанавливается в трубу между двумя фланцами. Действуя в качестве основного устройство, отверстие сужает поток жидкости для создания дифференциала давление через пластину. Отводы давления по обе стороны от пластины используются для обнаружить разницу.Основное преимущество отверстий в том, что они не движутся. деталей и их стоимость существенно не увеличивается с размером трубы.

Коническая и квадрантная отверстия относительно новые. Единицы были разработаны в первую очередь для измерения жидкости с низкими числами Рейнольдса. По существу постоянные коэффициенты расхода могут быть поддерживается при значениях R ниже 5000. Конические диафрагмы имеют входной фаска, глубина и угол которой должны быть рассчитаны и обработаны для каждого заявление.

Сегментный клин вариация сегментарного отверстия. Это в первую очередь ограничительное отверстие. предназначен для измерения расхода жидкостей, содержащих твердые частицы. Аппарат имеет способность измерять потоки при низких числах Рейнольдса и при этом поддерживать желаемый квадратный корень отношения. Его конструкция проста, и есть только один критический измерить клиновой зазор. Падение давления в агрегате составляет лишь половину от обычных отверстий.

Цельноклиновые узлы объединить клиновой элемент и отводы давления в неразъемную трубную муфту прикручен к обычному датчику давления. Никаких специальных трубопроводов или фитингов. необходимо для установки устройства в трубопровод.

Точность измерения всех расходомеры с диафрагмой зависит от условий установки, площади сопла соотношение и физические свойства измеряемой жидкости.(Назад к метру Таблица типов)

Трубки Вентури имеют то преимущество, что они способны справляться с большим потоком объемы при малых перепадах давления. Трубка Вентури — это, по сути, отрезок трубы. с коническим входом и прямым горлом. Поскольку жидкость проходит через горла, его скорость увеличивается, вызывая перепад давления между входные и выходные районы.

Расходомеры не имеют движущиеся части.Их можно устанавливать в трубы большого диаметра с помощью фланцевых, фитинги под приварку или с резьбой. Четыре или более штуцера давления обычно устанавливается вместе с устройством для усреднения измеренного давления. Трубки Вентури могут быть используется с большинством жидкостей, в том числе с высоким содержанием твердых частиц. (Назад к метру Таблица типов)

Расходомерные трубки несколько похожи на трубки Вентури, за исключением того, что они нет входного конуса.У них суженное горло, но выход удлиненная и гладкая. Расстояние между лицевой стороной и кончиком составляет примерно половину диаметра трубы. Краны давления расположены около половину диаметра трубы на выходе и один диаметр трубы на входе. (Назад к метру Таблица типов)

Форсунки , при высоких скоростях, могут работать поток жидкости примерно на 60 процентов больше, чем у диафрагм, имеющих такую ​​же падение давления.Также можно дозировать жидкости с взвешенными твердыми частицами. Однако используйте агрегатов не рекомендуется для высоковязких жидкостей или жидкостей, содержащих большое количество липких твердых частиц. (Вернуться к типам счетчиков Стол)

Трубки Пито измеряют два давления одновременно: ударное и статическое. Ударная установка состоит из трубы, один конец которой загнут под прямым углом к направление потока. Конец статической трубки закрыт, но в сторона устройства.Трубки могут монтироваться отдельно в трубу или комбинироваться. в едином корпусе.

Трубки Пито обычно устанавливается путем приваривания муфты к трубе и введения зонда через связь. Использование большинства трубок Пито ограничивается одноточечными измерениями. В устройства подвержены забиванию инородным материалом в жидкости. Преимущества трубок Пито отличаются невысокой стоимостью, отсутствием движущихся частей, простотой монтажа и минимальное падение давления.(Назад к метру Таблица типов)

Измерители отводов работают по принципу круговой путь, по внешним краям действует центробежная сила. Таким образом, когда жидкость течет через колено трубы, сила на внутренней поверхности колена равна пропорциональна плотности жидкости, умноженной на квадрат ее скорости. В Кроме того, сила обратно пропорциональна радиусу локтя.

Любая 90 град.колено трубы может служить расходомером жидкости. Все, что требуется, это размещение двух небольшие отверстия в средней точке колена (точка 45 град.) для отводов пьезометров. Линии измерения давления можно прикрепить к кранам с помощью любого удобного метод. В разность давлений на внешней и внутренней стенках, вызванная центробежным сила, может быть измерена датчиком дифференциального давления. На рисунке 2 показан типичная установка.

Измерения давления получается путем размещения метчиков под углом 45 градусов с противоположных сторон от колена.Размер каждого из двух кранов не должен превышать одной восьмой трубы. диаметр. Расход рассчитывается согласно следующему формула:

Вт = 244 [КВАДРАТНЫЙ ЗНАК] справа ³ p

, где W = расход в фунтах на час

r = радиус колена (дюймы)

D = диаметр колена (дюймы)

h = перепад давления (дюймы H ₂ 0)

p = плотность в фунт / фут ³

(Вернуться к типам счетчиков Стол)

Целевые измерители обнаруживают и измеряют силы, вызванные воздействием жидкости на мишень или тормозной диск, подвешенный в потоке жидкости.Прямое указание на расход жидкости достигается путем измерения силы, действующей на цель. В В своей простейшей форме счетчик состоит только из откидной качающейся пластины, которая движется наружу вместе с потоком жидкости. В таких случаях устройство служит индикатор потока.

