Fabricants de caudalímetres: Guia per seleccionar els caudalímetres líquids més comuns

Com a fabricant de comptadors de cabal, tenim casos en producció industrial, subministrament d'aigua municipal, indústries energètiques i químiques, etc. A continuació es presenta un resum de la guia de compra de caudalímetres:

Mesurar amb precisió el cabal de líquids és crucial per garantir l'eficiència de la producció, el control de costos i la seguretat. Els caudalímetres de turbines, els caudalímetres electromagnètics, els caudalímetres ultrasònics i els caudalímetres de vòrtex són els quatre dispositius de mesura de cabal més utilitzats en el sector dels líquids. Cada un es basa en un principi de funcionament únic, resultant en avantatges de rendiment i àmbits d'aplicació diferenciats.

Anàlisi de les característiques principals dels 1,4 caudalímetres líquids més habituals

(1) Cabussímetre

1.1 Situacions d'ús

Els caudalímetres de turbina, amb les seves avantatges de mesurament d'alta precisió, s'utilitzen àmpliament en aplicacions de líquids nets que requereixen una gran exactitud en la mesura del cabal. Això inclou la mesura de l'entrega d'olis refinats com l'oli lleuger i el gasoil a la indústria petroquímica, l'ompliment i mesurament de líquids estèrils com aigua purificada i llet a la indústria alimentària i begudes, i la mesura precisa de l'entrega de medicaments líquids a la indústria farmacèutica. També s'utilitzen àmpliament per monitoritzar el flux de medis lubrificants com l'oli lubricant i l'oli hidràulic en sistemes industrials de refrigeració, i són especialment adequats per a líquids de viscositat mitjana o baixa i sense impureses.

1.2 Avantatges

Alta precisió de mesurament : Dins del rang de cabal nominal, la precisió normalment pot arribar al ±0,2%~±1,0%. És un dels tipus més precisos de mesurament de cabal de líquid actuals i pot satisfer les necessitats de mesuraments d'alta precisió.

Velocitat de resposta ràpida : Les pales de la turbina són molt sensibles als canvis de flux i poden captar ràpidament les fluctuacions instantànies del flux, fet que les fa adequades per a escenaris dinàmics que requereixen un seguiment en temps real dels canvis de flux.

Estructura compacta i fàcil instal·lació : És relativament petit de mida i lleuger, necessita menys espai d'instal·lació i admet mètodes d'instal·lació flexibles. Es pot connectar mitjançant flanges, pinces o rosca per adaptar-se a diferents distribucions de canonades.

Baixa pèrdua de pressió : En condicions normals de cabal, la pèrdua de pressió del fluid quan passa pel caudalímetre de turbina és relativament petita i no afecta gaire l'equilibri de pressió de tot el sistema de canonades.

1.3 Desavantatges

Altes exigències quant a la neteja del medi : Les pales de la turbina es poden desgastar o encallar fàcilment degut a impureses i partícules presents al medi, cosa que provoca una reducció de la precisió de mesura o fins i tot danys en l'equip; per tant, cal instal·lar dispositius de filtratge rigorosos.

Fortament afectat per la viscositat del medi : En la mesura de líquids d'alta viscositat, la viscositat del líquid reduirà la velocitat de les pales de la turbina, resultant en mesures més baixes.

Sensible al desgast mecànic : Les pales de la turbina i els coixinets estan en contacte mecànic, cosa que provocarà desgast després d’un ús prolongat. Es requereix manteniment i substitució regulars, i la vida útil és relativament curta.

(2)Medidor de flux electromagnètic

2.1 Situacions d’ús

Els caudalímetres electromagnètics funcionen segons el principi de la inducció electromagnètica i no es veuen afectats per paràmetres físics com la densitat, la viscositat ni la temperatura del medi. Són adequats per mesurar líquids conductors i s'utilitzen àmpliament en el tractament d'aigües residuals municipals, en la mesura de l'abocament d'aigües residuals industrials, en el control del transport a la indústria química de líquids corrosius com solucions àcides, alcalines i sals, i en la mesura de cabal a la indústria metal·lúrgica de líquids que contenen partícules sòlides, com fangs i barreges. També tenen un bon rendiment a la indústria alimentària per mesurar líquids conductors viscosos com salses i xarops.

