Klasyfikacja przepływomierzy

Klasyfikację urządzeń przepływowych można podzielić na: przepływomierze objętościowe, przepływomierze prędkościowe, przepływomierze docelowe, przepływomierze elektromagnetyczne, przepływomierze wirowe, rotametry, przepływomierze różnicy ciśnień, przepływomierze ultradźwiękowe, przepływomierze masowe itp.

1. Rotametr

Przepływomierz pływakowy, znany również jako rotametr, jest rodzajem przepływomierza o zmiennym przekroju. W pionowej rurze stożkowej, która rozszerza się od dołu do góry, grawitacja pływaka o przekroju kołowym jest przenoszona przez siłę hydrodynamiczną, a pływak może się swobodnie unosić i opadać. Porusza się w górę i w dół pod wpływem prędkości przepływu i siły wyporu, a po zrównoważeniu z ciężarem pływaka jest przekazywany na tarczę, aby wskazać natężenie przepływu za pomocą sprzęgła magnetycznego. Rotametry ogólnie dzielą się na szklane i metalowe. Metalowe przepływomierze wirnikowe są najczęściej stosowane w przemyśle. W przypadku mediów korozyjnych o małych średnicach rur zazwyczaj stosuje się szkło. Ze względu na kruchość szkła kluczowym punktem kontrolnym jest również przepływomierz wirnikowy wykonany z metali szlachetnych, takich jak tytan. Istnieje wielu krajowych producentów przepływomierzy wirnikowych, głównie Chengde Kroni (wykorzystujący niemiecką technologię kolońską), Kaifeng Instrument Factory, Chongqing Chuanyi i Changzhou Chengfeng, którzy produkują rotametry. Ze względu na wysoką dokładność i powtarzalność rotametrów, są one powszechnie stosowane do wykrywania przepływu w rurociągach o małych średnicach (≤ 200 mm).

2. Przepływomierz wyporowy

Przepływomierz wyporowy mierzy przepływ objętościowy cieczy poprzez pomiar objętości dozowanej utworzonej pomiędzy obudową a wirnikiem. W zależności od konstrukcji wirnika, przepływomierze wyporowe obejmują przepływomierze z kołem pasowym, zgarniaczem, przekładnią eliptyczną itp. Przepływomierze wyporowe charakteryzują się wysoką dokładnością pomiaru, niektóre nawet do 0,2%; prostą i niezawodną konstrukcją; szerokim zastosowaniem; odpornością na wysokie temperatury i ciśnienia; niskimi warunkami instalacji. Są szeroko stosowane w pomiarach ropy naftowej i innych produktów ropopochodnych. Jednak ze względu na napęd zębaty, to właśnie rurociąg stanowi największe ukryte zagrożenie. Konieczna jest instalacja filtra przed urządzeniem, którego żywotność jest ograniczona i który często wymaga konserwacji. Główne krajowe zakłady produkcyjne to: Kaifeng Instrument Factory, Anhui Instrument Factory itp.

3. Przepływomierz różnicowy ciśnień

Przepływomierz różnicowy to urządzenie pomiarowe o długiej historii użytkowania i kompletnych danych eksperymentalnych. Jest to przepływomierz, który mierzy różnicę ciśnień statycznych generowaną przez ciecz przepływającą przez dławik, aby wyświetlić natężenie przepływu. Najprostsza konfiguracja składa się z dławika, przewodu sygnałowego różnicy ciśnień i manometru różnicy ciśnień. Najczęściej stosowanym urządzeniem dławiącym w przemyśle jest „standardowe urządzenie dławiące”, które zostało znormalizowane. Na przykład standardowa kryza, dysza, dysza Venturiego, rurka Venturiego. Obecnie dławiki, a zwłaszcza pomiar przepływu przez dysze, zmierzają w kierunku integracji, a precyzyjny przetwornik różnicy ciśnień i kompensacja temperatury są zintegrowane z dyszą, co znacznie poprawia dokładność. Technologia rurki Pitota może być wykorzystana do kalibracji dławika online. Obecnie w pomiarach przemysłowych stosuje się również niektóre niestandardowe urządzenia dławiące, takie jak kryzy dwuprzepływowe, kryzy okrągłe, kryzy pierścieniowe itp. Przepływomierze te zazwyczaj wymagają kalibracji rzeczywistego przepływu. Konstrukcja standardowego urządzenia dławiącego jest stosunkowo prosta, ale ze względu na stosunkowo wysokie wymagania dotyczące tolerancji wymiarowej, kształtu i położenia, technologia przetwarzania jest stosunkowo trudna. Biorąc za przykład standardową płytę dławiącą, jest to ultracienka część o kształcie płytki, podatna na odkształcenia podczas obróbki, a większe płyty dławiące są również podatne na odkształcenia podczas użytkowania, co wpływa na dokładność. Otwór ciśnieniowy urządzenia dławiącego zazwyczaj nie jest zbyt duży i ulegnie odkształceniu podczas użytkowania, co wpłynie na dokładność pomiaru. Standardowa płyta dławiąca będzie zużywać elementy konstrukcyjne związane z pomiarem (takie jak kąty ostre) z powodu tarcia cieczy o nią podczas użytkowania, co obniży dokładność pomiaru.