Более сложный Версия использует прецизионный чувствительный элемент датчика силы низкого уровня. Сила цель, вызванная потоком жидкости, измеряется тензодатчиком.Выход сигнал от манометра указывает скорость потока. Целевые измерители полезны для измерения расхода грязных или агрессивных жидкостей. (Назад к типам счетчиков Стол)

V счетчики жилой площади , часто называемые Ротаметры состоят по существу из конической трубки и поплавка, рис. 3. Хотя они классифицируются как единицы дифференциального давления, на самом деле они устройства постоянного перепада давления.Фитинги с фланцевым соединением обеспечивают легкое средство для их установки в трубы. Когда нет потока жидкости, поплавок свободно лежит на дне трубки. Когда жидкость попадает на дно трубки, поплавок начинает подниматься. Поплавок выбирается так, чтобы его плотность была выше, чем у поплавка. жидкость и положение поплавка напрямую зависит от расхода. Его точное положение в точке, где перепад давления между верхним и нижним поверхности уравновешивают вес поплавка.

Поскольку скорость потока может считываться непосредственно на шкале, установленной рядом с трубкой, без вторичного считывания потока устройства необходимы. Однако при желании автоматические сенсорные устройства могут быть используется для определения уровня поплавка и передачи сигнала потока. Трубки ротаметра изготовлены из стекла, металла или пластика. Диаметр трубок варьируется от 1/4 до более 6 дюймов (обратно к метру Таблица типов)

Объемная вытяжка Счетчики

Работа этих агрегатов состоит из разделения жидкостей на точно отмеренные порции и перемещения их на.Каждый сегмент подсчитывается соединительным регистром. Потому что каждый инкремент представляет собой дискретный объем, популярны блоки прямого вытеснения для приложений автоматического дозирования и учета. Измерители объемного вытеснения являются хорошими кандидатами для измерения потоков вязких жидкостей или для использования там, где необходима простая механическая система счетчиков.

Поршень возвратно-поступательный метров сот одно- и многопоршневые.Конкретный выбор зависит от диапазон скоростей потока, необходимых для конкретного применения. Поршневые измерители могут быть используется для работы с самыми разными жидкостями. Колебательный поршневой расходомер показан на рис. 4. Жидкость никогда не попадает на шестерни или другие детали, которые могут забиться или корродировать. (Вернуться к типам счетчиков Стол)

Счетчики с овальными шестернями имеют два вращающихся овальной формы. шестерни с синхронизированными, плотно прилегающими зубьями.Фиксированное количество жидкости проходит через счетчик на каждый оборот. Вращение вала можно контролировать для получения удельные расходы. (Назад к метру Таблица типов)

Счетчики с регулируемым диском имеют подвижный диск, установленный на концентрическая сфера, расположенная в сферической камере с боковыми стенками. Давление жидкость, проходящая через измерительную камеру, заставляет диск раскачиваться в циркуляционный путь без вращения вокруг собственной оси.Это единственная движущаяся часть в измерительной камере. (Назад к метру Таблица типов)

штифт выступающий перпендикулярно от диска, соединен с механическим счетчиком который отслеживает раскачивание диска. Каждый цикл пропорционален удельное количество потока. Как и все расходомеры прямого вытеснения, Изменения вязкости ниже заданного порога повлияют на точность измерения. Доступны многие размеры и емкости.Агрегаты могут изготавливаться из широкого подбор строительных материалов.

Пластинчато-поворотные счетчики доступны в нескольких исполнениях, но все они действуют по одному и тому же принципу. Базовый блок состоит из установленное равномерно разделенное вращающееся рабочее колесо (содержащее два или более отсека) внутри корпуса счетчика. Рабочее колесо находится в постоянном контакте с кожух. Фиксированный объем жидкости подметается к выходному отверстию счетчика с каждого отсека по мере вращения крыльчатки.Подсчитываются обороты крыльчатки. и зарегистрированы в единицах объема.

Helix расходомеры состоят из двух винтовых роторов с радикальным углом наклона, соединенных вместе, с небольшой зазор между роторами и корпусом. Два ротора вытесняют жидкость аксиально от одного конца камеры к другому. (Вернуться к типам счетчиков Стол)

Скорость Счетчики

Эти приборы работают линейно по отношению к объемному расходу.Потому что там не является квадратным корнем (как в устройствах с дифференциальным давлением), их дальность действия больше. Измерители скорости обладают минимальной чувствительностью к вязкости изменяется при использовании при числах Рейнольдса выше 10 000. Самый скоростной измеритель корпуса оснащены фланцами или фитингами для их соединения прямо в трубопроводы.

Турбинные расходомеры нашли широкое применение для точных измерений жидкости. измерительные приложения.Агрегат состоит из многолопастного ротора, установленного на с трубкой, перпендикулярной потоку жидкости. Ротор вращается, пока жидкость проходит через лопасти. Скорость вращения напрямую зависит от расхода. скорость и может быть измерена магнитным датчиком, фотоэлементом или шестернями. Электрические импульсы можно подсчитывать и суммировать, рис. 5.

Количество количество электрических импульсов за определенный период времени прямо пропорционально объем потока.Можно добавить тахометр для измерения скорости вращения турбины. и для определения расхода жидкости. Турбинные счетчики, если они указаны должным образом и установлен, имеют хорошую точность, особенно с жидкостями с низкой вязкостью.