2.2 Avantatges

Gran adaptabilitat al medi : Sempre que la conductivitat del medi sigui ≤20 μS/cm, es pot aconseguir una mesura precisa independentment dels canvis en la seva viscositat i densitat. Pot mesurar fluids que contenen partícules, matèria suspesa i fins i tot fluids corrosius com fang i barreja.

Precisió estable de la mesura : Dins del rang de mesurament, la precisió pot arribar a ±0,5 % ~ ±1,0 %, i és menys afectada pels canvis de cabal.

Sense desgast mecànic i llarga vida útil : No hi ha parts mòbils al tub de mesurament, i la mesura s'aconsegueix únicament mitjançant inducció electromagnètica, el que evita el desgast mecànic i redueix els costos de manteniment.

Pèrdua de pressió mínima : La paret interna del tub de mesurament és llisa, i quan el fluid passa per ell gairebé no hi ha pèrdua de pressió. És adequat per a sistemes amb requisits estrictes sobre la pèrdua de pressió en canonades.

Mesura de flux invers possible : Amb capacitat de mesurament bidireccional, pot capturar amb precisió el flux cap endavant i cap enrere dels líquids, cosa que el fa adequat per a escenaris on cal monitoritzar el reflux del fluid.

2.3 Desavantatges

Incapaç de mesurar líquids no conductors : Els líquids amb una conductivitat ≤20 μS/cm (com ara gasolina, gasoil, alcohol, aigua pura, etc.) no es poden mesurar eficaçment, la qual cosa representa la seva limitació d'aplicació més important.

Afectat per interferències electromagnètiques externes : Si hi ha camps magnètics forts o fonts d'interferència de freqüència elevada (com motors grans o transformadors) a l'entorn d'instal·lació, s'afectarà la precisió de mesura i caldrà prendre mesures de protecció.

(3)Medidor de flux ultrasònic

3.1 Escenaris d'ús

Els cabalímetres ultrasònics utilitzen un mètode de mesura sense contacte, eliminant la necessitat de contacte directe amb el medi. Aquests comptadors són adequats per a una varietat d'escenaris complexos, com ara el control del cabal en canonades de gran diàmetre en sistemes municipals d'aigua i calefacció, la mesura del cabal de líquids inflamables, explosius i corrosius en la indústria petroquímica, i la mesura de líquids sanitaris en les indústries alimentària i farmacèutica. A més, ofereixen una avantatge significativa en projectes de renovació de cabal en canonades antigues, ja que es poden instal·lar sense tallar la tuberia.

3.2 Avantatges

Mesura sense contacte, altament adaptable : El sensor s'instal·la a la paret exterior de la canonada i no necessita entrar en contacte amb el medi, evitant així el problema de la corrosió del medi ni la contaminació del sensor. Pot mesurar líquids inflamables, explosius, altament tòxics, altament corrosius i altres líquids especials.

Instal·lació fàcil sense afectar el funcionament de la canonada : la instal·lació es pot completar sense tallar la canonada ni aturar la producció. És especialment adequat per a la reforma de la monitorització de cabal en canonades velles o de gran diàmetre que no poden aturar-se.

3.3 Desavantatges

Afectat en gran mesura per les condicions de la canonada : l'escorça, la corrosió i la ferrugine a la paret interior de la canonada faran que el senyal de reflexió ultrasònica s'afebleixi, afectant la precisió de la mesura; alguns materials de canonada poden influir en la mesura.

Està significativament afectat per les característiques del medi : si el medi conté un gran nombre de bombolles i partícules en suspensió, provocarà dispersió ultrasònica i augmentarà l'error de mesura; la precisió de mesura dels líquids d'alta viscositat també disminuirà.

La precisió de mesura és relativament baixa : la precisió dels caudalímetres ultrasònics convencionals és de ±1 % ~ ±1,5 %, que és inferior a la dels caudalímetres de turbina i als caudalímetres electromagnètics, i és difícil que satisfaci les necessitats de mesures d'alta precisió.

