Iesācēja ceļvedis par 7 izplatītākajiem plūsmas mērītājiem un izvēles padomiem

Plūsmas mērīšana nav tikai tehniska detaļa; tā ir rūpniecisko procesu pulsācija, kas nodrošina drošību, precizitāti un izmaksu ietaupījumu. Ar vairāk nekā 100 veiduplūsmas mērītājiTā kā mūsdienās tirgus ir tik pārpildīts, izvēlēties mērinstrumentu ar vislabāko cenas un veiktspējas attiecību var šķist sarežģīti. Šajā ceļvedī ir aplūkotas galvenās atziņas par plūsmas mērinstrumentiem, palīdzot jums pārliecinoši izdarīt izvēli. Neatkarīgi no tā, vai esat inženieris, kas optimizē cauruļvadu, vai vadītājs, kas plāno budžetu modernizācijai, aplūkosim plūsmas mērītāju veidu būtību, to stiprās puses un praktiskus padomus izvēlei.

Plūsmas mērītāju izpratne: kāpēc tie ir svarīgi rūpnieciskajā automatizācijā

Plūsmalikmeisrūpnieciskās ražošanas stūrakmens parametrs, kas kontrolē visu, sākot no ķīmiskajām reakcijām līdz enerģijas sadalei. 20. gs. 70. gados diferenciālā spiediena tehnoloģijai bija 80 % tirgus daļa, taču kopš tā laika inovācijas ir ieviesušas viedākas un daudzpusīgākas iespējas. Mūsdienāsplūsmas izvēlemetrsietverlīdzsvarošanas faktori, piemēram, šķidruma tips, ekspluatācijas apstākļi, precizitātes prasības un budžets. Sākot ar nodošanas ekspluatācijā sistēmām skarbos apstākļos, piemēram, naftas platformās jūrā vai farmācijas tīrtelpās, galvenais ir pielāgot skaitītāja raksturlielumus jūsu konkrētajam pielietojumam, lai izvairītos no dīkstāves un neprecīziem rādījumiem.

Šajā ierakstā tiks aplūkotas septiņas galvenās rūpniecībā plaši izmantoto plūsmas mērītāju kategorijas, izceļot to īpašības, plusus, mīnusus un pielietojumu dažādās jomās. Vienkārši sekojiet līdzi, lai apgūtu plūsmas mērītāja izvēles metodes!

1. Diferenciālā spiediena plūsmas mērītāji: uzticams darba zirgs

Diferenciālais spiediensmērījumspaliekasVisplašāk pielietotā plūsmas tehnoloģija, kas spēj apstrādāt vienfāzes šķidrumus dažādos apstākļos, tostarp augstā temperatūrā un spiedienā. Savā uzplaukuma laikā 20. gs. 70. gados tā pamatoti ieņēma 80 % tirgus. Šie skaitītāji parasti sastāv no droseļvārsta ierīces (piemēram, atveres, sprauslas, Pito caurules vai vidējošanas Pito caurules), kas savienota pārī ar raidītāju.

Droseļvārsta ierīce ierobežo šķidruma plūsmu, radot spiediena starpību augšpus un lejpus plūsmas, kas ir proporcionāla plūsmas ātrumam. Diafragmas ir labākā izvēle to vienkāršības un uzstādīšanas ērtuma dēļ. Ja tās ir ražotas un uzstādītas atbilstoši standartiem (piemēram, ISO 5167), tās nodrošina uzticamus mērījumus, neprasot reālas plūsmas kalibrēšanu, bet gan tikai ātru pārbaudi.

Tomēr visas droseļvārsta ierīces rada pastāvīgu spiediena zudumu. Asas malas atveres plāksne var zaudēt 25–40 % no maksimālā diferenciālā spiediena, kas liela mēroga operācijās palielina enerģijas izmaksas. Savukārt Pito caurulēm ir niecīgi zudumi, taču tās ir jutīgas pret plūsmas profila izmaiņām, ņemot vērā, ka turbulence var traucēt to rādījumus.