мажор Проблема турбинных счетчиков — износ подшипников. «Безподшипниковая» конструкция была разработан, чтобы избежать этой проблемы. Жидкость, попадающая в счетчик, проходит через спиральные лопатки статора, которые сообщают вращение потоку жидкости.В поток действует на сферу, заставляя ее вращаться в пространстве между первыми статор и второй статор с аналогичной спиралью. Орбитальное движение сфера обнаруживается электронным способом. Частота результирующего импульсного выхода пропорционален скорости потока. (Вернуться к типам счетчиков Стол)

Вихревые расходомеры используют естественное явление, которое возникает, когда жидкость течет вокруг отвесного объекта. Поочередно излучаются вихри или вихри ниже объекта.Частота образования вихрей прямо пропорциональна скорости жидкости, протекающей через расходомер, рис.6.

Три основными компонентами расходомера являются распорка корпуса с утолщенным корпусом, установленная поперек отверстие расходомера, датчик для обнаружения наличия вихря и создания электрический импульс, а также передатчик усиления и преобразования сигнала выход которого пропорционален расходу, рис.7. Счетчик одинаково подходит для измерения расхода или суммирования расхода. Используйте для суспензий или жидкости с высокой вязкостью не рекомендуются.

(Вернуться к счетчику Таблица типов)

Завихрение Измеритель Принцип работы вихревого расходомера заключается в следующем.В На входе в корпус счетчика приварен набор лопаток, называемых завихрителем. Эти лопасти сообщают тангенциальную скорость (или завихрение) жидкостям, газам или парам. В затем жидкость ускоряется за счет уменьшения диаметра отверстия корпуса расходомера. Пьезоэлектрический датчик расположен в центре расходомера в точке максимума жидкости скорость. Затем поток замедляется по мере приближения к выпускному отверстию счетчика. увеличение диаметра корпуса расходомера. К корпусу счетчика рядом с выход.Этот десвирлер устраняет тангенциальную скорость, сообщаемую жидкости. на входе, так что другие приборы после счетчика не будут затронуты его работой.

Вихревой расходомер состоит из корпуса расходомера и корпуса электроники (электроника может быть удаленным для безопасности или удобства). Есть только вихревые измерители с фланцевыми корпусами счетчиков. Вариант вафли недоступен, так как есть для вихревые измерители.В вихреометрах используются те же датчики и электроника, что и в вихревых приборах. метров, конструкцией отличаются только корпуса счетчиков. Вихревые расходомеры самые дорогие эффективен с конструкцией из нержавеющей стали, хотя также предлагается хастеллой. Вихревые измерители доступны в размерах от? До 16 дюймов и имеют опции для Ответные фланцы ANSI 150, 300 или 600.

Первичный вращение, вызванное завихрителем, имеет в своей основе зону низкого давления. В Зона низкого давления переходит во вторичное вращение пропорционально скорости потока.Эту вращающуюся зону низкого давления можно сравнить со спиральной спиралью. При слабом расходе скорости, завихрения низкого давления дальше друг от друга (спиральная спираль растягивается вне). При более высоких расходах завихрения низкого давления располагаются ближе друг к другу (змеевик сжатый). Области немного более высокого давления разделяют завихрения низкого давления. Датчик будет отклоняться (влево, а затем вправо) в виде водоворота давления. переходит с одной стороны на другую. Поочередное отклонение датчика вызывает выход напряжения синусоидальной волны, аналогичный выходному сигналу, показанному в вихревой секции.Частота этого выходного напряжения такая же, как у вращающегося зоны низкого давления и, следовательно, пропорциональны объемному расходу показатель.

Вихревой расходомер фактор не показывает такое же отклонение при высоких числах Рейнольдса, как коэффициент вихревого измерителя. Это было подтверждено испытаниями на воде и воздухе на независимые объекты. По этой причине коэффициент завихрения, определяемый водой калибровка универсальна для всех жидкостей.Вихревой прибор на основе калибровка воды, имеет опубликованную точность 0,5 процента от нормы для жидкостей, газы или пар.

Как с вихрем расходомер, диапазон измерения завихрителя определяется размером счетчика и измеряемой среды. характеристики. Датчику требуется импульс давления минимальной силы, чтобы иметь возможность отличить сигнал потока от гидравлического шума. Пока турбулентный поток требуется всегда, вихревой прибор не имеет таких же ограничений на Число Рейнольдса, как и вихревой измеритель, обычно может измерять более низкие потоки.С другой стороны, корпус вихревого измерителя представляет собой большее препятствие для потока. чем вихревой измеритель, и создает более высокие постоянные потери напора при аналогичные условия. По этой причине вихревой прибор не измеряет расход. до вихревого измерителя. Вихревой измеритель, как и вихревой измеритель, усредняет Диапазон изменения 10: 1 или выше для жидкостей и 20: 1 или выше для газов и паров. Однако диапазон расхода 2-дюймового вихревого расходомера будет отличаться от диапазона расхода. диапазон 2-дюймового вихревого измерителя при тех же условиях эксплуатации.Так же, как и для Вихревой измеритель, вы выбираете размер вихревого измерителя для достижения желаемого диапазона расхода с учетом условий процесса и никогда не совпадать с технологическим трубопроводом. Завихрители должны быть уменьшены (с использованием 2-дюймового метра для 3-дюймового технологического трубопровода) меньше чаще, чем вихревые расходомеры. Бесплатное программное обеспечение можно получить по адресу производители, которые производят калибровку вихревых расходомеров быстро и легкий.

