Produttori di flussimetri: Guida alla selezione dei più comuni flussimetri per liquidi

Come produttore di contatori del flusso, abbiamo casi applicativi nella produzione industriale, nell'erogazione idrica municipale, nei settori energetico e chimico, ecc. Di seguito una sintesi della guida all'acquisto dei flussimetri:

La misurazione accurata della portata dei liquidi è fondamentale per garantire efficienza produttiva, controllo dei costi e sicurezza. I flussimetri a turbina, i flussimetri elettromagnetici, i flussimetri ad ultrasuoni e i flussimetri a vortice sono i quattro dispositivi di misurazione del flusso più utilizzati nel settore dei liquidi. Ognuno si basa su un principio di funzionamento specifico, con conseguenti vantaggi prestazionali differenziati e ambiti applicativi distinti.

Analisi delle caratteristiche principali dei 1,4 flussimetri per liquidi più diffusi

(1) Misuratore di flusso a turbine

1.1 Scenari di utilizzo

I flussimetri a turbina, grazie ai loro vantaggi in termini di misurazione ad alta precisione, sono ampiamente utilizzati in applicazioni con liquidi puliti che richiedono un'elevata accuratezza nella misurazione della portata. Queste includono la misurazione della consegna di oli raffinati come olio leggero e gasolio nel settore petrochimico, il riempimento e la misurazione di liquidi sterili come acqua purificata e latte nel settore alimentare e delle bevande, e la misurazione precisa della consegna di medicinali liquidi nel settore farmaceutico. Sono inoltre ampiamente impiegati nel monitoraggio della portata di fluidi lubrificanti come olio lubrificante e olio idraulico nei sistemi industriali di raffreddamento, ed sono particolarmente adatti per liquidi con viscosità media-bassa e privi di impurità.

1.2 Vantaggi

Alta Precisione delle Misure : Nell'intervallo di portata nominale, l'accuratezza può solitamente raggiungere ±0,2%~±1,0%. È uno dei tipi di misurazione della portata liquida più precisi attualmente disponibili e può soddisfare le esigenze di misurazione ad alta precisione.

Velocità di risposta rapida : Le pale della turbina sono altamente sensibili alle variazioni del flusso e possono catturare rapidamente le fluttuazioni istantanee, rendendole adatte a scenari dinamici che richiedono il monitoraggio in tempo reale dei cambiamenti di flusso.

Struttura compatta e facile installazione : Ha dimensioni relativamente ridotte e peso leggero, richiede poco spazio per l'installazione e offre metodi di montaggio flessibili. Può essere collegato mediante flangia, morsetto o filettatura, adattandosi a diverse configurazioni delle tubazioni.

Bassa perdita di pressione : A portata operativa normale, la perdita di pressione del fluido che attraversa il misuratore di flusso a turbina è relativamente contenuta e non influenza eccessivamente l'equilibrio di pressione dell'intero sistema di tubazioni.

1.3 Svantaggi

Elevati requisiti di pulizia del mezzo : Le pale della turbina possono essere facilmente usurate o bloccate da impurità e particelle presenti nel mezzo, causando una riduzione della precisione di misurazione o addirittura danni all'apparecchiatura; pertanto, è necessario prevedere dispositivi di filtraggio rigorosi.

Fortemente influenzato dalla viscosità del mezzo : Quando si misurano liquidi ad alta viscosità, la viscosità del liquido riduce la velocità delle pale della turbina, causando risultati di misurazione inferiori.

Suscettibile all'usura meccanica : Le pale della turbina e i cuscinetti sono a contatto meccanico, il che provocherà usura dopo un uso prolungato. È necessaria una manutenzione e sostituzione regolare, e la durata utile è relativamente breve.

(2)Misuratore elettromagnetico

2.1 Scenari di utilizzo

I flussimetri elettromagnetici funzionano in base al principio dell'induzione elettromagnetica e non sono influenzati da parametri fisici come densità, viscosità e temperatura del mezzo. Sono adatti per la misurazione di liquidi conduttivi e vengono ampiamente utilizzati nel trattamento delle acque reflue urbane, nella misurazione delle emissioni industriali di acque reflue, nel monitoraggio del trasporto nell'industria chimica di liquidi corrosivi come soluzioni acide, alcaline e saline, e nella misurazione della portata nell'industria metallurgica di liquidi contenenti particelle solide come sospensioni e fanghi. Offrono anche prestazioni elevate nell'industria alimentare per la misurazione di liquidi conduttivi viscosi come salse e sciroppi.