Naftas ķīmijas rūpnīcā operatori nomainīja novecojušas atveres pret Venturi caurulēm, lai samazinātu spiediena kritumu, kā rezultātā sūkņa enerģijas patēriņš samazinājās par 15%. Tāpēc, strādājot ar viskoziem šķidrumiem vai suspensijām, ir lietderīgi apsvērt Pito cauruļu vidējo vērtību, lai nodrošinātu labāku precizitāti nevienmērīgās plūsmās. Vērts pieminēt, ka vienmēr jānodrošina vismaz 10–20 cauruļu diametru taisns posms augšup pa straumi, lai stabilizētu plūsmas profilu, pretējā gadījumā operatoriem var rasties kalibrēšanas problēmas.

2. Mainīga laukuma plūsmas mērītāji: vienkāršība apvieno daudzpusību

Theikoniskais rotametrs attēlomainīga laukuma plūsmas mērītāji, kur pludiņš konusveida caurulē paceļas proporcionāli plūsmas ātrumam. To izcilākā priekšrocība? Tiešie nolasījumi uz vietas bez ārējas barošanas avota, kas ir ideāli piemēroti ātrām pārbaudēm uz lauka.

Tie ir pieejami divās galvenajās versijās: stikla caurules rotametri apkārtējās vides, nekorodējošiem materiāliem, piemēram, gaisam, gāzēm vai argonam, kas nodrošina skaidru redzamību un ērtu nolasāmību;unmetālscaurulerotametrsversijasar magnētiskiem indikatoriem augstas temperatūras vai augsta spiediena scenārijiem. Pēdējais var izvadīt standarta signālus integrācijaiarierakstītājiortotalizatori.

Mūsdienu varianti ietver ar atsperi noslogotus koniskus dizainus bez kondensāta kamerām, kuriem ir 100:1 samazināšanas koeficients un lineāra izeja, kas ir ideāli piemēroti tvaika mērīšanai.

Runājot par plašajiem pielietojumiem, laboratorijas apstākļos gāzu sajaukšanai tiek izvēlēti daudzi rotametri, kas, pateicoties strāvas padeves neesamībai, ietaupa elektroinstalācijas izmaksas. Taču, uzmanoties no vibrācijām, rotametri var izraisīt pludiņa svārstības un kļūdainus rādījumus. Piemēram, alus darītavas modernizācijā metāla cauruļu modeļi apstrādā karstas misas plūsmas, trīs reizes pagarinot kalpošanas laiku, savukārt bruņotā stikla versijas ar PTFE oderējumu ir budžetam draudzīga izvēle, taču operatoriem tās ir jākalibrē katru gadu, lai saglabātu 1–2 % precizitāti.

3. Vorteksa plūsmas mērītāji: svārstības precizitātei

Vorteksa metri, kas ir spilgts svārstīgo tipu piemērs, plūsmas ceļā ievieto kraujas formas ķermeni, radot mainīgus virpuļus, kuru frekvence korelē ar ātrumu. Kustīgu daļu neesamība nozīmē izcilu atkārtojamību, ilgmūžību un minimālu apkopi.

Pateicoties tādām priekšrocībām kā plašs lineārs diapazons, izturība pret temperatūras, spiediena, blīvuma vai viskozitātes izmaiņām, zems spiediena zudums un augsta precizitāte (0,5–1%), virpuļplūsmas mērītāji spēj darboties līdz 300 °C un 30 MPa, padarot tos daudzpusīgus gāzēm, šķidrumiem un tvaikam.

Virpuļplūsmas mērītāju uztveršanas metode atšķiras atkarībā no vides: pjezoelektriskie sensori ir ideāli piemēroti tvaikam, termiskie vai ultraskaņas sensori ir piemēroti gaisam, un gandrīz visas uztveršanas iespējas darbojas ar ūdeni. Līdzīgi kā diafragmas plāksnēm, plūsmas koeficientu nosaka skaitītāja izmēri.

Dabasgāzes cauruļvada projektā virpuļmetri pulsējošu plūsmu gadījumā pārspēj turbīnas, samazinot kļūdas no 5% līdz mazāk nekā 1%. Tie ir jutīgi pret uzstādīšanu, kas nodrošina taisnus gājienus un novērš vārstu tuvumu. Runājot par jaunajām tendencēm, attālinātām vietām ir piemēroti bezvadu virpuļmetri ar akumulatora darbības laiku līdz 10 gadiem.