Применение вихревого расходомера Информация

Вихревые расходомеры стоят около 50 процентов больше, чем вихревой расходомер того же размера из-за дополнительной сложности и требования к сварке.Практическое правило — использовать вихревой измеритель всякий раз, когда Возможна по стоимости, и используйте вихревой прибор для:

• Герметичная обвязка ситуации.
• Более вязкие жидкости (8 сП <μ <30 сП).
• Нижнее измерение расхода возможности.
• Повышенная точность по газам и готовить на пару.
• При уменьшении размеров для установки вихревой измеритель невозможен (потеря напора).
• Эти счетчики совместимы для жидкостей, газов и пара с низкой вязкостью (<30 сП).

Вихревые меньше подвержен влиянию стольких реальных параметров, как диафрагмы и турбина метров, и они менее чувствительны к воздействию трубопроводов, чем вихревые расходомеры.Завихрители требуется всего 3 диаметра прямой трубы на входе (независимо от изгибов, клапанов, и т. д.), а также 1 или 3 диаметра прямой трубы на выходе (только последние требуется, когда регулирующий клапан находится за счетчиком).

Как вихревые расходомеры, они измеряют скорость и определяют фактический объемный расход из известных геометрия корпуса счетчика. Вихревые расходомеры обычно используются с вычислителями расхода. для измерения расхода в стандартных единицах измерения объема или массы (наряду с внешними измерения давления и / или температуры).Вычислитель расхода не нужен, если плотность жидкости постоянна. На корпусе счетчика имеется штуцер давления для измерение давления (с помощью внешнего датчика). Температура При необходимости элемент должен располагаться после счетчика.

Вихревой не измерять до истинного нулевого расхода. Существует точка отсечки потока, ниже которой выход измерителя автоматически фиксируется на нуле (4 мА для аналогового выхода).Для большинства приложений, это ограничение не представляет проблемы, так как вихревой хорошая способность к низкому потоку. Однако это может быть недостатком для приложений. где течет во время пуска или останова или других аварийных условиях, может сильно отличаться от нормальных условий эксплуатации. Пользователям может понадобиться указание расхода при таких нарушениях, даже если их не нужно измерять расход точно, что делает использование завихрителя сомнительным.

Вихревые приборы май также может быть сомнительным для некоторых приложений дозирования, особенно если труба не оставаться полными между партиями.Измеритель не будет регистрировать поток, поскольку жидкость ускоряется от нуля до значения отсечки, а когда жидкость замедляется обратно до ноль в конце партии. Вихревые измерители однонаправлены и не Измерьте или вычтите обратный поток из общей суммы партии. Это может создать значительные погрешности измерения, зависящие от динамики системы и размера партии.

Может быть потенциальная проблема с установкой завихрителей на существующие процессы, где расход диапазон измерения полностью неизвестен.Много раз инженер по приборам делает обоснованное предположение о диапазоне расхода. Вихревой прибор, рассчитанный на неправильный расход диапазон или неправильные условия процесса, возможно, потребуется заменить на другой размер метр целиком. Другие устройства, такие как магнитные расходомеры, диафрагмы и турбинные счетчики, более щадящие и легко адаптируются к реальным условия процесса после установки.

Измерение расхода газа при низком технологическом давлении (газы с низкой плотностью) — меньшая проблема для вихревые расходомеры, чем вихревые.Газы с низкой плотностью можно измерять с помощью вихревой прибор, однако диапазон измерения может быть меньше 20: 1, упомянутого ранее, и следует проявлять особую осторожность при выборе правильного размера метр.

Измерение многофазный поток имеет меньшую точность, чем для однофазных жидкостей. Счетчик будет измерить поток всех присутствующих фаз и сообщить о нем как о жидкости или газе (в зависимости от того, как настроен счетчик).Вторичная фаза должна быть удаляется, если возможно, перед измерителем для максимальной точности. Любые второстепенные фаза должна быть однородно диспергированной и не иметь потенциала для прилипание к глюкометру или покрытие его. Нет никаких доказательств того, что вихреометр имеет преимущество перед вихревым измерителем в отношении измерения многофазный поток.

Падение давления должно также необходимо учитывать при выборе вихревого измерителя.Мигание и кавитация имеют отрицательно сказывается на точности счетчика и может повредить сам счетчик. Это было Ранее говорилось, что вихревой измеритель дает более высокие потери напора, чем вихревой метр при тех же условиях, до пяти раз выше. Однако это не честное сравнение. На практике потеря напора для завихрителя составляет примерно то же, что и для вихревого измерителя, потому что вы обычно используете вихревой измеритель большего размера чем вихревой измеритель для обработки того же приложения.

Жидкости, склонные к Формовочные покрытия — плохое применение для вихревых расходомеров.

Установка Рекомендации

Одно из главных преимуществ вихревой прибор — это его нечувствительность к воздействию трубопроводов. Это отличный метр для плотных трубопроводов.