2.2 Vantaggi

Elevata adattabilità al mezzo : A condizione che la conducibilità del mezzo sia ≤20 μS/cm, è possibile ottenere una misurazione accurata indipendentemente dalle variazioni di viscosità e densità. Può misurare fluidi contenenti particelle, materiale sospeso e persino fluidi corrosivi come fango e poltiglia.

Stabilità della precisione di misurazione : All'interno del campo di misura, l'accuratezza può raggiungere ±0,5%~±1,0% e risente meno delle variazioni di flusso.

Nessun usura meccanica e lunga durata : Non ci sono parti mobili nel tubo di misurazione, e la misurazione avviene esclusivamente tramite induzione elettromagnetica, evitando l'usura meccanica e riducendo i costi di manutenzione.

Minima perdita di pressione : La parete interna del tubo di misurazione è liscia, e quando il fluido la attraversa si verifica quasi nessuna perdita di pressione. È adatto a sistemi con requisiti rigorosi sulla perdita di pressione nel tubo.

Misurazione del flusso inverso possibile : Grazie alle capacità di misurazione bidirezionale, può rilevare con precisione il flusso in avanti e quello inverso dei liquidi, risultando adatto a scenari in cui è necessario monitorare il reflusso del fluido.

2.3 Svantaggi

Impossibilità di misurare liquidi non conduttivi : Liquidi con una conducibilità ≤20 μS/cm (come benzina, gasolio, alcol, acqua pura, ecc.) non possono essere misurati efficacemente, rappresentando la limitazione principale per l'applicazione.

Influenzato da interferenze elettromagnetiche esterne : Se nell'ambiente di installazione sono presenti campi magnetici intensi o fonti di interferenza ad alta frequenza (ad esempio motori e trasformatori di grandi dimensioni), l'accuratezza della misurazione potrebbe essere compromessa e sarà necessario adottare misure di schermatura.

(3)Misuratore ad ultrasuoni

3.1 Scenari di utilizzo

I flussimetri a ultrasuoni utilizzano un metodo di misurazione senza contatto, eliminando la necessità di un contatto diretto con il fluido. Questi strumenti sono adatti a diverse situazioni complesse, come il monitoraggio del flusso in condotte di grande diametro nei sistemi idrici e di riscaldamento urbani, la misurazione del flusso di liquidi infiammabili, esplosivi e corrosivi nel settore petrochimico e la misurazione di liquidi igienici nei settori alimentare e farmaceutico. Inoltre, offrono un vantaggio significativo nei progetti di riqualificazione dei flussi su tubazioni esistenti, poiché possono essere installati senza dover interrompere la tubazione.

3.2 Vantaggi

Misurazione senza contatto, altamente adattabile : Il sensore è installato sulla parete esterna del tubo e non necessita di entrare in contatto con il mezzo, evitando così i problemi di corrosione del mezzo e contaminazione del sensore. Può misurare liquidi infiammabili, esplosivi, altamente tossici, fortemente corrosivi e altri liquidi speciali.

Installazione semplice senza influire sul funzionamento della conduttura : l'installazione può essere completata senza interrompere la conduttura o fermare la produzione. È particolarmente adatto per la riqualificazione del monitoraggio della portata su condutture vecchie o di grande diametro che non possono essere arrestate.

3.3 Svantaggi

Fortemente influenzato dalle condizioni della conduttura : incrostazioni, corrosione e ruggine sulla parete interna della conduttura possono indebolire il segnale di riflessione ultrasonica, influendo sulla precisione della misurazione; alcuni materiali delle condutture possono influire sulla misurazione.

È notevolmente influenzato dalle caratteristiche del mezzo : se il mezzo contiene un elevato numero di bolle e particelle sospese, ciò provocherà una dispersione ultrasuonica e aumenterà l'errore di misurazione; anche la precisione di misura dei liquidi ad alta viscosità diminuirà.