Chociaż rozwój przepływomierzy różnicy ciśnień jest stosunkowo wczesny, to jednak wraz z ciągłym udoskonalaniem i rozwojem innych form przepływomierzy oraz ciągłym ulepszaniem wymagań dotyczących pomiaru przepływu w rozwoju przemysłowym, pozycja przepływomierzy różnicy ciśnień w pomiarach przemysłowych została częściowo zastąpiona zaawansowanymi, wysoce precyzyjnymi i wygodnymi przepływomierzami.

4. Przepływomierz elektromagnetyczny

Przepływomierz elektromagnetyczny został opracowany w oparciu o zasadę indukcji elektromagnetycznej Faradaya w celu pomiaru przepływu objętościowego cieczy przewodzącej. Zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej Faradaya, gdy przewodnik przecina linię pola magnetycznego w polu magnetycznym, w przewodniku powstaje napięcie indukowane. Wartość siły elektromotorycznej jest zgodna z wartością przewodnika. W polu magnetycznym prędkość ruchu prostopadłego do pola magnetycznego jest proporcjonalna, a następnie, w zależności od średnicy rury i różnicy ciśnień w ośrodku, jest ona przekształcana na natężenie przepływu.

Przepływomierz elektromagnetyczny i zasady doboru: 1) Mierzona ciecz musi być cieczą przewodzącą lub zawiesiną; 2) Kaliber i zakres, najlepiej, aby zakres normalny wynosił ponad połowę pełnego zakresu, a natężenie przepływu wynosiło od 2 do 4 metrów; 3) Ciśnienie robocze musi być mniejsze niż opór ciśnieniowy przepływomierza; 4) W zależności od temperatury i rodzaju mediów korozyjnych należy stosować różne materiały wykładzin i elektrod.

Dokładność pomiaru przepływomierza elektromagnetycznego opiera się na sytuacji, w której ciecz wypełnia rurę, a problem pomiaru powietrza w rurze nie został jeszcze dobrze rozwiązany.

Zalety przepływomierzy elektromagnetycznych: Brak elementu dławiącego, co zapewnia niewielkie straty ciśnienia i mniejsze zużycie energii. Pomiar jest zależny jedynie od średniej prędkości mierzonego płynu, a zakres pomiarowy jest szeroki; pomiar innych mediów jest możliwy tylko po kalibracji wodnej, bez korekcji. Przepływomierze te są szczególnie odpowiednie do stosowania jako urządzenia pomiarowe do celów rozliczeniowych. Dzięki ciągłemu doskonaleniu technologii i materiałów procesowych, ciągłej poprawie stabilności, liniowości, dokładności i żywotności oraz ciągłemu zwiększaniu średnic rur, pomiar mediów dwufazowych ciało stałe-ciecz wykorzystuje wymienne elektrody i elektrody skrobakowe, co rozwiązuje ten problem. Wysokie ciśnienie (32MPA), odporność na korozję (wyściółka antykwasowa i alkaliczna), problemy z pomiarem medium, a także ciągłe rozszerzanie kalibru (do kalibru 3200MM), ciągłe zwiększanie żywotności (zwykle ponad 10 lat) sprawiają, że przepływomierze elektromagnetyczne są coraz szerzej stosowane, ich koszt również został obniżony, ale ogólna cena, zwłaszcza cena rur o dużych średnicach, jest nadal wysoka, dlatego zajmują ważne miejsce przy zakupie przepływomierzy.

