Первичный преобразователь расхода: критерии выбора и особенности монтажа

Измерение расхода жидкостей и газов является важной задачей во многих отраслях промышленности. От точности измерений зависит эффективность производственных процессов. Современные первичные преобразователи расхода позволяют получать высокоточные данные и интегрироваться в системы автоматизации. Давайте разберемся, какие бывают преобразователи расхода и как правильно выбрать прибор для конкретных задач.

Принцип работы первичных преобразователей расхода

Существует несколько основных методов измерения расхода жидкостей и газов с помощью первичных преобразователей:

По перепаду давления
На основе эффекта Кориолиса
Ультразвуковой метод
Электромагнитный метод
Тепловой метод
Оптический метод

Рассмотрим подробнее принцип действия и особенности каждого из методов.

Перепад давления

Этот метод основан на измерении разности давлений до и после сужающего устройства в трубопроводе. В качестве такого устройства чаще всего используется диафрагма или сопло. Согласно уравнению Бернулли, скорость потока пропорциональна разности давлений. По величине перепада давлений рассчитывают расход жидкости или газа.

Преимущества метода:

Простота конструкции и низкая стоимость
Возможность измерения больших расходов

Недостатки:

Сужающее устройство создает дополнительное гидравлическое сопротивление
Требуется прямолинейный участок трубопровода большой длины
Чувствительность к загрязнениям и отложениям

Эффект Кориолиса

Этот метод использует инерционные силы, возникающие при движении потока жидкости внутри вибрирующей трубы. Возникающие Кориолисовы силы пропорциональны массовому расходу. Измеряя их величину, определяют расход жидкости или газа.

Плюсы метода:

Высокая точность измерений
Широкий динамический диапазон
Не требуется прямых участков трубопровода

Минусы:

Высокая стоимость
Ограничения по давлению и температуре
Влияние пульсаций и вибраций трубопровода

Ультразвуковой метод

Основан на измерении разности времени прохождения ультразвукового сигнала по направлению и против потока жидкости. Эта разность пропорциональна скорости потока, по которой рассчитывают объемный расход.

Достоинства ультразвукового метода:

Отсутствие дополнительных гидравлических потерь
Нет движущихся частей, не контактирует с рабочей средой

Недостатки:

Накладные датчики подвержены коррозии и загрязнениям
Требует наличия примесей в жидкости
Чувствителен к акустическому шуму

Электромагнитный метод

Основан на измерении ЭДС индукции, возникающей в движущейся электропроводной жидкости, находящейся в магнитном поле. Величина ЭДС пропорциональна скорости потока и позволяет определить объемный расход.

Плюсы электромагнитного метода:

Простота конструкции
Широкий выбор моделей
Высокая надежность

Минусы:

Ограничения по электропроводности среды
Подверженность электромагнитным помехам
Накапливание отложений на электродах

Как видим, каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Выбор конкретного типа первичного преобразователя расхода зависит от условий и требований к измерениям.

Критерии выбора первичного преобразователя расхода

Чтобы правильно подобрать первичный преобразователь расхода для конкретной задачи, нужно учитывать следующие критерии:

Параметры измеряемой среды. Вязкость, плотность, проводимость, наличие и концентрация взвесей - эти факторы влияют на точность показаний и ограничивают применимость некоторых типов первичных преобразователей.
Диапазон расходов. Необходимо выбирать датчик с диапазоном измерений, соответствующим ожидаемым расходам в трубопроводе. Превышение верхнего предела приведет к потере точности, а слишком высокий запас по верхнему пределу - к потере чувствительности прибора.
Требуемая точность. Необходимо учитывать класс точности и погрешности первичного преобразователя расхода. Для учетных операций требуются более точные приборы.
Условия эксплуатации. Давление и температура технологической среды, наличие вибраций и ударных нагрузок, взрывоопасность - эти и другие условия эксплуатации нужно учитывать при выборе датчика расхода.
Требования к материалу и присоединению. Материал первичного преобразователя по своим характеристикам должен подходить для работы в данной среде. Тип присоединений к трубопроводу также важно выбирать в соответствии с проектом.
Совместимость с системами автоматизации. Необходимо учитывать наличие требуемых выходных сигналов, возможности по цифровой связи и интеграции в АСУ ТП.
Стоимость и срок службы. Эти параметры нужно соотносить с бюджетом и планируемым сроком эксплуатации системы учета расхода.

Учет всех перечисленных факторов позволит подобрать оптимальный по соотношению цена/качество первичный преобразователь расхода для решения поставленных задач.

Особенности монтажа первичных преобразователей расхода

Правильный монтаж первичных преобразователей расхода является залогом получения достоверных данных о расходе жидкости или газа.

Требования к участку трубопровода. Для большинства типов первичных преобразователей расхода необходимо обеспечить прямолинейный участок трубопровода определенной длины до и после места установки. Для электромагнитных и ультразвуковых первичных преобразователей расхода прямых участков не требуется.
Схемы установки. Рекомендуется устанавливать датчик расхода на горизонтальном или вертикальном участке трубопровода в зависимости от типа прибора и инструкции производителя. Направление потока должно соответствовать маркировке на корпусе.
Запорная арматура. До и после преобразователя расхода рекомендуется предусмотреть запорную арматуру для обеспечения возможности демонтажа прибора. Также необходимо устанавливать фильтры для защиты от загрязнений.
Заземление и молниезащита. Требования к заземлению и молниезащите определяются в зависимости от исполнения и принципа действия конкретного первичного преобразователя расхода.
Пусконаладочные работы. Перед вводом системы учета расхода в эксплуатацию необходимо выполнить комплекс пусконаладочных работ и проверить работоспособность первичных преобразователей расхода в реальных условиях.