Adaptabilitat ambiental limitada : en ambients de temperatura elevada, alta humitat i fortes vibracions, la estabilitat del sensor disminuirà, i caldran mesures protectores addicionals.

(4) Medidor de flux de vortex

4.1 Situacions d'ús

Els caudalímetres de vòrtex funcionen segons el principi de Karman i són adequats per mesurar líquids nets dins d'un cert rang del nombre de Reynolds. S'utilitzen àmpliament per monitoritzar el cabal d'aigua de refredament en sistemes industrials de refrigeració, per mesurar l'entrega de líquids de baixa a mitjana viscositat com solvents i reactius en la indústria química, i per mesurar el flux de líquids com oli lleuger i oli tèrmic en la indústria energètica. També s'utilitzen àmpliament per monitoritzar el cabal d'aigua freda i calenta en sistemes de climatització, i són especialment adequats per mesurar líquids a velocitats mitjanes o altes.

4.2 Avantatges

Estructura senzilla i alta fiabilitat : Només hi ha un generador de vòrtex al tub de mesura, no té peces mòbils, baix risc de fallada mecànica, cost de manteniment reduït i llarga vida útil.

Pèrdua de pressió moderada : En comparació amb el caudalímetre de turbina, la pèrdua de pressió és lleugerament més elevada, però inferior a la del caudalímetre d'estrangulament, i té un impacte reduït sobre la pressió del sistema de canonades.

Alta temperatura de mesurament : Pot mesurar medis a alta temperatura i pot suportar fins a 350° per a medis a alta temperatura.

4.3 Desavantatges

Hi ha certs requisits pel que fa a la netedesa del medi : si el generador de vòrtex queda adherit o bloquejat per impureses o partícules presents al medi, afectarà l'estabilitat de la generació de vòrtex i augmentarà l'error de mesurament. Per tant, no és adequat per a líquids que continguin una gran quantitat de partícules en suspensió.

Fortament afectat per flux baix : quan la velocitat del líquid és baixa, és difícil formar una carrer de vòrtex de Karman estable, la precisió de mesurament es reduirà significativament o fins i tot pot deixar de funcionar correctament; per tant, hi ha un requisit de cabal mínim.

Baixa capacitat antivibracions les vibracions externes poden interferir fàcilment amb la freqüència del carrer de vòrtex, provocant mesures incorrectes. Per tant, s'ha d'instal·lar en un entorn amb menys vibracions o equipat amb un dispositiu de compensació de vibracions.

2.4 Tipus de comparació de paràmetres clau del comptador de cabal i anàlisi d'adaptabilitat

(1) Comparació dels paràmetres clau

Tipus de paràmetre	cabussímetre	Medidor de flux electromagnètic	Medidor de flux ultrasònic	Medidor de flux de vortex
Precisió de mesura	±0.2%~±1.0%	±0.5%~±1.0%	±1%~±1.5%	±1%~±2.5%
Requisits de conductivitat dielèctrica	Sense requisits	≤20 us/cm	Sense requisits	Sense requisits
Requisits de neteja del medi	Alts (necessita filtració)	Baixos (pot contenir partícules)	Alt (la matèria particulada afecta la precisió)	Alt (evitar l'adhesió d'impureses)
Pèrdua de pressió	Petit	Molt petita	cap	Petit
Costos de manteniment	Alt (requereix substitució regular de fulles/rodaments)	Baix	Baix	Baix

(2) Anàlisi d'adequació segons escenaris

A partir de la comparació dels paràmetres anteriors i de les característiques de rendiment de cada mesurador de cabal, l'adaptabilitat en diferents escenaris es pot dividir en tres nivells: "molt adaptable", "generalment adaptable" i "inadequat". L'adaptabilitat específica és la següent:

2.1 Escenaris de mesurament de líquids nets amb alta precisió (com ara ompliment d'oli acabat i distribució de medicaments líquids)

2.1.1 Molt adaptable: Mesurador de cabal tipus turbina. La seva alta precisió de ±0,2% a ±1,0% i la seva elevada repetitivitat poden satisfer les necessitats de mesura, i presenta una excel·lent estabilitat en líquids nets i de baixa viscositat.

