Классификация расходомеров включает следующие типы: объемные расходомеры, скоростные расходомеры, расходомеры с мишенью, электромагнитные расходомеры, вихревые расходомеры, ротаметры, дифференциальные расходомеры, ультразвуковые расходомеры, массовые расходомеры и др.
1. Ротаметр
Поплавковый расходомер, также известный как ротаметр, представляет собой разновидность расходомера с переменным диаметром пор. В вертикальной конусообразной трубке, расширяющейся снизу вверх, сила тяжести поплавка круглого сечения компенсируется гидродинамической силой, и поплавок может свободно подниматься и опускаться в конусе. Он движется вверх и вниз под действием скорости потока и плавучести, и после уравновешивания с весом поплавка показания передаются на циферблат для индикации расхода через магнитную муфту. Обычно делятся на стеклянные и металлические ротаметры. Металлические роторные расходомеры наиболее распространены в промышленности. Для агрессивных сред с малым диаметром труб обычно используются стеклянные. Из-за хрупкости стекла ключевым элементом управления также являются роторные расходомеры из драгоценных металлов, таких как титан. Существует множество отечественных производителей роторных расходомеров, в основном это Chengde Kroni (использующий немецкую технологию Cologne), Kaifeng Instrument Factory, Chongqing Chuanyi и Changzhou Chengfeng, которые производят ротаметры. Благодаря высокой точности и воспроизводимости ротаметров, они широко используются для измерения расхода в трубах малого диаметра (≤ 200 мм).
2. Расходомер объемного вытеснения
Объемный расходомер измеряет объемный расход жидкости путем измерения объема, образующегося между корпусом и ротором. В зависимости от конструкции ротора объемные расходомеры подразделяются на расходомеры с вращающимся ротором, скребкового типа, эллиптического зубчатого типа и т.д. Объемные расходомеры характеризуются высокой точностью измерения, иногда до 0,2%; простой и надежной конструкцией; широкой областью применения; высокой термостойкостью и устойчивостью к высокому давлению; низкими требованиями к условиям установки. Они широко используются для измерения расхода сырой нефти и других нефтепродуктов. Однако из-за зубчатой передачи, большая часть трубопровода представляет собой скрытую опасность. Перед оборудованием необходимо устанавливать фильтр, который имеет ограниченный срок службы и часто требует технического обслуживания. Основные отечественные производители: Кайфэнский приборостроительный завод, Аньхойский приборостроительный завод и др.
3. Расходомер дифференциального давления
Дифференциальный расходомер — это измерительное устройство с долгой историей применения и полными экспериментальными данными. Это расходомер, измеряющий разность статических давлений, создаваемую жидкостью, протекающей через дроссельное устройство, для отображения расхода. Самая простая конфигурация состоит из дроссельного устройства, канала передачи сигнала дифференциального давления и манометра дифференциального давления. Наиболее распространенным в промышленности является «стандартный дроссельный механизм», прошедший стандартизацию. Например, стандартное диафрагменное отверстие, сопло, сопло Вентури, трубка Вентури. В настоящее время дроссельные устройства, особенно измерение расхода через сопло, движутся в сторону интеграции, и высокоточный датчик дифференциального давления и температурная компенсация интегрированы с соплом, что значительно повышает точность. Технология трубки Пито может использоваться для онлайн-калибровки дроссельного устройства. В настоящее время в промышленных измерениях также используются некоторые нестандартные дроссельные устройства, такие как двойные диафрагмы, круглые диафрагмы, кольцевые диафрагмы и т. д. Эти расходомеры, как правило, требуют калибровки по реальному расходу. Конструкция стандартного дроссельного устройства относительно проста, но из-за относительно высоких требований к допускам на размеры, форму и положение, технология его обработки довольно сложна. В качестве примера рассмотрим стандартную диафрагму: это ультратонкая пластинчатая деталь, склонная к деформации в процессе обработки, а диафрагмы большего размера также подвержены деформации во время эксплуатации, что влияет на точность. Отверстие для измерения давления в дроссельном устройстве обычно не слишком велико, и оно деформируется во время эксплуатации, что влияет на точность измерения. Стандартная диафрагма изнашивается из-за трения жидкости о её элементы, связанные с измерением (например, острые углы), что снижает точность измерения.
Несмотря на то, что разработка расходомеров с дифференциальным давлением началась сравнительно недавно, с непрерывным совершенствованием и развитием других типов расходомеров, а также с постоянным повышением требований к измерению расхода в промышленности, место расходомеров с дифференциальным давлением в промышленных измерениях частично заняли более совершенные, высокоточные и удобные расходомеры.
4. Электромагнитный расходомер
Разработан электромагнитный расходомер, основанный на принципе электромагнитной индукции Фарадея, для измерения объемного расхода проводящей жидкости. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, когда проводник пересекает линию магнитного поля в магнитном поле, в проводнике генерируется индуцированное напряжение. Величина электродвижущей силы соответствует величине электродвижущей силы проводника. В магнитном поле скорость движения, перпендикулярная магнитному полю, пропорциональна, и затем, в зависимости от диаметра трубы и разности сред, она преобразуется в расход.
