Tillverkare av flödesmätare: Guide för att välja vanliga vätskeflödesmätare

Som tillverkare av flödesmätare har vi erfarenhet från industriell produktion, kommunal vattenförsörjning, energi och kemisk industri, etc. Här är en sammanfattning av köpguiden för flödesmätare:

Noggrann mätning av vätskeflöde är avgörande för att säkerställa produktionseffektivitet, kostnadskontroll och säkerhet. Turbinflödesmätare, elektromagnetiska flödesmätare, ultraljudsflödesmätare och virvelflödesmätare är de fyra mest använda flödesmätningsinstrumenten inom vätskesektorn. Var och en bygger på en unik mätfunktion, vilket resulterar i skiljaktiga prestandafördelar och tillämpningsområden.

Analys av kärnegenskaperna hos 1,4 vanliga typer av vätskeflödesmätare

(1) Turbinflödesmätare

1,1 Användningsscenarier

Turbinströmningsmätare, med sina fördelar vad gäller hög noggrannhet i mätning, används brett inom tillämpningar med rena vätskor där hög mätnoggrannhet krävs. Detta inkluderar mätning av leveranser av raffinerade oljor såsom lättolja och diesel inom petrokemisk industri, fyllning och mätning av sterila vätskor såsom rent vatten och mjölk inom livsmedels- och dryckesindustrin samt exakt mätning av leveranser av flytande mediciner inom läkemedelsindustrin. De används också brett för att övervaka flödet av smörjmedier såsom smörjolja och hydraulolja i industriella kylsystem och är särskilt lämpliga för medelhög till låg viskositet samt fria från föroreningar.

1.2 Fördelar

Hög mätnoggrannhet : Inom det märkflödesintervall som angetts kan noggrannheten vanligtvis uppnå ±0,2 % till ±1,0 %. Det är en av de mest exakta typerna av vätskeflödesmätning som finns idag och kan möta behoven av högprecisionsmätning.

Snabb svarstid : Turbinblad är mycket känsliga för flödesförändringar och kan snabbt fånga ögonblickliga fluktuationer i flödet, vilket gör dem lämpliga för dynamiska scenarier som kräver övervakning av flödesförändringar i realtid.

Kompakt konstruktion och enkel installation : Den är relativt liten i storlek och lätt i vikt, kräver mindre installationsutrymme och har flexibla installationsmetoder. Den kan anslutas med fläns, klämma eller gänga för att anpassas till olika rörledningslayouter.

Låga tryckförluster : Under normalt driftsflöde är tryckförlusten för fluiden som passerar genom turbinflödesmätaren relativt liten och påverkar inte tryckbalansen i hela rörsystemet i större utsträckning.

1.3 Nackdelar

Höga krav på mediumrenlighet : Turbinblad slits eller fastnar lätt på grund av föroreningar och partiklar i mediet, vilket leder till minskad mätnoggrannhet eller till och med skador på utrustningen, därför måste stränga filtreringsanordningar användas.

Stor påverkan av mediets viskositet : Vid mätning av högviskositetsvätskor kommer vätskans viskositet att minska turbinbladens hastighet, vilket resulterar i låga mätvärden.

Känslig för mekanisk nötning : Turbinbladen och lagren är i mekanisk kontakt, vilket medför nötning efter långvarig användning. Regelbunden underhåll och utbyte krävs, och livslängden är relativt kort.

(2)Elektromagnetisk Flödesmätare

2.1 Användningsscenarier

Elektromagnetiska flödesmätare fungerar utifrån principen om elektromagnetisk induktion och påverkas inte av fysikaliska parametrar såsom mediumets densitet, viskositet och temperatur. De är lämpliga för mätning av ledande vätskor och används brett inom kommunal avloppsvattenrening, mätning av industriellt avloppsvatten, övervakning inom kemisk industri av transporter av frätande vätskor såsom syra- och baslösningar samt saltlösningar, och flödesmätning inom metallurgisk industri av vätskor som innehåller fasta partiklar, såsom slam och ler. De presterar också väl inom livsmedelsindustrin för mätning av viskösa ledande vätskor såsom såser och sirap.