2.1.2 Adaptació general: El mesurador de cabal electromagnètic requereix que el líquid sigui conductor i té una precisió que compleix els requisits. És de mida gran i no és efectiu per a líquids no conductors.

2.1.3 Incompatibilitat: Els caudalímetres ultrasònics tenen una precisió insuficient i els caudalímetres de vòrtex presenten una mala estabilitat a baixos cabals.

2.2 Escenaris de mesurament de líquids corrosius o que contenen partícules (com ara solucions àcides i alcalines químiques, tractament d'aigües residuals)

2.2.1 Alta adaptabilitat: Els caudalímetres electromagnètics són resistents a la corrosió i poden adaptar-se a medis que contenen partícules.

2.2.2 Adaptació general: El caudalímetre ultrasònic, la mesura sense contacte pot evitar la corrosió, però la precisió disminueix quan hi ha moltes bombolles o partícules.

2.2.3 Incompatibles: Els caudalímetres de turbina són propensos a la corrosió i al bloqueig, i els caudalímetres de vòrtex són propensos a l'adherència d'impureses.

2.3 Escenaris de canonades de gran diàmetre o reforma de canonades velles (com ara sistemes municipals de subministrament d'aigua i calefacció)

2.3.1 Alta adaptabilitat: Caudalímetres ultrasònics. La instal·lació sense contacte no requereix tallar la canonada i és adequada per a canonades de gran diàmetre; els caudalímetres electromagnètics poden inserir-se.

2.3.2 Adaptació general: El caudalímetre electromagnètic té una alta precisió però requereix tallar la canonada per a la instal·lació, fet que dificulta la modificació.

2.3.3 Incompatible: Els caudalímetres de turbina s'utilitzen en canonades de petit diàmetre i no són adequats per a diàmetres superiors a DN200. Els caudalímetres de vòrtex no són adequats per a canonades amb diàmetres superiors a DN300.

3. La lògica central de decisió en la selecció del caudalímetre

En aplicacions pràctiques, la selecció de caudalímetres ha de seguir el principi de "prioritat d'escenari i coincidència de paràmetres". Els passos concrets de presa de decisions són els següents:

3.1 Identificar les característiques del medi : En primer lloc, determineu la conductivitat del líquid (si és conductor o no), la netedesa (contaminació) i la viscositat (alta/mitjana/baixa viscositat). Això és clau per eliminar els fluxòmetres incompatibles. Per exemple, els líquids no conductors s'han d'excloure directament dels fluxòmetres electromagnètics, mentre que els líquids que contenen grans quantitats de partícules s'han d'excloure dels fluxòmetres de turbina.

3.2 Requisits de precisió de mesurament : Per a escenaris d'alta precisió com el liquidament comercial i el farciment de precisió, es prefereixen els fluxòmetres de turbina o els fluxòmetres electromagnètics; per a escenaris de precisió mitjana o baixa com el control rutinari i el control de processos, es poden seleccionar els fluxòmetres de vòrtex o els fluxòmetres ultrasònics.

3.3 Condicions de la canonada i ambientals : Segons el diàmetre de la canonada, es dóna prioritat als caudalímetres ultrasònics per a canonades superiors a DN200, i als caudalímetres de turbina i ultrasònics per a instal·lacions en espais reduïts; vibració/temperatura ambiental: evitar triar caudalímetres de vòrtex en casos de grans vibracions, i triar caudalímetres de vòrtex en ambients de alta temperatura.

4. Recomanacions del fabricant de caudalímetres

Els caudalímetres de turbina, electromagnètics, ultrasònics i de vòrtex tenen cadascun els seus punts forts i febles en aplicacions de flux de líquids, i no existeix un caudalímetre "universal". Assolir una mesura de cabal precisa, estable i eficient requereix una avaluació completa basada en les característiques del medi, els requisits de mesura, l'entorn de la canonada i el pressupost disponible.