La precisione di misurazione è relativamente bassa : l'accuratezza dei flussimetri ultrasonici convenzionali è ±1%~±1,5%, inferiore a quella dei flussimetri a turbina e dei flussimetri elettromagnetici, ed è difficile soddisfare le esigenze di misurazioni ad alta precisione.

Adattabilità ambientale limitata : in ambienti con alte temperature, alta umidità e forti vibrazioni, la stabilità del sensore diminuisce, ed è necessario adottare misure protettive aggiuntive.

(4) Flussimetro a vortice

4.1 Scenari di utilizzo

I flussimetri a vortice funzionano in base al principio dei vortici di Karman e sono adatti per misurare liquidi puliti entro un determinato intervallo del numero di Reynolds. Sono ampiamente utilizzati per il monitoraggio della portata dell'acqua di raffreddamento nei sistemi di raffreddamento industriale, per la misurazione della consegna di liquidi a bassa e media viscosità come solventi e reagenti nell'industria chimica e per la misurazione della portata di liquidi come olio leggero e olio termico nell'industria energetica. Sono inoltre ampiamente impiegati per monitorare la portata di acqua refrigerata e acqua calda nei sistemi di condizionamento e sono particolarmente adatti per misurare liquidi a velocità media-alta.

4.2 Vantaggi

Struttura semplice e alta affidabilità : È presente un solo generatore di vortici nel tubo di misura, nessun componente mobile, ridotto rischio di guasti meccanici, costi di manutenzione contenuti e lunga durata operativa.

Perdita di carico moderata : Rispetto al flussimetro a turbina, la perdita di pressione è leggermente maggiore, ma inferiore rispetto al flussimetro a strozzamento, e ha un impatto minimo sulla pressione del sistema di tubazioni.

Alta temperatura di misurazione : Può misurare mezzi ad alta temperatura e può supportare fino a 350° per mezzi ad alta temperatura.

4.3 Svantaggi

Sono presenti requisiti specifici riguardo alla pulizia del mezzo : se il generatore di vortici viene ricoperto o ostruito da impurità o particelle presenti nel mezzo, ciò influirà sulla stabilità della generazione dei vortici e aumenterà l'errore di misurazione. Per questo motivo, non è adatto per liquidi contenenti una grande quantità di particelle sospese.

Fortemente influenzato dai bassi flussi : quando la velocità del liquido è bassa, è difficile formare una strada di vortici di Karman stabile, l'accuratezza della misurazione si riduce notevolmente oppure lo strumento potrebbe non funzionare correttamente; pertanto, esiste un requisito di portata minima.

Scarsa capacità anti-vibrazione : Le vibrazioni esterne possono facilmente interferire con la frequenza della scia vorticosa, causando misurazioni errate. Pertanto, deve essere installato in un ambiente con minori vibrazioni o dotato di un dispositivo di compensazione delle vibrazioni.

2.4 Tipi di confronto tra parametri fondamentali del flussimetro e analisi dell'adattabilità

(1) Confronto dei parametri fondamentali

Tipo di Parametro	misuratore di flusso a turbine	Misuratore elettromagnetico	Misuratore ad ultrasuoni	Flussimetro a vortice
Precisione di misura	±0.2%~±1.0%	±0.5%~±1.0%	±1%~±1.5%	±1%~±2.5%
Requisiti di conducibilità dielettrica	Nessun requisito	≤20 us/cm	Nessun requisito	Nessun requisito
Requisiti di pulizia del mezzo	Alti (richiede filtrazione)	Bassi (può contenere particelle)	Alti (le particelle influiscono sulla precisione)	Alto (evitare l'adesione di impurità)
Perdita di pressione	Piccolo	Molto piccola	nessuno	Piccolo
Costi di manutenzione	Alto (richiede la sostituzione regolare della lama/cuscinetto)	Basso	Basso	Basso

(2) Analisi dell'idoneità degli scenari

Sulla base del confronto dei parametri sopra indicati e delle caratteristiche prestazionali di ciascun misuratore di portata, l'adattabilità in diversi scenari può essere suddivisa in tre livelli: "altamente adatto", "generalmente adatto" e "non adatto". L'adattabilità specifica è la seguente:

2.1 Scenari di misurazione di liquidi puliti ad alta precisione (ad esempio riempimento di carburante finito e distribuzione di medicinali liquidi)

2.1.1 Altamente adatto: Misuratore di portata a turbina. La sua elevata accuratezza da ±0,2% a ±1,0% e l'elevata ripetibilità soddisfano le esigenze di misurazione ed offre un'eccellente stabilità con liquidi puliti e a bassa viscosità.