2.2 Fördelar

Stor anpassningsförmåga till medium : Så länge ledningsförmågan hos mediet är ≤20 µS/cm kan noggrann mätning uppnås oavsett ändringar i dess viskositet och densitet. Den kan mäta vätskor som innehåller partiklar, suspenderat material och till och med frätande vätskor såsom ler och slam.

Stabil mättnoggrannhet : Inom mätningsområdet kan noggrannheten uppnå ±0,5 % till ±1,0 % och påverkas mindre av flödesförändringar.

Ingen mekanisk slitage och lång livslängd : Det finns inga rörliga delar i mätröret, och mätning sker enbart genom elektromagnetisk induktion, vilket undviker mekaniskt slitage och minskar underhållskostnaderna.

Minimalt tryckfall : Mätrörets innervägg är slät, och det uppstår nästan inget tryckfall när fluiden passerar igenom. Lämplig för system med stränga krav på rörledningstryckförlust.

Mätbar returflöde : Med möjlighet till tvåriktad mätning kan den exakt registrera vätskans framåt- och återflöde, vilket gör den lämplig för scenarier där vätskeretur behöver övervakas.

2.3 Nackdelar

Kan inte mäta icke-ledande vätskor : Vätskor med en ledningsförmåga på ≤20 μS/cm (till exempel bensin, diesel, alkohol, rent vatten etc.) kan inte mätas effektivt, vilket är dess främsta begränsning i användning.

Påverkad av extern elektromagnetisk störning : Om det finns starka magnetfält eller högfrekventa störningskällor (till exempel stora motorer och transformatorer) i närheten av installationsmiljön kommer mätgenauheten att påverkas och skyddande åtgärder måste vidtas.

(3)Ultrasonic flödesmätare

3.1 Användningsscenarier

Ultraljudsflödesmätare använder en icke-kontaktmetod för mätning, vilket eliminerar behovet av direkt kontakt med medium. Dessa mätare är lämpliga för olika komplexa scenarier, till exempel övervakning av flöde i stora rörledningar i kommunala vatten- och värmesystem, mätning av flöde av brandfarliga, explosiva och frätande vätskor inom petrokemisk industri samt mätning av hygieniska vätskor inom livsmedels- och läkemedelsindustrin. Dessutom erbjuder de en betydande fördel i flödesrenoveringsprojekt som involverar äldre rörledningar, eftersom de kan installeras utan att koppla bort röret.

3.2 Fördelar

Icke-kontaktmätning, mycket anpassningsbar : Sensorn är installerad på rörets yttre vägg och behöver inte komma i kontakt med medium, vilket undviker problem med mediumkorrosion och sensorsmut. Den kan mäta lättantändliga, explosiva, högst giftiga, starkt frätande och andra särskilda vätskor.

Enkel installation utan att påverka rörledningsdrift : Installation kan slutföras utan att avstänga rörledningen eller stoppa produktionen. Det är särskilt lämpligt för ombyggnad av flödesövervakning i gamla rörledningar eller stordiameter rörledningar som inte kan stängas av.

3.3 Nackdelar

Stor påverkan av rörledningsförhållanden : Avlagring, korrosion och rost på rörets inre vägg kommer att försvaga den ultraljudsreflekterande signalen, vilket påverkar mätuppgiftens noggrannhet; vissa rörmaterial kan påverka mätningen.

Den påverkas i hög grad av mediets egenskaper : om mediet innehåller ett stort antal bubblor och suspenderade partiklar kommer det att orsaka ultraljudsspridning och öka mätfel; mätgenauheten för högviskösa vätskor kommer också att minska.

