Виробники витратомірів: керівництво з вибору поширених витратомірів рідин

Як виробник витратомірів, ми маємо досвід у галузі промислового виробництва, муніципального водопостачання, енергетики та хімічної промисловості тощо. Ось підсумок керівництва з вибору витратомірів:

Точне вимірювання витрати рідини має важливе значення для забезпечення ефективності виробництва, контролю витрат та безпеки. Турбінні витратоміри, електромагнітні витратоміри, ультразвукові витратоміри та вихрові витратоміри — це чотири найпоширеніші прилади для вимірювання витрати в секторі рідин. Кожен із них працює за унікальним принципом, що забезпечує різні переваги у продуктивності та межі застосування.

Аналіз основних характеристик 1,4 поширених витратомірів рідин

(1) Турбінний поточний лічильник

1.1 Сценарії використання

Турбінні витратоміри, завдяки своїм перевагам у високоточних вимірюваннях, широко використовуються в застосунках з чистими рідинами, де потрібна висока точність вимірювання витрати. Це включає облік подачі очищених нафтопродуктів, таких як легке паливо та дизельне паливо, у нафтохімічній промисловості, розлив і дозування стерильних рідин, таких як очищена вода та молоко, у харчовій та фармацевтичній промисловості, а також точне дозування рідких ліків у фармацевтичній галузі. Вони також широко використовуються для контролю витрати мастильних середовищ, таких як мастильне й гідравлічне масла, в промислових системах охолодження, і особливо придатні для середніх і низьких в'язкостей, без домішок рідин.

1.2 Переваги

Висока точність вимірювань : У межах номінального діапазону витрати точність зазвичай досягає ±0,2%~±1,0%. Це один із найточніших типів вимірювання витрати рідини на сьогоднішній день і може задовольняти потреби високоточних вимірювань.

Швидка швидкість відгуку : Лопаті турбіни дуже чутливі до змін потоку і можуть швидко фіксувати миттєві коливання, що робить їх придатними для динамічних сценаріїв, які вимагають оперативного контролю змін потоку.

Компактна конструкція та простота встановлення : Він порівняно невеликий за розміром і легкий, потребує менше місця для встановлення та має гнучкі способи монтажу. Може під'єднуватися за допомогою фланця, затискного з'єднання або різьби, щоб адаптуватися до різних конфігурацій трубопроводів.

Невеликі втрати тиску : За нормальних умов експлуатації втрати тиску рідини при проходженні через турбінний лічильник витрат є порівняно незначними і не надто впливають на баланс тиску всередині системи трубопроводів.

1.3 Недоліки

Високі вимоги до чистоти середовища : Лопаті турбіни легко зношуються або забиваються домішками та частинками в середовищі, що призводить до зниження точності вимірювань або навіть пошкодження обладнання, тому необхідно обов’язково встановлювати фільтруючі пристрої.

Сильною мірою залежить від в’язкості середовища : Під час вимірювання рідин з високою в'язкістю, в'язкість рідини зменшуватиме швидкість обертання лопатей турбіни, що призведе до занижених результатів вимірювання.

Схильний до механічного зносу : Лопаті турбіни та підшипники перебувають у механічному контакті, що призводить до зносу після тривалого використання. Потребує регулярного технічного обслуговування та заміни, термін служби порівняно короткий.

(2)Електромагнітний потокомір

2.1 Сценарії використання

Електромагнітні витратоміри працюють на основі принципу електромагнітної індукції та не піддаються впливу фізичних параметрів, таких як густина середовища, в'язкість і температура. Вони придатні для вимірювання провідних рідин і широко використовуються у муніципальній очисній споруді, промислових стоках, контролі транспортування хімічної промисловості для агресивних рідин, таких як кислоти, луги та сольові розчини, а також у металургійній промисловості для вимірювання потоку рідин, що містять тверді частинки, наприклад, пульпи та мули. Крім того, вони добре себе показали в харчовій промисловості для вимірювання в'язких провідних рідин, таких як соуси та сиропи.

2.2 Переваги

Висока адаптивність до середовища : За умови, що електропровідність середовища ≤20 мкС/см, можливе точне вимірювання незалежно від змін його в'язкості та густини. Можна вимірювати рідини, що містять частинки, завислі речовини, а також агресивні середовища, такі як мули та пульпи.

Стабільна точність вимірювання : У межах вимірювального діапазону точність може досягати ±0,5%~±1,0% і менше залежить від змін витрати.

Немає механічного зносу та довгий термін служби : У вимірювальній трубці немає рухомих частин, вимірювання здійснюється лише за допомогою електромагнітної індукції, що усуває механічний знос і зменшує витрати на обслуговування.

Мінімальні втрати тиску : Внутрішня стінка вимірювальної трубки гладка, і при проходженні рідини крізь неї практично відсутні втрати тиску. Підходить для систем із жорсткими вимогами до втрат тиску в трубопроводі.

Можливість вимірювання зворотного потоку : Завдяки двонаправленому вимірюванню може точно фіксувати прямий і зворотний потік рідини, що робить його придатним для сценаріїв, де потрібно контролювати рефлюкс рідини.