Принципы выбора электромагнитного расходомера: 1) Измеряемая жидкость должна быть проводящей или представлять собой суспензию; 2) Калибр и диапазон измерений, предпочтительно, чтобы нормальный диапазон составлял более половины полного диапазона, а расход составлял от 2 до 4 метров; 3) Рабочее давление должно быть меньше сопротивления расходомера; 4) Для разных температур и агрессивных сред следует использовать разные материалы футеровки и электродов.
Точность измерения электромагнитного расходомера зависит от ситуации, когда труба заполнена жидкостью, а проблема измерения наличия воздуха в трубе до сих пор не решена должным образом.
Преимущества электромагнитных расходомеров: Отсутствие дросселирующей части, поэтому потери давления невелики, а энергопотребление снижено. Измерение основано только на средней скорости измеряемой жидкости, диапазон измерений широк; другие среды можно измерять только после калибровки по воде, без коррекции, что делает их наиболее подходящими для использования в качестве измерительного устройства для осаждения. Благодаря постоянному совершенствованию технологий и технологических материалов, постоянному улучшению стабильности, линейности, точности и срока службы, а также постоянному расширению диаметров труб, для измерения твердожидкостных двухфазных сред используются сменные электроды и скребковые электроды, что решает проблему. Электромагнитные расходомеры все шире используются, несмотря на высокое давление (32 МПа), коррозионную стойкость (антикислотное и щелочное покрытие), а также постоянно расширяющийся диапазон диаметров труб (до 3200 мм) и увеличивающийся срок службы (обычно более 10 лет). При этом их стоимость снижается, но общая цена, особенно для труб большого диаметра, остается высокой, поэтому они занимают важное место среди приобретаемых расходомеров.
5. Ультразвуковой расходомер
Ультразвуковой расходомер — это новый тип измерительного прибора, разработанный в современную эпоху. Он предназначен для измерения расхода жидкостей, способных передавать звук; ультразвуковой расходомер может измерять расход высоковязких жидкостей, непроводящих жидкостей или газов, а принцип измерения расхода основан на следующем: скорость распространения ультразвуковых волн в жидкости изменяется в зависимости от расхода измеряемой жидкости. В настоящее время высокоточные ультразвуковые расходомеры по-прежнему выпускаются зарубежными производителями, такими как японская Fuji и американская Kanglechuang; к отечественным производителям ультразвуковых расходомеров относятся, в основном, Tangshan Meilun, Dalian Xianchao, Wuhan Tailong и другие.
Ультразвуковые расходомеры, как правило, не используются в качестве приборов для измерения расхода при отстаивании, и производство нельзя остановить для замены в случае повреждения точки измерения на месте. Они часто используются в ситуациях, когда необходимы параметры тестирования для контроля производства. Главное преимущество ультразвуковых расходомеров заключается в том, что они используются для измерения расхода в трубах большого диаметра (более 2 метров). Даже если некоторые точки измерения используются для отстаивания, применение высокоточных ультразвуковых расходомеров позволяет сэкономить средства и сократить затраты на техническое обслуживание.
6. Расходомер
После многолетних исследований в 1977 году американская компания MICRO-MOTION впервые представила U-образный трубчатый расходомер. С момента появления на рынке этот расходомер продемонстрировал свою высокую эффективность. Его преимущество заключается в том, что сигнал массового расхода можно получить напрямую, и он не подвержен влиянию физических параметров, точность составляет ± 0,4% от измеренного значения, а в некоторых случаях может достигать 0,2%. Он может измерять широкий спектр газов, жидкостей и суспензий. Особенно подходит для измерения сжиженного нефтяного газа и сжиженного природного газа с высокой удельной проводимостью, поскольку не является достаточной заменой электромагнитному расходомеру, так как не подвержен влиянию распределения скорости потока на входе, и нет необходимости в прямых трубных секциях спереди и сзади расходомера. Недостатком является высокая точность измерения, но обычно тяжелый корпус, что делает расходомер дорогим; поскольку он легко подвержен влиянию внешних вибраций, и точность снижается, следует внимательно выбирать место и способ его установки.
7. Вихревой расходомер
Вихревой расходомер, также известный как вихревой расходомер, — это устройство, появившееся лишь в конце 1970-х годов. С момента выхода на рынок он пользуется популярностью и широко используется для измерения расхода жидкостей, газов, пара и других сред. Вихревой расходомер — это скоростной расходомер. Выходной сигнал представляет собой импульсный сигнал или стандартный токовый сигнал, пропорциональный расходу, и не зависит от температуры, давления, состава, вязкости и плотности жидкости. Конструкция проста, отсутствуют движущиеся части, а измерительный элемент не касается измеряемой жидкости. Он обладает высокой точностью и длительным сроком службы. Недостатком является необходимость наличия определенного прямого участка трубы при установке, а также отсутствие у обычных типов хорошей защиты от вибрации и высоких температур. Существуют пьезоэлектрические и емкостные вихревые расходомеры. Последний имеет преимущества в термостойкости и виброустойчивости, но он дороже и обычно используется для измерения перегретого пара.
8. Целевой расходомер
Принцип измерения: Когда среда течет в измерительной трубке, разница давлений между ее собственной кинетической энергией и целевой пластиной вызывает небольшое смещение целевой пластины, а результирующая сила пропорциональна расходу. Это позволяет измерять сверхмалые потоки, сверхнизкие скорости потока (0–0,08 м/с), с точностью до 0,2%.
Дата публикации: 07.04.2021