Вихревые приборы могут быть устанавливается вертикально, горизонтально или под любым углом. Позвольте жидкости течь против силы тяжести, чтобы труба оставалась заполненной. Когда жидкость движется под действием силы тяжести, поднимите нижний трубопровод над уровнем установки расходомера, чтобы поддерживать полная труба. Установите счетчик, чтобы избежать скопления жидкости, когда труба пуста. Также спланируйте установку так, чтобы избежать образования пузырьков газа в жидкости. поток.Обратные клапаны могут использоваться при установке вихревого расходомера, чтобы он был заполнен жидкость, когда в процессе нет активного потока.

Ответные фланцы на технологический трубопровод должен иметь тот же номинальный размер, что и на расходомере. Фланцы с гладким отверстием, аналогичным фланцам с приварной шейкой, предпочтительнее. Не использовать переходные фланцы. Большинство характеристик производительности основано на использовании расписания. 40 или График 80.Ответная труба должна быть хорошего качества и иметь внутреннюю поверхность, свободную от прокатной окалины, ямок, отверстий, зазубрин, неровности и т. д. на расстоянии 4 диаметра до и 2 диаметра после метра. Отверстия соседних трубопроводов, счетчика и прокладок должны быть выровнены, чтобы предотвратить шаги.

Регулирующие клапаны должен располагаться не ближе 3 диаметров трубы перед потоком или 3 диаметра трубы после счетчика.

Датчик, используемый в вихревой прибор можно заменить в полевых условиях, но это требует остановки процесса. Счетчик должен быть установлен с запорными клапанами или в байпасной линии, если остановка процесса на техническое обслуживание создает проблему.

Избыточная труба вибрация или технологический шум могут повлиять на точность измерения. Механическая труба вибрацию можно устранить, разместив соответствующие опоры для трубопроводов по обе стороны от измерителя, или путем вращения измерителя в технологическом трубопроводе так, чтобы датчик расположен в плоскости, отличной от вибрации.Шум процесса (от дребезга) клапаны, конденсатоотводчики, насосы и т. д.) гидравлически соединяется со счетчиком жидкость. В вихреометре используется та же электроника с цифровой обработкой сигналов, как вихревой измеритель, чтобы исключить неблагоприятное воздействие вибрации и шума, без ущерба для диапазона.

Conada Эффектный расходомер и расходомер с импульсным обменом. При наличии вихревых расходомеров наиболее признанные типы устройств для измерения осциллирующего потока, менее хорошо известны измерители, основанные на эффекте Коанда, и явление, известное как обмен импульсом.

Эффект Коанды назван в честь специалиста по аэродинамике Анри-Мари Коанды, который обнаружил, что свободная струя выходящий из сопла или канала будет следовать за близлежащей поверхностью и прикрепляться к ней. Жидкость, протекающая через корпус расходомера, наклоняется к боковой стенке и прикрепляется к ней. А часть потока отводится через канал обратной связи и толкает поток к боковой стенке на противоположной стороне корпуса расходомера, который также имеет канал обратной связи, через который отводится часть потока.В жидкость из этого канала обратной связи толкает поток обратно к боковой стенке, чтобы к которому он изначально был прикреплен, и самозакрывающийся, самоподдерживающийся процесс повторяется. Датчик, расположенный в одном из двух каналов обратной связи, определяет наличие и отсутствие потока. Частота импульсных сигналов равна линейная с объемным расходом.

Обмен импульсами расходомер похож на модель Коанда, но использует другой механизм для создают колебания.В отличие от измерителя Коанда, измеритель обмена импульсом не иметь боковин. Форма корпуса расходомера создает основной поток, который проходит через через сопло в одну или другую сторону корпуса расходомера. Этот создает импульс потока в канале обратной связи, воздействуя на основную струю и отклоняя его так, чтобы он оказывал силу на жидкость в противоположном проходе. В узор повторяется непрерывно, создавая самоподдерживающиеся колебания. Как Измеритель Коанда, у него есть датчик в одном из каналов обратной связи, который обнаруживает пульсация жидкостей.

В то время как наиболее колеблющийся расходомерам, в том числе жидкостному расходомеру Коанда, требуются турбулентные потоки измеритель обмена импульсом не работает, что позволяет использовать его с высоковязкие жидкости.

Как и другие типы осциллирующие расходомеры, преимущества включают минимальное техническое обслуживание, высокую стабильность и относительно недорогая стоимость покупки.Однако их использование на трубах ограничено. четыре дюйма в диаметре или меньше. Использование труб большего размера приведет к слишком малому количеству импульсов. на галлон для точного измерения. (Вернуться к типам счетчиков Стол)

Электромагнитные счетчики могут работать с большинством жидкостей и суспензии, при условии, что дозируемый материал является электропроводным. Основными компонентами являются расходомер (первичный элемент), рис.8. Расходомерная трубка. монтируется прямо в трубу. Падение давления на счетчике такое же, как есть через трубу эквивалентной длины из-за отсутствия движущихся частей или препятствия для потока. Вольтметр можно прикрепить прямо к потоку трубка или может быть установлен удаленно и подключен к ней экранированным кабель.

Электромагнитные расходомеры работают по закону Фарадея. электромагнитная индукция, которая утверждает, что напряжение будет индуцироваться, когда проводник движется через магнитное поле.Жидкость служит проводником; магнитное поле создается возбужденными катушками вне расходомерной трубки, рис.9. Количество создаваемого напряжения прямо пропорционально скорости потока. Два электроды, установленные в стенке трубы, определяют напряжение, которое измеряется вторичный элемент.