2.3 Недоліки

Неможливість вимірювання непровідних рідин : Рідини з провідністю ≤20 мкС/см (наприклад, бензин, дизпаливо, спирт, дистильована вода тощо) неможливо ефективно виміряти, що є основним обмеженням у застосуванні.

Під впливом зовнішніх електромагнітних завад : Якщо у місці встановлення наявні сильні магнітні поля або джерела високочастотних перешкод (наприклад, великі електродвигуни та трансформатори), це вплине на точність вимірювань, тому необхідно застосовувати засоби екранування.

(3)Ультразвуковий водомір

3.1 Сценарії використання

Ультразвукові лічильники витрати використовують метод безконтактного вимірювання, що усуває необхідність безпосереднього контакту з середовищем. Ці лічильники підходять для різноманітних складних сценаріїв, наприклад, для контролю потоку в трубопроводах великого діаметра в системах муніципального водопостачання та опалення, вимірювання потоку легкозаймистих, вибухонебезпечних та агресивних рідин у нафтогазовій промисловості, а також вимірювання санітарних рідин у харчовій та фармацевтичній галузях. Крім того, вони мають суттєву перевагу під час модернізації систем вимірювання витрати на старих трубопроводах, оскільки можуть бути встановлені без відключення труби.

3.2 Переваги

Безконтактне вимірювання, висока адаптивність : Датчик встановлюється на зовнішній стінці труби і не потребує контакту з середовищем, що усуває проблему корозії середовища та забруднення датчика. Може вимірювати легкозаймисті, вибухонебезпечні, надзвичайно токсичні, сильно корозійні та інші спеціальні рідини.

Простота встановлення без впливу на роботу трубопроводу : Встановлення можна завершити без перекриття трубопроводу або зупинки виробництва. Особливо підходить для модернізації моніторингу витрати у старих трубопроводах або трубопроводах великого діаметра, які не можна вимикати.

3.3 Недоліки

Сильно залежить від стану трубопроводу : відкладення, корозія та іржа на внутрішній стінці трубопроводу можуть призводити до послаблення ультразвукового відбитого сигналу, що впливає на точність вимірювання; деякі матеріали трубопроводу можуть впливати на вимірювання.

Істотно залежить від характеристик середовища : якщо середовище містить велику кількість бульбашок і завислих частинок, це призведе до ультразвукового розсіювання та збільшить похибку вимірювання; точність вимірювання в’язких рідин також знижується.

Точність вимірювання є порівняно низькою : точність звичайних ультразвукових лічильників витрати становить ±1%~±1,5%, що нижче, ніж у турбінних лічильників витрати та електромагнітних лічильників витрати, і важко задовольнити потреби високоточних вимірювань.

Обмежена адаптивність до умов навколишнього середовища : в умовах високої температури, високої вологості та сильних вібрацій стабільність датчика знижується, і потрібно застосовувати додаткові захисні заходи.

(4) Вихровий лічильник потоку

4.1 Сценарії використання

Витратоміри вихрового типу працюють на основі принципу Кармана і придатні для вимірювання чистих рідин у певному діапазоні чисел Рейнольдса. Вони широко використовуються для контролю витрати охолоджувальної води в промислових системах охолодження, обліку подачі малов'язких і середньов'язких рідин, таких як розчинники та реактиви, в хімічній промисловості, а також для вимірювання витрати рідин, таких як легка нафта та термальна олива, в енергетичній галузі. Крім того, їх широко застосовують для контролю витрати холодної та гарячої води в системах кондиціонування, і вони особливо придатні для вимірювання швидкісних потоків середніх і високих швидкостей.

4.2 Переваги

Проста конструкція та висока надійність : У вимірювальному трубопроводі є лише один генератор вихорів, немає рухомих частин, низький ризик механічних пошкоджень, низькі витрати на технічне обслуговування та довгий термін служби.

Помірна втрата тиску : Порівняно з турбінним витратоміром, втрата тиску трохи вища, але нижча, ніж у дросельного витратоміра, і мало впливає на тиск у системі трубопроводу.

Висока температура вимірювання : Може вимірювати середовище з високою температурою та підтримувати до 350° для середовища з високою температурою.

4.3 Недоліки

Існують певні вимоги до чистоти середовища : якщо генератор вихорів покритий або забруднений домішками чи частинками в середовищі, це вплине на стабільність утворення вихорів і збільшить похибку вимірювання. Тому не підходить для рідин, що містять велику кількість завислих частинок.

Сильно залежить від низької швидкості потоку : коли швидкість рідини низька, важко утворити стабільну вихрову доріжку Кармана, точність вимірювання значно знижується або навіть прилад перестає працювати нормально, тому існує вимога до мінімальної швидкості потоку.

Слабкий опір вібрації зовнішні вібрації можуть легко впливати на частоту вихрового шару, що призводить до неправильних вимірювань. Тому його потрібно встановлювати в умовах з мінімальними вібраціями або обладнати пристроєм компенсації вібрацій.

