Producenci przepływomierzy: Przewodnik do wyboru typowych przepływomierzy cieczy

Jako producent przepływomierzy, mamy doświadczenie w przypadkach z zakresu produkcji przemysłowej, zaopatrzenia w wodę komunalną, energetyki i przemysłu chemicznego itp. Poniżej znajduje się podsumowanie przewodnika zakupowego dotyczącej przepływomierzy:

Dokładne pomiar przepływu cieczy ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia efektywności produkcji, kontroli kosztów oraz bezpieczeństwa. Przepływomierze turbinowe, przepływomierze elektromagnetyczne, przepływomierze ultradźwiękowe oraz przepływomierze wirowe to cztery najbardziej powszechne urządzenia do pomiaru przepływu w sektorze cieczy. Każdy z nich opiera się na odrębnym mechanizmie działania, co skutkuje różnymi zaletami eksploatacyjnymi i zakresem zastosowań.

Analiza głównych cech 1,4 popularnych przepływomierzy cieczy

(1) Turbinkowy przepływomierz

1.1 Zastosowania

Przepływomierze turbinowe, dzięki swoim zaletom precyzyjnego pomiaru, są powszechnie stosowane w zastosowaniach cieczy o czystej strukturze, wymagających wysokiej dokładności pomiaru przepływu. Obejmują one dawkowanie dostawy olejów rafineryjnych, takich jak lekkie oleje i oleje napędowe, w przemyśle petrochemicznym, napełnianie i dawkowanie cieczy sterylnych, takich jak woda oczyszczona i mleko, w przemyśle spożywczym i napojowym oraz precyzyjne dawkowanie dostawy leków ciekłych w przemyśle farmaceutycznym. Są również szeroko stosowane do monitorowania przepływu mediów smarujących, takich jak oleje smarowe i oleje hydrauliczne, w systemach chłodzenia przemysłowego i szczególnie nadają się do cieczy o średniej i niskiej lepkości, pozbawionych zanieczyszczeń.

1.2 Zalety

Wysoka dokładność pomiarów : W zakresie przepływu znamionowego dokładność zwykle wynosi ±0,2%~±1,0%. Jest to jeden z najdokładniejszych typów pomiaru przepływu cieczy obecnie dostępnych i spełnia wymagania pomiaru wysokiej precyzji.

Szybka prędkość reakcji : Łopatki turbiny są bardzo wrażliwe na zmiany przepływu i mogą szybko rejestrować chwilowe fluktuacje, co czyni je odpowiednimi do dynamicznych scenariuszy wymagających monitorowania przepływu w czasie rzeczywistym.

Kompaktowa konstrukcja i łatwa instalacja : Ma stosunkowo niewielkie rozmiary i małą wagę, wymaga mniej miejsca do instalacji oraz oferuje elastyczne metody montażu. Może być podłączana za pomocą kołnierzy, zacisków lub gwintu, aby dostosować się do różnych układów rurociągów.

Mała strata ciśnienia : W warunkach normalnego przepływu, spadek ciśnienia płynu przechodzącego przez przepływomierz turbinowy jest stosunkowo niewielki i nie wpływa znacząco na równowagę ciśnienia w całym systemie rurociągów.

1.3 Wady

Wysokie wymagania dotyczące czystości medium : Łopatki turbiny łatwo ulegają zużyciu lub zaklinowaniu przez zanieczyszczenia i cząstki obecne w medium, co prowadzi do obniżenia dokładności pomiaru lub nawet uszkodzenia urządzenia, dlatego konieczne jest wyposażenie w ścisłe filtry.

Duża wrażliwość na lepkość medium : Podczas pomiaru cieczy o wysokiej lepkości, lepkość cieczy zmniejszy prędkość łopatek turbiny, co spowoduje obniżone wyniki pomiaru.

Wrażliwy na zużycie mechaniczne : Łopatki turbiny i łożyska są w kontakcie mechanicznym, co po długotrwałym użytkowaniu spowoduje ich zużycie. Wymagana jest regularna konserwacja i wymiana, a żywotność jest stosunkowo krótka.

(2)Przepływomierz elektromagnetyczny

2.1 Zastosowania

Przepływomierze elektromagnetyczne działają na zasadzie indukcji elektromagnetycznej i nie są wpływowane przez parametry fizyczne takie jak gęstość, lepkość czy temperatura medium. Nadają się do pomiaru cieczy przewodzących i są powszechnie stosowane w oczyszczalniach ścieków komunalnych, pomiarach odprowadzania ścieków przemysłowych, monitorowaniu transportu cieczy korozyjnych takich jak roztwory kwasów, zasad i soli w przemyśle chemicznym oraz pomiarach przepływu cieczy zawierających cząstki stałe, takich jak pulpy i muły w przemyśle metalurgicznym. Świetnie sprawdzają się również w przemyśle spożywczym przy pomiarze lepkich cieczy przewodzących, takich jak sosy i syropy.