5. Przepływomierz ultradźwiękowy

Przepływomierz ultradźwiękowy to nowy typ przyrządu do pomiaru przepływu, opracowany współcześnie. Dopóki przepływomierz ultradźwiękowy może mierzyć przepływ cieczy przenoszącej dźwięk, może on mierzyć przepływ cieczy o dużej lepkości, cieczy nieprzewodzących lub gazów, a jego pomiar odbywa się zgodnie z zasadą: prędkość propagacji fal ultradźwiękowych w cieczy zmienia się wraz z natężeniem przepływu mierzonej cieczy. Obecnie, wysokiej precyzji przepływomierze ultradźwiękowe są nadal produkowane przez zagraniczne marki, takie jak japońska Fuji i amerykańska Kanglechuang; krajowi producenci przepływomierzy ultradźwiękowych to głównie: Tangshan Meilun, Dalian Xianchao, Wuhan Tailong i tak dalej.

Przepływomierze ultradźwiękowe zazwyczaj nie są używane do pomiaru rozpływu cieczy, a produkcja nie może zostać zatrzymana w celu wymiany w przypadku uszkodzenia punktu pomiarowego na miejscu. Są one często stosowane w sytuacjach, gdy do sterowania produkcją wymagane są parametry testowe. Największą zaletą przepływomierzy ultradźwiękowych jest to, że można je wykorzystać do pomiaru przepływu cieczy o dużej średnicy (średnice rurociągów powyżej 2 metrów). Nawet jeśli niektóre punkty pomiarowe są wykorzystywane do pomiaru rozpływu cieczy, zastosowanie precyzyjnych przepływomierzy ultradźwiękowych pozwala obniżyć koszty i ograniczyć konserwację.

6. Przepływomierz masowy

Po latach badań, przepływomierz masowy z rurą w kształcie litery U został po raz pierwszy wprowadzony na rynek przez amerykańską firmę MICRO-MOTION w 1977 roku. Po wprowadzeniu na rynek przepływomierz ten wykazał swoją dużą żywotność. Jego zaletą jest to, że sygnał przepływu masowego można uzyskać bezpośrednio, bez wpływu parametrów fizycznych. Dokładność wynosi ± 0,4% wartości mierzonej, a niektóre mogą osiągnąć 0,2%. Może mierzyć szeroką gamę gazów, cieczy i zawiesin. Szczególnie nadaje się do pomiaru skroplonego gazu ziemnego i skroplonego gazu ziemnego z wysokiej jakości mediami handlowymi. Przepływomierz elektromagnetyczny jest niewystarczający; ponieważ nie jest on zależny od rozkładu prędkości przepływu po stronie wlotowej, nie ma potrzeby stosowania bezpośrednich odcinków rur z przodu i z tyłu przepływomierza. Wadą jest to, że przepływomierz masowy charakteryzuje się wysoką dokładnością przetwarzania i zazwyczaj ma ciężką podstawę, co powoduje jego koszt. Ponieważ jest podatny na drgania zewnętrzne, a dokładność ulega obniżeniu, należy zwrócić uwagę na wybór miejsca i metody jego montażu.

7. Przepływomierz wirowy

Przepływomierz wirowy, znany również jako przepływomierz wirowy, to produkt, który pojawił się dopiero pod koniec lat 70. XX wieku. Od momentu wprowadzenia na rynek cieszył się popularnością i był szeroko stosowany do pomiaru cieczy, gazów, pary wodnej i innych mediów. Przepływomierz wirowy to przepływomierz prędkościowy. Sygnał wyjściowy jest sygnałem częstotliwości impulsów lub standardowym sygnałem prądowym proporcjonalnym do natężenia przepływu i nie jest zależny od temperatury, ciśnienia, składu, lepkości ani gęstości cieczy. Konstrukcja jest prosta, nie ma ruchomych części, a element detekcyjny nie styka się z mierzoną cieczą. Przepływomierz charakteryzuje się wysoką dokładnością i długą żywotnością. Wadą jest konieczność montażu na prostym odcinku rury, a typ standardowy nie jest dobrze odporny na drgania i wysokie temperatury. Przepływomierz wirowy występuje w wersji piezoelektrycznej i pojemnościowej. Ta druga ma zalety w zakresie odporności na temperaturę i drgania, ale jest droższa i jest powszechnie stosowana do pomiaru pary przegrzanej.

8. Przepływomierz docelowy

Zasada pomiaru: Gdy medium przepływa przez rurę pomiarową, różnica ciśnień między jego własną energią kinetyczną a płytką pomiarową powoduje lekkie przesunięcie płytki pomiarowej, a powstająca siła jest proporcjonalna do natężenia przepływu. Urządzenie może mierzyć bardzo małe przepływy i bardzo niskie natężenia przepływu (0–0,08 m/s), a dokładność pomiaru sięga 0,2%.