2.4 Типи порівняння основних параметрів лічильника витрати та аналіз придатності

(1) Порівняння основних параметрів

Тип параметра	турбінний поточний лічильник	Електромагнітний потокомір	Ультразвуковий водомір	Вихровий лічильник потоку
Точність вимірювання	±0.2%~±1.0%	±0.5%~±1.0%	±1%~±1.5%	±1%~±2.5%
Вимоги до електричної провідності діелектрика	Без вимог	≤20 мкСм/см	Без вимог	Без вимог
Вимоги до чистоти середовища	Високі (потрібна фільтрація)	Низькі (може містити частинки)	Високий (частинки впливають на точність)	Високий (уникайте прилипання домішок)
Втрати тиску	Маленький	Дуже малий	немає	Маленький
Вартість обслуговування	Високий (потрібна регулярна заміна лопаток/підшипників)	Низький	Низький	Низький

(2) Аналіз придатності сценарію

На підставі наведеного вище порівняння параметрів та характеристик продуктивності кожного лічильника витрати, адаптивність у різних сценаріях може бути поділена на три рівні: «висока адаптивність», «середня адаптивність» та «непридатний». Конкретна адаптивність наведена нижче:

2.1 Сценарії дозування чистих рідин з високою точністю (наприклад, заправка готовою нафтою або подача рідких ліків)

2.1.1 Висока адаптивність: турбінний витратомір. Його висока точність ±0,2% до ±1,0% та висока повторюваність задовольняють вимоги вимірювання, забезпечуючи відмінну стабільність у чистих рідинах із низькою в'язкістю.

2.1.2 Середня адаптивність: електромагнітний витратомір потребує провідної рідини та має достатню точність, але є великим за розмірами та неефективним для непровідних рідин.

2.1.3 Несумісність: ультразвукові лічильники витрати мають недостатню точність, а вихрові лічильники витрати мають погану стабільність при низьких швидкостях потоку.

2.2 Сценарії вимірювання корозійних рідин із частинками (наприклад, кислоти та луги в хімічній промисловості, очищення стічних вод)

2.2.1 Висока адаптивність: електромагнітні лічильники витрати стійкі до корозії та можуть працювати з середовищами, що містять частинки.

2.2.2 Загальна адаптивність: ультразвуковий лічильник витрати, безконтактний метод вимірювання дозволяє уникнути корозії, але точність знижується за наявності великої кількості бульбашок або частинок.

2.2.3 Несумісність: турбінні лічильники витрати схильні до корозії та закупорювання, а вихрові лічильники витрати — до накопичення забруднень.

2.3 Сценарії вимірювання в трубопроводах великого діаметру або модернізації старих трубопроводів (наприклад, муніципальні системи водопостачання та опалення)

2.3.1 Висока адаптивність: ультразвукові лічильники витрати. Безконтактне встановлення не потребує розрізання труби і підходить для труб великого діаметру; електромагнітні лічильники витрати можуть бути вставними.

2.3.2 Загальна адаптація: електромагнітний лічильник витрати має високу точність, але для його встановлення потрібно розрізати трубу, що ускладнює модифікацію.

2.3.3 Несумісність: турбінні лічильники витрати призначено для труб невеликого діаметра і не підходять для труб з діаметром понад DN200. Вихрові лічильники витрати не підходять для труб з діаметром понад DN300.

3. Основна логіка прийняття рішення щодо вибору лічильника витрати

На практиці вибір лічильників витрати має ґрунтуватися на принципі «пріоритет сценарію та відповідність параметрів». Конкретні кроки прийняття рішення такі:

3.1 Визначення характеристик середовища : По-перше, визначте електропровідність рідини (чи є вона провідною), чистоту (наявність забруднень) та в'язкість (висока/середня/низька в'язкість). Це ключовий крок для виключення невідповідних витратомірів. Наприклад, непровідні рідини слід одразу виключити з варіантів електромагнітних витратомірів, а рідини, що містять велику кількість частинок — з турбінних витратомірів.

3.2 Вимоги до точності вимірювання : Для високоточних завдань, таких як комерційні розрахунки та точне дозування, переважно використовують турбінні або електромагнітні витратоміри; для завдань із середньою або низькою точністю, наприклад, при звичайному контролі та управлінні процесами, можна обрати вихрові або ультразвукові витратоміри.

3.3 Умови трубопроводу та навколишнього середовища : Залежно від діаметра трубопроводу, ультразвукові витратоміри мають пріоритет для трубопроводів діаметром понад DN200, а турбінні та ультразвукові витратоміри — для встановлення в обмеженому просторі; вібрація/температура навколишнього середовища: у разі сильних вібрацій слід уникати вихрових витратомірів, а в умовах високих температур — використовувати вихрові витратоміри.

4. Рекомендації виробників витратомірів

Турбінні, електромагнітні, ультразвукові та вихрові витратоміри мають свої сильні та слабкі сторони у застосуванні для вимірювання рідин, і не існує єдиного «універсального» витратоміра. Для отримання точних, стабільних і ефективних вимірювань витрати необхідна комплексна оцінка з урахуванням характеристик середовища, вимог до вимірювання, умов у трубопроводі та бюджету.