У электромагнитных расходомеров

есть основные преимущества: может измерять сложные и агрессивные жидкости и шламы; и они могут измерить прямой и обратный поток с одинаковой точностью.Недостатки более раннего конструкции отличались высоким энергопотреблением, а также необходимостью получения полной трубы и отсутствия расход, чтобы изначально установить счетчик на ноль. Недавние улучшения устранили эти проблемы. Методы возбуждения импульсного типа снизили энергопотребление, потому что возбуждение происходит только в половине случаев в установке. Нулевых настроек нет требуется больше.

(Вернуться к типам счетчиков Стол)

Ультразвуковой расходомеры могут быть разделены на доплеровские измерители и измерители времени прохождения (или транзита).

Доплеровские измерители измеряют сдвиги частоты, вызванные жидкостью поток. Два преобразователя (один для передачи, а другой для приема сигнала) монтируется в футляре, прикрепленном к одной стороне трубы. Сигнал известной частоты отправляется в измеряемую жидкость. Твердые частицы, пузыри или любые неоднородности в жидкости, заставляют импульс отражаться к элементу приемника, рис.10. Поскольку жидкость, вызывающая отражение, движется, частота возвращенный импульс сдвинут.Сдвиг частоты пропорционален жидкости скорость.

Портативный доплеровский измеритель может работать от сети переменного тока или от аккумуляторной батареи. недавно был разработан. Чувствительные головки просто зажимаются снаружи труба, и инструмент готов к использованию. Общий вес, включая корпус, составляет 22 фунта.Набор выходных клемм от 4 до 20 мА позволяет устройству быть подключенным к ленточному самописцу или другому удаленному устройству.

Поскольку твердые частицы или для измерения требуются увлеченные газы, доплеровские измерители не подходят для чистых жидкостей. В целом доплеровские расходомеры менее точны, чем TOF. расходомеры, однако, они дешевле.
(Вернуться к типам счетчиков Стол)

Время прохождения (время прохождения) метр с установленными преобразователями с каждой стороны трубы.Конфигурация такова, что звуковые волны перемещение между устройствами находится под углом 45 град. угол к направлению жидкости поток. Скорость прохождения сигнала между преобразователями увеличивается или уменьшается с направлением передачи и скоростью жидкости измеряется. Отношение разницы во времени, пропорциональное потоку, может быть получается путем передачи сигнала поочередно в обоих направлениях.

Ограничение измерители времени прохождения заключаются в том, что измеряемые жидкости должны быть относительно свободными увлеченного газа или твердых частиц, чтобы свести к минимуму рассеяние и поглощение сигнала.(Назад к метру Таблица типов)

Масса Расходомеры

Продолжающийся потребность в более точных измерениях расхода в процессах, связанных с массой (химические реакции, теплопередачи и т. д.) привело к развитию массы расходомеры. Доступны различные конструкции, но чаще всего используется для Применение расхода жидкости — расходомер Кориолиса.Его работа основана на Природное явление называется силой Кориолиса, отсюда и название.

Кориолисовы расходомеры — истинные массовые расходомеры, измеряющие массовый расход прямо в отличие от объемного потока. Поскольку масса не меняется, счетчик является линейным без необходимости корректировки для изменения свойств жидкости. Это также устраняет необходимость компенсации изменения температуры и давления условия.Измеритель особенно полезен для измерения жидкостей, вязкость которых изменяется со скоростью при заданных температурах и давлениях.

Кориолис метров также доступны в различных исполнениях. Популярная единица состоит из U-образная расходомерная трубка, заключенная в корпус датчика, подключенного к электронному блоку. Блок. Чувствительный элемент можно установить непосредственно в любой процесс. В блок электроники может быть расположен на расстоянии до 500 футов от датчика.

Внутри корпус датчика, U-образная расходомерная трубка вибрирует на своей собственной частоте за счет магнитное устройство, расположенное на изгибе трубки. Вибрация похожа на что из камертона, покрывающего менее 0,1 дюйма и завершающего полный цикл около 80 раз / сек. Когда жидкость течет по трубке, она вынуждена принимать о вертикальном движении трубки, Рис. 11. Когда трубка движется вверх в течение половины своего цикла жидкость, протекающая в счетчик, сопротивляется принудительному вверх, нажав на трубку.

Побывав выталкивается вверх, жидкость, вытекающая из счетчика, сопротивляется вертикальному движение уменьшилось за счет надавливания на трубку. Это действие заставляет трубку крутить. Когда трубка движется вниз во второй половине своей вибрации. цикл закручивается в обратном направлении.

Побывав выталкивается вверх, жидкость, вытекающая из счетчика, сопротивляется вертикальному движение уменьшилось за счет надавливания на трубку.Это действие заставляет трубку крутить. Когда трубка движется вниз во второй половине своей вибрации. цикл закручивается в обратном направлении. Количество скрутки напрямую пропорциональна массовому расходу жидкости, протекающей по трубке. Магнитные датчики, расположенные с каждой стороны расходомерной трубки, измеряют ее. скорости, которые изменяются при закручивании трубки. Датчики передают эту информацию в блок электроники, где он обрабатывается и преобразуется в напряжение пропорционально массовому расходу.Счетчик имеет широкий спектр применения от клеи и покрытия для жидкого азота.