Mätgenauheten är relativt låg : noggrannheten hos konventionella ultraljudsmätare är ±1 %–±1,5 %, vilket är lägre än hos turbinflödesmätare och elektromagnetiska flödesmätare, och det är svårt att uppfylla behoven av högprecisionsmätning.

Begränsad anpassningsförmåga till miljö : I högtempererade, fuktiga och starkt vibrerande miljöer kommer sensorns stabilitet att minska, och ytterligare skyddsåtgärder måste vidtas.

(4) Vattenvirvelmätare

4.1 Användningsscenarier

Vortexflödesmätare fungerar utifrån Karman-vortexprincipen och är lämpliga för mätning av rena vätskor inom ett visst Reynolds-talintervall. De används brett för att övervaka kylvattenflöde i industriella kylsystem, mäta tillförsel av låg- till medelviskositetsvätskor såsom lösningsmedel och reagenser i den kemiska industrin samt mäta flöde av vätskor såsom lättolja och värmebärande olja i energisektorn. De används också omfattande för att övervaka flöde av kyld och varm vatten i klimatsystem och är särskilt lämpliga för mätning av medelhöga till höga flödeshastigheter.

4.2 Fördelar

Enkel konstruktion och hög tillförlitlighet : Det finns endast en vortexgenerator i mätröret, inga rörliga delar, låg risk för mekaniskt fel, låg underhållskostnad och lång livslängd.

Måttlig tryckförlust : Jämfört med turbinflödesmätaren är tryckförlusten något högre, men lägre än hos strypflödesmätaren, och har liten inverkan på trycket i rörsystemet.

Hög mättillståndstemperatur : Den kan mäta högtempererade medium och kan stödja upp till 350° för högtempererade medium.

4.3 Nackdelar

Det finns vissa krav på mediumets renlighet : Om virvelgeneratorsn fastnar eller täpps av föroreningar eller partiklar i mediet kommer det att påverka stabiliteten i virvelbildningen och öka mätfel. Därför är den inte lämplig för vätskor som innehåller stora mängder svävande partiklar.

Stor påverkan vid låg flödeshastighet : När vätskeflödet är lågt är det svårt att bilda en stabil Karman-virvelgata, mätningens noggrannhet minskar avsevärt eller fungerar inte ens normalt, varför det finns ett minimiflödeskrav.

Svag vibrationsmotstånd yttre vibrationer kan lätt påverka virvelstrådens frekvens, vilket leder till felmätning. Därför måste den installeras i en miljö med mindre vibrationer eller utrustas med en vibrationskompenseringsenhet.

2,4 Typer av flödesmätare – jämförelse av kärnparametrar och anpassningsanalys

(1) Jämförelse av kärnparametrar

Parametertyp	turbinflödesmätare	Elektromagnetisk Flödesmätare	Ultrasonic flödesmätare	Vattenvirvelmätare
Mät precision	±0.2%~±1.0%	±0.5%~±1.0%	±1%~±1.5%	±1%~±2.5%
Dielektrisk ledningskrav	Inga krav	≤20 µS/cm	Inga krav	Inga krav
Krav på mediumrenlighet	Högt (kräver filtrering)	Lågt (kan innehålla partiklar)	Högt (partiklar påverkar noggrannheten)	Hög (undvik adhesion av föroreningar)
Tryckförlust	Liten	Mycket liten	ingen	Liten
Underhållskostnader	Hög (kräver regelbunden utbyte av blad/lager)	Låg	Låg	Låg

(2) Scenarioanpassningsanalys

Utifrån ovanstående parameterjämförelse och prestandaegenskaper för varje flödesmätare kan anpassningsförmågan i olika scenarier delas in i tre nivåer: "mycket anpassningsbar", "delvis anpassningsbar" och "olämplig". Den specifika anpassningsförmågan är följande:

2.1 Scenarier med mätning av ren vätska med hög precision (till exempel fyllning av färdig olja och leverans av läkemedelsvätskor)

2.1.1 Mycket anpassningsbar: Turbinflödesmätare. Dess höga noggrannhet på ±0,2 % till ±1,0 % och hög repeterbarhet uppfyller mätkraven och har utmärkt stabilitet i rena, lågviskösa vätskor.