4. Elektromagnētiskie plūsmas mērītāji: vadošo šķidrumu labākais draugs

Elektromagnētiskie skaitītājijeb magnētisma skaitītāji izmanto Faradeja likumu, kas skan šādi: vadoši šķidrumi, kas griežas cauri magnētiskajam laukam, inducē spriegumu, kas ir proporcionāls plūsmai. Šie skaitītāji, kas paredzēti tikai vadošiem materiāliem, neietekmē temperatūru, spiedienu, blīvumu vai viskozitāti — vismaz teorētiski — ar 100:1 samazinājumu un 0,5% precizitāti. Cauruļu izmēri ir no 2 mm līdz 3 m, un tie ir piemēroti ūdenim, suspensijām, celulozei vai kodīgām vielām.

Elektromagnētiskie plūsmas mērītāji rada vājus signālus (2,5–8 mV pilnā mērogā), tāpēc ir svarīgi nodrošināt atbilstošu ekranēšanu un zemējumu, lai izvairītos no traucējumiem motoros.

Elektromagnētiskie plūsmas mērītāji lieliski darbojas notekūdeņu attīrīšanas iekārtās, droši mērot netīrus šķidrumus, piemēram, suspensijas, bez aizsērēšanas. Atšķirībā no mehāniskajiem skaitītājiem, magnētiskajiem skaitītājiem nav kustīgu daļu. Korozīvu šķidrumu, piemēram, skābu notekūdeņu, mērīšanai pāreja uz ar PFA oderētiem magnētiskajiem skaitītājiem var samazināt apkopes vajadzības līdz pat 50%, kā redzams nesenajā iekārtu modernizācijā. Turklāt ar baterijām darbināmi magnētiskie skaitītāji iegūst popularitāti attālinātai ūdens mērīšanai, piedāvājot elastību ārpus tīkla pieslēgtās vietās, vienlaikus saglabājot tādu pašu uzticamību bez aizsērējumiem.

5. Ultraskaņas plūsmas mērītāji: neuzbāzīga inovācija

Ultraskaņas plūsmametrinācdivos galvenajos veidos: Doplera un lidojuma laika (TOF).Doplerametrimērsplūsmu, nosakot suspendēto daļiņu frekvences nobīdes, padarot tos ideāli piemērotus ātrgaitas, netīriem šķidrumiem, piemēram, suspensijām, bet mazāk efektīviem maziem ātrumiem vai nelīdzenām cauruļu virsmām.

TOF mērītāji, kas aprēķina plūsmu, pamatojoties uz ultraskaņas viļņu laika starpību, kas pārvietojas līdzi plūsmai un pret to, lieliski darbojas tīros, viendabīgos šķidrumos, piemēram, ūdenī, kur precizitātes nodrošināšanai nepieciešama precīza elektronika. Daudzstaru TOF konstrukcijas uzlabo veiktspēju turbulentās plūsmās, piedāvājot lielāku uzticamību sarežģītās sistēmās.

Aukstā ūdens sistēmas modernizācijā piestiprināmi TOF ultraskaņas skaitītāji ietaupīja tūkstošiem, novēršot nepieciešamību pēc cauruļu griešanas vai izslēgšanas, sasniedzot 1% precizitāti ar pareizu kalibrēšanu. Tomēr gaisa burbuļi vai cauruļu pārklājumi var traucēt rādījumus, tāpēc rūpīga objekta novērtēšana ir kritiski svarīga. Lauka auditiem portatīvās ultraskaņas ierīces ir nenovērtējamas, nodrošinot ātru diagnostiku bez sistēmas dīkstāves.