Этот счетчик имеет чрезвычайно высокий точности, но также может вызвать большой перепад давления. (Вернуться к типам расходомеров Стол)

Массовые расходомеры теплового типа традиционно используются для измерения расхода газа, но доступны конструкции для измерения расхода жидкости.Эти измерители массы также работают независимо от плотности, давления и вязкости. В счетчиках тепла используется чувствительный элемент с подогревом, изолированный от пути потока жидкости. Поток отводит тепло от чувствительного элемента. Кондуктивное тепло прямо пропорциональна массовому расходу. Датчик никогда не попадает в прямой контакт с жидкостью, рис. 12. Через уже существующие встроенные При калибровке разность температур переводится в массовый расход. В точность устройства теплового массового расхода зависит от надежности калибровка фактического технологического газа или жидкости и вариации в температура, давление, расход, теплоемкость и вязкость жидкости.В Электронный блок включает анализатор потока, компенсатор температуры и формирователь сигнала, обеспечивающий линейный выходной сигнал, прямо пропорциональный массе поток. (Назад к метру Таблица типов)

Открыть Счетчики каналов

«Открытый канал «относится к любому каналу, по которому жидкость течет со свободной поверхностью. Включены туннели, негерметичные канализационные трубы, частично заполненные трубы, каналы, ручьи и реки.Из множества доступных методов мониторинга при открытых руслах наиболее распространены методы, зависящие от глубины. Эти техники предположить, что мгновенный расход может быть определен из измерения глубина воды или напор. Водосливы и лотки — самые старые и широко используемые первичные устройства для измерения расхода в открытом канале.

Водосливы работают по принципу канал заставит воду подниматься, создавая высокий уровень (напор) позади барьер.Напор является функцией скорости потока, и, следовательно, скорость потока через устройство. Плотины состоят из вертикальных пластин с острыми гребнями. Вершина пластины могут быть прямыми или зубчатыми. Плотины классифицируются в соответствии с форма выемки. Основные типы: V-образный, прямоугольный и трапециевидный. (Назад к метру Таблица типов)

Лотки обычно используются, когда потери напора должны быть минимальными. минимум, или если текущая жидкость содержит большое количество взвешенных твердых частиц.Лотки предназначены для открытия каналов, как трубки Вентури для закрытых труб. Популярный лотки — это конструкции Паршалла и Палмера-Боулса.

Паршалл лоток состоит из сходящейся по потоку секции, горловины и расходящейся участок ниже по потоку. Стенки лотка вертикальные, дно горловины ровное. наклонен вниз. Потери напора через лотки Паршалла ниже, чем у других типы расходомеров открытого типа.Высокая скорость потока помогает сделать самоочищающийся лоток. Расход можно точно измерить в широком диапазоне условия.

Палмер-Боул лотки имеют трапециевидное горло равномерного поперечного сечения и длиной около равен диаметру трубы, в которой он установлен. Это сравнимо с лоток Паршалла по точности и способности пропускать мусор без очистки. А Основным преимуществом является сравнительная простота установки в существующие круглые трубопроводы, потому что прямоугольная секция подвода не обязательный.

Разряд через плотины и лотки зависит от уровня, поэтому методы измерения уровня должны использоваться с оборудованием для определения расхода. Датчики и Поплавковые агрегаты — самые простые устройства, используемые для этой цели. Разные Также доступны электронные системы измерения, суммирования и записи.

Более поздний разработка заключается в использовании ультразвуковых импульсов для измерения уровня жидкости.Измерения производятся путем посылки звуковых импульсов от датчика на поверхность жидкость и время возврата эха. Схема линеаризации преобразует высота жидкости в расходе. Самописец ленточной диаграммы регистрирует скорость потока, а цифровой сумматор регистрирует общее количество галлонов. Еще один недавно представленный В микропроцессорной системе используются ультразвуковые или поплавковые датчики. Клавиатура с интерактивным жидкокристаллическим дисплеем упрощает программирование, управление и калибровочные задачи.(Назад к метру Таблица типов)

Что такое массовый тепловой расходомер? Каков его принцип работы?

В этой статье дается объяснение теплового массового расходомера и разъясняется принцип работы измерения теплового расхода.

Что такое массовый расходомер?

Sage Paramount

Тепловой массовый расходомер — это точный прибор, который измеряет массовый расход газа. Устройство находит широкое применение во многих отраслях промышленности.

Чем мы можем вам помочь?

Каков принцип работы теплового массового расходомера?

Тепловой массовый расходомер измеряет расход газа на основе концепции конвективной теплопередачи.

Газ проходит мимо нагретого датчика потока, и молекулы газа отводят тепло, датчик охлаждается, и энергия теряется. Щелкните изображение, чтобы загрузить БЕСПЛАТНУЮ электронную книгу — любезно предоставлено Sage Metering.

Расходомеры Sage доступны как в линейных расходомерах, так и в исполнении вставного типа. В любом случае зонд измерителя вставляется в газовый поток трубы, трубы или воздуховода.На конце щупа измерителя расположены два датчика. Эти датчики представляют собой датчики температуры сопротивления (RTD) или термометры сопротивления и измеряют температуру. ТС состоят из прочных платиновых обмоток эталонного качества, покрытых защитной оболочкой из нержавеющей стали 316 или хастеллоя C.