2.2 Zalety

Silna adaptacyjność do medium : O ile przewodność medium jest ≤20 μS/cm, można osiągnąć dokładny pomiar niezależnie od zmian jego lepkości i gęstości. Można nimi mierzyć ciecze zawierające cząstki, zawiesiny, a nawet ciecze korozyjne takie jak muł czy pulpa.

Stabilna dokładność pomiaru : W zakresie pomiarowym dokładność może osiągnąć wartość ±0,5%~±1,0% i jest mniej podatna na zmiany przepływu.

Brak zużycia mechanicznego i długie życie użytkowe : W rurze pomiarowej nie ma ruchomych części, a pomiar odbywa się wyłącznie za pomocą indukcji elektromagnetycznej, co eliminuje zużycie mechaniczne i zmniejsza koszty konserwacji.

Minimalna strata ciśnienia : Ścianki wewnętrzne rury pomiarowej są gładkie, a strata ciśnienia podczas przepływu płynu jest niemal zerowa. Nadaje się do systemów o surowych wymaganiach dotyczących strat ciśnienia w rurociągach.

Możliwość pomiaru przepływu wstecznego : Dzięki możliwościom pomiaru dwukierunkowego może dokładnie rejestrować przepływ cieczy w kierunku do przodu i do tyłu, co czyni go odpowiednim do scenariuszy, w których konieczne jest monitorowanie cofania się płynu.

2.3 Wady

Nie można mierzyć cieczy nieprzewodzących : Ciecze o przewodności ≤20 μS/cm (takie jak benzyna, olej napędowy, alkohol, woda destylowana itp.) nie mogą być skutecznie mierzone, co stanowi najważniejsze ograniczenie aplikacyjne.

Wrażliwy na zewnętrzne zakłócenia elektromagnetyczne : Jeśli w pobliżu środowiska instalacji występują silne pola magnetyczne lub źródła zakłóceń wysokiej częstotliwości (takie jak duże silniki i transformatory), dokładność pomiaru może zostać zaburzona i konieczne jest podjęcie środków ekranowania.

(3)Ultrasonic wodomierz

3.1 Zastosowania

Przepływomierze ultradźwiękowe wykorzystują metodę pomiaru bezkontaktowego, co eliminuje konieczność bezpośredniego kontaktu z medium. Są one odpowiednie do różnych złożonych zastosowań, takich jak monitorowanie przepływu w rurociągach o dużym średnicy w systemach zaopatrzenia w wodę i ciepło miejskie, pomiar przepływu cieczy łatwopalnych, wybuchowych i korozyjnych w przemyśle petrochemicznym oraz pomiar cieczy higienicznych w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym. Dodatkowo, oferują istotną przewagę w projektach modernizacji przepływu w starych rurociągach, ponieważ mogą być montowane bez przerywania rurociągu.

3.2 Zalety

Pomiar bezkontaktowy, wysoka uniwersalność : Czujnik jest instalowany na zewnętrznej ścianie rury i nie musi mieć kontaktu ze medium, co eliminuje problem korozji medium oraz zanieczyszczenia czujnika. Może służyć do pomiaru cieczy łatwopalnych, wybuchowych, silnie toksycznych, silnie żrących oraz innych specjalnych cieczy.

Łatwa instalacja bez wpływu na pracę rurociągu : instalacja może zostać wykonana bez przycinania rurociągu ani zatrzymywania produkcji. Szczególnie nadaje się do modernizacji monitorowania przepływu w starych rurociągach lub rurociągach o dużym średnicy, których nie można wyłączyć z pracy.

3.3 Wady

Duża wrażliwość na warunki rurociągu : kamienie, korozja i rdza na wewnętrznej ścianie rurociągu mogą prowadzić do osłabienia sygnału odbicia ultradźwiękowego, wpływając na dokładność pomiaru; niektóre materiały rurociągów mogą wpływać na pomiar.

Znacznie zależy od właściwości medium : jeśli ośrodek zawiera dużą ilość pęcherzyków i cząstek zawieszonych, może to powodować rozpraszanie fal ultradźwiękowych oraz zwiększać błąd pomiaru; dokładność pomiaru cieczy o wysokiej lepkości również maleje.