2.1.2 Delvis anpassningsbar: Elektromagnetisk flödesmätare kräver att vätskan är ledande och har en noggrannhet som uppfyller kraven. Den är stor i format och fungerar inte för icke-ledande vätskor.

2.1.3 Inkompatibilitet: Ultraljudsflödesmätare har otillräcklig noggrannhet och virvelflödesmätare har dålig stabilitet vid låga flöden.

2.2 Mätsituationer med frätande vätskor eller vätskor innehållande partiklar (till exempel kemiska syra- och baslösningar, avloppsvattenrening)

2.2.1 Hög anpassningsförmåga: Elektromagnetiska flödesmätare är korrosionsbeständiga och kan anpassas till medium som innehåller partiklar.

2.2.2 Allmän anpassning: Ultraljudsflödesmätare, kontaktfri mätning undviker korrosion, men noggrannheten minskar vid mycket skum eller partiklar.

2.2.3 Okompatibla: Turbinflödesmätare är benägna att korrodera och täppas igen, och virvelflödesmätare är benägna att föroreningar fastnar på dem.

2.3 Scenarier med stordiameterledningar eller renovering av gamla ledningar (till exempel kommunala vatten- och värmeförsörjningssystem)

2.3.1 Hög anpassningsförmåga: Ultraljudsflödesmätare. Kontaktfri installation kräver inte att rören kapas och är lämpliga för stordiameter; elektromagnetiska flödesmätare kan sättas in.

2.3.2 Allmän anpassning: Elektromagnetiska flödesmätare har hög noggrannhet men kräver att rörledningen kapas vid installation, vilket gör modifiering svår.

2.3.3 Inkompatibelt: Turbinflödesmätare används för rör med liten diameter och är inte lämpliga för rör med diametrar över DN200. Vortexflödesmätare är inte lämpliga för rör med diametrar över DN300.

3. Kärnlogiken i valet av flödesmätare

I praktiska tillämpningar måste valet av flödesmätare följa principen om "scenarioprioritet och parametermatchning". De specifika beslutsstegen är följande:

3.1 Identifiera mediets egenskaper : Först, bestäm vätskans ledningsförmåga (om den är ledande), renlighet (förorening) och viskositet (hög/medel/låg viskositet). Detta är avgörande för att utesluta inkompatibla flödesmätare. Till exempel bör icke-ledande vätskor direkt uteslutas från elektromagnetiska flödesmätare, medan vätskor som innehåller stora mängder partiklar bör uteslutas från turbinflödesmätare.

3.2 Krav på mätningens noggrannhet : För högnoggranna tillämpningar såsom handelsavräkning och precisionsfyllning föredras turbinflödesmätare eller elektromagnetiska flödesmätare; för tillämpningar med medelhög eller låg noggrannhet såsom rutinövervakning och processstyrning kan virvel- eller ultraljudsflödesmätare väljas.

3.3 Rörlednings- och miljöförhållanden : Beroende på rördiametern ges ultraljudsflödesmätare prioritet för rör med diameter över DN200, och turbinflödesmätare samt ultraljudsflödesmätare ges prioritet vid installation i begränsat utrymme; miljövibration/temperatur: undvik virvelströmsflödesmätare vid stora vibrationer, och välj virvelströmsflödesmätare i högtemperaturmiljöer.

4. Rekommendationer från flödesmätartillverkare

Turbin-, elektromagnetiska-, ultraljuds- och virvelströmsflödesmätare har alla sina egna styrkor och svagheter vid vätskeflödesapplikationer, och det finns ingen sådan sak som en "enstorleks-lösning" för alla situationer. För att uppnå noggrann, stabil och effektiv flödesmätning krävs en omfattande bedömning baserat på mediets egenskaper, mätkrav, rörmiljö och kostnadsbudget.