6. Turbīnu plūsmas mērītāji: ātrums un precizitāte kustībā

Turbīnas plūsmametri darbotiespamatojoties uz impulsa saglabāšanas principu, kur šķidruma plūsma griež rotoru, un rotora ātrums ir tieši saistīts ar plūsmas ātrumu. Šie skaitītāji dominē lietojumos, kuros nepieciešama augsta precizitāte, ar gāzes specifiskiem dizainiem, kuriem ir mazāki lāpstiņu leņķi un vairāk lāpstiņu, lai optimizētu veiktspēju zemāka blīvuma šķidrumos. Tie nodrošina izcilu precizitāti (0,2–0,5% vai 0,1% specializētos gadījumos), 10:1 samazināšanas koeficientu, zemu spiediena zudumu un stabilu veiktspēju augsta spiediena apstākļos, taču tiem ir nepieciešami tīri šķidrumi un pietiekami daudz taisnu cauruļu, lai izvairītos no turbulences izraisītām kļūdām.

Aviācijas degvielas sistēmāturbīnas plūsmametrinodrošinātsprecīza precizitāte apmaksas pārskaitīšanā, kas ir kritiski svarīga rēķinu precizitātei. Mazāki urbumu izmēri pastiprina jutību pret šķidruma blīvumu un viskozitāti, tāpēc spēcīga iepriekšēja filtrēšana ir obligāta, lai novērstu ar gružiem saistītas kļūdas. Hibrīda konstrukcijas ar magnētiskiem uztvērējiem ir uzlabojušas uzticamību, samazinot mehānisko nodilumu.

7. Pozitīvās pārvietošanas plūsmas mērītāji: tilpuma precizitāte

Pozitīvās pārvietošanas plūsmas mērītāji mēra plūsmu, uztverot un pārvietojot fiksētus šķidruma tilpumus ar katru apgriezienu, izmantojot tādus dizainus kā ovāla zobrata, rotācijas virzuļa vai skrāpja tipa. Ovāla zobrata skaitītāji nodrošina 20:1 apgriešanas attiecību un augstu precizitāti (parasti 0,5% vai labāk), taču tie ir pakļauti iesprūšanai šķidrumā esošo gružu dēļ. Rotācijas virzuļa skaitītāji lieliski tiek galā ar lieliem tilpumiem, lai gan to konstrukcija var pieļaut nelielu noplūdi, kas ietekmē precizitāti zemas plūsmas apstākļos.

PD mērītāji, kurus neietekmē šķidruma viskozitāte, ir ideāli piemēroti šķidrumiem, piemēram, eļļām un ūdenim, bet nav piemēroti gāzēm vai tvaikam to tilpuma mehānisma dēļ.

Pārtikas pārstrādes rūpnīcā PD mērītāji, īpaši ovāla zobrata tipa, bija kritiski svarīgi viskozu sīrupu precīzai dozēšanai partijās, nodrošinot nemainīgu produkta kvalitāti. Tomēr nefiltrētos sīrupos esošie gruži reizēm izraisīja sastrēgumus, kas uzsvēra nepieciešamību pēc izturīgām filtrācijas sistēmām. Tīrīšanas uz vietas (CIP) konstrukcijas ievērojami samazināja dīkstāves laiku, vienkāršojot apkopi, kas mainīja spēles noteikumus augstas caurlaidspējas līnijās.

Pareizā plūsmas mērītāja izvēle: ekspertu padomi panākumiem

Pareiza plūsmas mērītāja izvēle ir ļoti svarīga rūpniecisko procesu optimizēšanai, jo neviens mērītājs nav piemērots katram pielietojumam. Lai izdarītu apzinātu izvēli, izvērtējiet galvenos faktorus: šķidruma īpašības (piemēram, viskozitāti, kodīgumu vai daļiņu saturu), plūsmas diapazonu (minimālo un maksimālo ātrumu), nepieciešamo precizitāti (no 0,1 % uzskaites pārskaitījumam līdz 2 % vispārējai uzraudzībai), uzstādīšanas ierobežojumus (piemēram, caurules izmēru, taisnas caurules prasības vai vietas ierobežojumus) un kopējās īpašumtiesību izmaksas (ieskaitot iegādes, uzstādīšanas, apkopes un enerģijas izmaksas).

Sistemātiski izvērtējot šos faktorus ar jūsu procesa vajadzībām, ideālā gadījumā veicot pilottestēšanu vai konsultējoties ar piegādātājiem, jūs varat izvēlēties skaitītāju, kas līdzsvaro veiktspēju un budžetu.