Один из RTD нагревается интегральной схемой и функционирует как датчик потока , а второй RTD действует как эталонный датчик и определяет температуру газа. Собственная схема Sage поддерживает постоянный перегрев между датчиком потока и эталонным датчиком.Когда газ проходит мимо нагретого RTD, протекающие молекулы газа отводят тепло от него, и в результате датчик охлаждается, и энергия теряется. Баланс контура нарушается, и разница температур (ΔT) между нагретым RTD и эталонным RTD изменяется. В течение секунды схема восстанавливает потерянную энергию, нагревая датчик потока для регулировки температуры перегрева.

Электроэнергия, необходимая для поддержания этого перегрева, обозначает сигнал массового расхода.

Каковы преимущества тепловых массовых расходомеров?

• Тепловые расходомеры не имеют движущихся частей, что сокращает объем технического обслуживания и позволяет использовать их в областях с высокими требованиями, включая насыщенный газ.
• Счетчики массы газа рассчитывают массовый расход , а не объемный расход . Они не требуют коррекции температуры или давления, что означает отсутствие дополнительных расходов на покупку и установку другого оборудования.
• Тепловые расходомеры обеспечивают превосходную точность и воспроизводимость в широком диапазоне значений расхода.
• Тепловые расходомеры могут измерять расход в больших трубах.

Также см. Наш пост «9 преимуществ теплового массового расходомера.”

Почему важно измерение массового расхода?

FAQ

Каковы преимущества встроенного расходомера по сравнению со встроенным расходомером?

Существуют две основные конфигурации теплового массового расходомера: линейный и встраиваемый. Оба часто называют интегральными счетчиками.

Какие бывают типы расходомеров?

Типы газовых счетчиков для измерения расхода подразделяются на массовые расходомеры, расходомеры скорости, дифференциального давления и счетчики прямого вытеснения.

Массовый расход против объемного расхода?

При сравнении массового расхода с объемным расходом выявляются некоторые явные преимущества использования тепловых расходомеров перед объемными.

В каком массовом расходе измеряется?

Посмотрите, как единицы измерения массового расхода газа соотносятся с различными типами расходомеров, и узнайте разницу между объемным и массовым расходами.

Вот видео, описывающее принцип и теорию работы теплового расходомера.

Изображение StartupStockPhotos с сайта Pixabay Ультразвуковые расходомеры

Принцип измерения | JLC International

Измерения расхода производятся путем проникновения в трубу ультразвуком. Впоследствии оцениваются разницы во времени, изменения частоты или фазовые сдвиги ультразвуковых сигналов, вызванные текущей жидкостью.

Измерение расхода основано на том принципе, что звуковые волны, распространяющиеся в направлении потока жидкости, требуют меньше времени, чем при движении в противоположном направлении. Разница во времени прохождения ультразвуковых сигналов является показателем скорости потока жидкости.

Поскольку ультразвуковые сигналы могут также проникать через твердые материалы, преобразователи могут быть установлены на внешней стороне трубы.

Быстрые цифровые сигнальные процессоры и сложный анализ сигналов гарантируют надежные результаты измерений даже в сложных условиях, когда ранее выходили из строя ультразвуковые расходомеры.

Транзитный принцип

В расходомерах

для измерения времени прохождения используются два преобразователя, которые действуют как ультразвуковые передатчики и приемники. Преобразователи прикрепляются к внешней стороне закрытой трубы на определенном расстоянии друг от друга. Это расстояние рассчитывается расходомером после ввода в прибор всех параметров трубы и среды.

Режим отражения	Диагональный режим

Преобразователи могут быть установлены в отражательном или диагональном режиме.Этот выбор основан на характеристиках трубы и жидкости.

Расходомер работает путем попеременной передачи и приема импульсов ультразвукового сигнала между двумя преобразователями. Ультразвуковые сигналы сначала передаются в направлении жидкости (1), а затем против потока жидкости (2). Поскольку звуковая энергия в движущейся жидкости переносится быстрее, когда она движется в направлении потока, чем против него, возникнет разница во времени (3) между временем прохождения сигналов. Если жидкость не движется, разница во времени равна нулю, и расходомер покажет нулевой расход.Время прохождения (или время прохождения) сигналов точно измеряется в обоих направлениях потока и рассчитывается разница во времени. Разница во времени ультразвуковых сигналов пропорциональна скорости потока в трубе. Измеренная скорость потока умножается на площадь поперечного сечения трубы; следовательно, можно рассчитать расход жидкости.

Используя метод времени прохождения, точность 1% от измеренного значения может быть достигнута без калибровки процесса.

Доплер — принцип NoiseTrek ™

Для случаев, когда жидкость не является проводящей звук, т.е.е. для жидкостей с очень высоким содержанием твердых или газообразных веществ (> 10% объема) в накладные ультразвуковые расходомеры включен вторичный принцип измерения, называемый Doppler — NoiseTrek ™, аналогичный принципу Доплера.

Режим Doppler — NoiseTrek ™ фактически полагается на частицы или пузырьки газа, текущие с жидкостью, чтобы получить показания расхода.

Ультразвуковые импульсы передаются в жидкость, вызывая сдвиг частоты принимаемого сигнала. Величина сдвига частоты, которая оценивается, пропорциональна скорости потока.

Для работы накладных ультразвуковых расходомеров в доплеровском режиме — NoiseTrek ™ специальные преобразователи не требуются. Подходят как отражающий, так и диагональный метод установки преобразователя. Точность расходомера, работающего в доплеровском режиме — NoiseTrek ™, ниже, чем при работе в транзитном режиме.

Скачать копию для печати

.