Dokładność pomiaru jest stosunkowo niska : dokładność tradycyjnych przepływomierzy ultradźwiękowych wynosi ±1%~±1,5%, co jest niższe niż u przepływomierzy turbinowych i elektromagnetycznych, przez co trudno spełnić wymagania precyzyjnych pomiarów.

Ograniczona przystosowalność do warunków środowiskowych : w warunkach wysokiej temperatury, dużej wilgotności oraz silnych wibracji stabilność czujnika zmniejsza się, konieczne są dodatkowe środki ochronne.

(4) Licznik przepływu wirów

4.1 Zastosowania

Przepływomierze wirowe działają na zasadzie wirów Karmana i są odpowiednie do pomiaru czystych cieczy w określonym zakresie liczb Reynoldsa. Są powszechnie stosowane do monitorowania przepływu wody chłodzącej w przemysłowych systemach chłodzenia, dozowania cieczy o niskiej i średniej lepkości, takich jak rozpuszczalniki i odczynniki w przemyśle chemicznym oraz pomiaru przepływu cieczy takich jak lekka olejowa i olej termiczny w przemyśle energetycznym. Są również szeroko wykorzystywane do monitorowania przepływu wody lodowej i gorącej w systemach klimatyzacji i szczególnie nadają się do pomiaru cieczy o średniej i wysokiej prędkości.

4.2 Zalety

Prosta konstrukcja i wysoka niezawodność : W rurze pomiarowej znajduje się tylko jeden generator wirów, brak ruchomych części, niskie ryzyko uszkodzeń mechanicznych, niskie koszty utrzymania i długi okres eksploatacji.

Umiarkowana strata ciśnienia : W porównaniu z przepływomierzem turbinowym, spadek ciśnienia jest nieco wyższy, ale niższy niż w przypadku przepływomierza dławikowego i ma niewielki wpływ na ciśnienie w systemie rurociągów.

Wysoka temperatura pomiaru : Może mierzyć medium o wysokiej temperaturze i może wspierać do 350° dla mediów o wysokiej temperaturze.

4.3 Wady

Istnieją pewne wymagania dotyczące czystości medium : jeśli generator wiru zostanie zabrudzony lub zablokowany przez zanieczyszczenia lub cząstki w medium, wpłynie to na stabilność generowania wirów i zwiększy błąd pomiaru. Dlatego nie nadaje się do cieczy zawierających dużą ilość zawiesiny.

Silnie uzależniony od niskiego przepływu : Gdy prędkość przepływu cieczy jest niska, trudno utworzyć stabilny smugowy ślad Karmana, dokładność pomiaru znacznie spada, a nawet urządzenie może przestać działać prawidłowo, stąd istnieje minimalne wymaganie dotyczące przepływu.

Słabe działanie antywibracyjne : Zewnętrzne drgania mogą łatwo wpływać na częstotliwość ulicy wirów, co prowadzi do błędnych pomiarów. Dlatego należy ją instalować w środowisku o mniejszych drganiach lub wyposażyć w urządzenie kompensujące drgania.

2.4 Typy przepływomierzy – porównanie parametrów podstawowych i analiza przydatności

(1) Porównanie parametrów podstawowych

Typ parametru	turbinkowy przepływomierz	Przepływomierz elektromagnetyczny	Ultrasonic wodomierz	Licznik przepływu wirów
Dokładność pomiaru	±0.2%~±1.0%	±0.5%~±1.0%	±1%~±1.5%	±1%~±2.5%
Wymagania dotyczące przewodności dielektrycznej	Brak wymagań	≤20 µS/cm	Brak wymagań	Brak wymagań
Wymagania dotyczące czystości medium	Wysokie (wymagane filtrowanie)	Niskie (może zawierać cząstki)	Wysokie (cząstki wpływają na dokładność)	Wysoki (unikanie przylegania zanieczyszczeń)
Strata ciśnienia	Mały	Bardzo mała	brak	Mały
Koszty utrzymania	Wysoki (wymaga regularnej wymiany łopatek/łożysk)	Niski	Niski	Niski

(2) Analiza przydatności scenariuszy

Na podstawie powyższej analizy parametrów oraz charakterystyki działania poszczególnych przepływomierzy, dopasowanie do różnych scenariuszy można podzielić na trzy poziomy: „bardzo dobre”, „średnie” i „niewłaściwe”. Konkretna przydatność przedstawiona jest poniżej:

2.1 Scenariusze pomiaru cieczy czystych z wysoką precyzją (np. napełnianie gotowym paliwem lub dawkowanie leków ciekłych)

2.1.1 Bardzo dobre dopasowanie: Przepływomierz turbinowy. Jego wysoka dokładność ±0,2% do ±1,0% oraz wysoka powtarzalność spełniają wymagania pomiarowe, a także zapewnia doskonałą stabilność w przypadku czystych cieczy o niskiej lepkości.