2.1.2 Adattamento generale: Il misuratore di portata elettromagnetico richiede che il liquido sia conduttivo e presenta un'accuratezza conforme ai requisiti. Ha dimensioni elevate e non è efficace per liquidi non conduttivi.

2.1.3 Incompatibilità: i flussimetri ad ultrasuoni hanno un'accuratezza insufficiente e i flussimetri a vortice presentano scarsa stabilità a basse portate.

2.2 Scenari di misurazione di liquidi corrosivi/contenenti particelle (ad esempio soluzioni acide e alcaline chimiche, trattamento delle acque reflue)

2.2.1 Elevata adattabilità: i flussimetri elettromagnetici sono resistenti alla corrosione e possono adattarsi a mezzi contenenti particelle.

2.2.2 Adattamento generale: il flussimetro ad ultrasuoni, essendo una misurazione senza contatto, può evitare la corrosione, ma l'accuratezza diminuisce in presenza di molte bolle o particelle.

2.2.3 Incompatibili: i flussimetri a turbina sono soggetti a corrosione e intasamento, mentre i flussimetri a vortice sono soggetti all'adesione di impurità.

2.3 Scenari con tubazioni di grande diametro/ristrutturazione di tubazioni esistenti (ad esempio sistemi comunali di approvvigionamento idrico e riscaldamento)

2.3.1 Elevata adattabilità: flussimetri ad ultrasuoni. L'installazione senza contatto non richiede il taglio della tubazione ed è adatta per tubi di grande diametro; i flussimetri elettromagnetici possono essere inseriti.

2.3.2 Adattamento generale: Il flussimetro elettromagnetico ha un'elevata precisione, ma richiede il taglio della tubazione per l'installazione, rendendo difficile la modifica.

2.3.3 Incompatibile: I flussimetri a turbina sono utilizzati per tubi con diametro ridotto e non sono adatti per tubi con diametri superiori a DN200. I flussimetri a vortice non sono adatti per tubi con diametri superiori a DN300.

3. La logica decisionale principale nella selezione del flussimetro

Nelle applicazioni pratiche, la selezione dei flussimetri deve seguire il principio di "priorità allo scenario e corrispondenza dei parametri". I passaggi specifici del processo decisionale sono i seguenti:

3.1 Identificare le caratteristiche del fluido : Innanzitutto, determinare la conducibilità del liquido (se è conduttivo), la pulizia (contaminazione) e la viscosità (viscosità alta/ media/ bassa). Questo è fondamentale per escludere i flussimetri incompatibili. Ad esempio, i liquidi non conduttivi devono essere esclusi direttamente dai flussimetri elettromagnetici, mentre i liquidi contenenti grandi quantità di particelle devono essere esclusi dai flussimetri a turbina.

3.2 Requisiti di precisione della misurazione : Per scenari ad alta precisione come il regolamento commerciale e il riempimento preciso, si preferiscono flussimetri a turbina o flussimetri elettromagnetici; per scenari a media e bassa precisione come monitoraggio di routine e controllo di processo, possono essere selezionati flussimetri a vortice o flussimetri ultrasuoni.

3.3 Condizioni della tubazione e dell'ambiente : In base al diametro della tubazione, i misuratori di flusso ad ultrasuoni sono prioritari per tubazioni superiori a DN200, mentre i misuratori a turbina e quelli ad ultrasuoni sono preferiti per installazioni in spazi ridotti; vibrazioni/temperatura ambientali: evitare i misuratori a vortice in caso di forti vibrazioni, mentre sceglierli in ambienti ad alta temperatura.

4. Raccomandazioni dei produttori di flussometri

I flussometri a turbina, elettromagnetici, ad ultrasuoni e a vortice presentano ciascuno punti di forza e debolezze nelle applicazioni con liquidi, e non esiste un flussometro universale valido per ogni situazione. Per ottenere una misurazione del flusso accurata, stabile ed efficiente è necessaria una valutazione completa basata sulle caratteristiche del fluido, sui requisiti di misura, sull'ambiente della tubazione e sul budget disponibile.