2.1.2 Średnie dopasowanie: Przepływomierz elektromagnetyczny wymaga przewodzenia cieczy i osiąga dokładność zgodną z wymaganiami. Ma dużą wielkość i nie nadaje się do cieczy nieprzewodzących.

2.1.3 Niekompatybilność: przepływomierze ultradźwiękowe mają niewystarczającą dokładność, a przepływomierze wirowe charakteryzują się słabą stabilnością przy niskich strumieniach przepływu.

2.2 Sytuacje pomiarowe z cieczami korozyjnymi lub zawierającymi cząstki (np. roztwory chemiczne kwasów i zasad, oczyszczanie ścieków)

2.2.1 Wysoka adaptowalność: przepływomierze elektromagnetyczne są odporne na korozję i mogą dostosować się do ośrodków zawierających cząstki.

2.2.2 Ogólna adaptowalność: przepływomierz ultradźwiękowy, pomiar bezkontaktowy pozwala uniknąć korozji, jednak dokładność spada przy dużej ilości pęcherzyków powietrza lub cząstek.

2.2.3 Niekompatybilne: przepływomierze turbinowe są narażone na korozję i zatykanie, a w przepływomierzach wirowych zanieczyszczenia łatwo się osadzają.

2.3 Scenariusze dla rurociągów o dużym średnicy lub modernizacji starych rurociągów (np. systemy zaopatrzenia w wodę i ogrzewania miejskiego)

2.3.1 Wysoka adaptowalność: przepływomierze ultradźwiękowe. Bezkontaktowa instalacja nie wymaga cięcia rury i nadaje się do rurociągów o dużym przekroju; przepływomierze elektromagnetyczne mogą być montowane przez wiercenie.

2.3.2 Ogólna adaptacja: Przepływomierz elektromagnetyczny charakteryzuje się wysoką dokładnością, ale wymaga cięcia rurociągu do instalacji, co utrudnia modyfikację.

2.3.3 Niekompatybilne: Przepływomierze turbinowe są stosowane w rurociągach o małym średnicy i nie nadają się do rurociągów o średnicach powyżej DN200. Przepływomierze wirowe nie nadają się do rurociągów o średnicach powyżej DN300.

3. Główne kryteria decyzyjne przy doborze przepływomierza

W praktycznych zastosowaniach dobór przepływomierzy musi odbywać się zgodnie z zasadą „pierwszeństwo scenariusza i dopasowanie parametrów”. Konkretne kroki decyzyjne są następujące:

3.1 Identyfikacja właściwości medium : Po pierwsze, należy określić przewodność cieczy (czy jest przewodząca), jej czystość (zanieczyszczenia) oraz lepkość (lepkość wysoka/średnia/niska). Jest to kluczowe dla wyeliminowania niekompatybilnych przepływomierzy. Na przykład ciecze nieprzewodzące należy od razu wykluczyć z zastosowania przepływomierzy elektromagnetycznych, a ciecze zawierające dużą ilość cząstek – z przepływomierzy turbinowych.

3.2 Wymagania dotyczące dokładności pomiaru : W przypadku zastosowań wymagających wysokiej dokładności, takich jak rozliczenia handlowe czy precyzyjne dozowanie, preferowane są przepływomierze turbinowe lub elektromagnetyczne; w przypadku średniej i niskiej dokładności, takich jak bieżące monitorowanie i sterowanie procesami, można wybrać przepływomierze wirowe lub ultradźwiękowe.

3.3 Warunki rurociągu i środowiska : W zależności od średnicy rurociągu, przepływomierze ultradźwiękowe są preferowane dla rurociągów powyżej DN200, natomiast przepływomierze turbinowe i ultradźwiękowe są priorytetowe w przypadku montażu na małej przestrzeni; drgania/temperatura środowiska: należy unikać stosowania przepływomierzy wirowych przy dużych wibracjach, natomiast w środowiskach o wysokiej temperaturze warto wybrać przepływomierze wirowe.

4. Rekomendacje producentów przepływomierzy

Przepływomierze turbinowe, elektromagnetyczne, ultradźwiękowe oraz wirowe mają swoje mocne i słabe strony w zastosowaniach do pomiaru przepływu cieczy, a nie istnieje taki, który nadawałby się uniwersalnie do wszystkich przypadków. Aby osiągnąć dokładny, stabilny i wydajny pomiar przepływu, konieczna jest kompleksowa ocena oparta na właściwościach medium, wymaganiach pomiarowych, warunkach rurociągu oraz budżecie kosztowym.