Типи промислових витратомірів: виберіть правильний вимірювач

Вибір витратоміра рідко є лише технічним рішенням. Лічильник, який ви вибираєте, визначає стабільність процесу, вартість енергії, якість продукту, навантаження на технічне обслуговування, а в деяких випадках і точність грошей, що переходять із рук в руки. Лічильник, який ідеально працює на чистій воді, може вийти з ладу протягом декількох тижнів на абразивному шламі. Лічильник, який ідеально підходить для стисненого повітря, може бути марним для електропровідних стічних вод. А найдешевший лічильник із пропозиції може спокійно стати найдорожчим на місці, якщо додати втрату тиску, простої та повторне калібрування.

Правильний вибір залежить від чотирьох речей: що ви вимірюєте, як поводиться рідина, як буде встановлено лічильник і наскільки точними мають бути показання. У цьому посібнику описано основні типи промислових витратомірів, пояснено, де кожен з них заслуговує на своє місце, а де його слід уникати, а також покаже вам, що саме потрібно перевірити, перш ніж взяти на себе зобов’язання.

Швидка відповідь: який тип витратоміра підходить для вашого застосування?

Якщо вам потрібна лише відправна точка, скористайтеся таблицею нижче. Ставтеся до цього як до першого фільтра, а не до остаточного технічного рішення.

Остаточний вибір завжди повинен зважувати властивості рідини, розмір труби, тиск, температуру, діапазон потоку, доступну пряму трубу, цільову точність і сигнал, який очікує ваша система керування. Решта цього посібника пояснює, як перетворити ці дані на впевнене рішення.

Перш ніж порівнювати: зберіть ці деталі процесу

Без базових даних про процес вибір є здогадкою. Зберіть наступне, перш ніж порівнювати технології, і поле кандидатів зазвичай звужується.

Тип рідини, провідність і чистота

Почніть з рідини. Це вода, нафта, хімічна речовина, пара, стиснене повітря, природний газ, шлам або харчова-рідина? Він чистий чи брудний, чи містить бульбашки, тверді частки, волокна чи корозійні компоненти? Це єдине запитання усуває цілі категорії. Магнітний лічильник є чудовим вибором для електропровідних рідин, таких як вода, стічна вода та багато хімікатів, але він фізично не може зчитувати показники газу, пари, чистої нафти чи будь-якої не-провідної рідини, оскільки він покладається на електромагнітну індукцію через провідне середовище. Тепловий масовий лічильник створений для чистого газу і зовсім не призначений для обслуговування рідини.

Діапазон потоку, розмір труби та необхідна точність

Кожен лічильник має допустимий діапазон витрати. Якщо реальний потік знаходиться нижче нижньої межі лічильника або вище його верхньої межі, показання дрейфують або дестабілізуються. Підтвердьте мінімальну, нормальну та максимальну швидкість потоку; розмір і матеріал труби; точність, яка вам дійсно потрібна; і чи потрібен вам миттєвий потік,сумарний потік, або обидва. Будьте чесними щодо мети, тому що точність коштує дорого: лічильник, який відстежує споживання охолоджувальної-води, не потребує того самого класу, що й одне вимірювання передачі продукту або дозування рецептури.

Тиск, температура, в'язкість і тверді речовини

Умови процесу можуть дискваліфікувати технологію ще до того, як ви подивитеся на ціну. Висока температура створює навантаження на датчики, вкладиші, ущільнення та електроніку. Тверді речовини пошкоджують рухомі частини або блокують невеликі проходи. Бульбашки повітря розсіюють ультразвукові сигнали. Абразивний шлам зношує внутрішні компоненти.

Особливої ​​уваги заслуговує в'язкість, оскільки вона змінює форму самого потоку. Коли в’язкість зростає (або швидкість падає), потік змінюється від турбулентного до ламінарного, а профіль швидкості в трубі змінюється від майже плоского до параболічного. Цей перехід, що регулюєтьсяЧисло Рейнольдса, є приблизно турбулентним вище ~4000 і ламінарним нижче ~2000. Це важливо, оскільки вимірювачі-на основі швидкості - турбіни, вихрові та багато ультразвукових конструкцій - відкалібровані для турбулентного, повністю розвиненого потоку та зазвичай потребують числа Рейнольдса вище приблизно 10 000, щоб залишатися точним і стабільним. Підштовхніть їх до ламінарного або перехідного потоку, і показання будуть блукати. Ось чомуВ'язкість рідини має такий прямий вплив на продуктивність витратоміраі чому постачальники вимагають в’язкість у сП (мПа·с) за робочої температури, а не за 20 градусів.

Умови встановлення та вихідний сигнал

Технічно справний лічильник все одно виходить з ладу, якщо він встановлений невдало. Перевірте, чи достатньо прямої труби на ділянці, чи завжди лінія заповнена, чи є вібрація, чи потрібно лічильник встановлювати горизонтально чи вертикально, і чи хтось може дістатися до нього для обслуговування. Потім підтвердьте вихід, який потрібен вашій системі - 4–20 мА, імпульсний, RS485/Modbus, HART, релейний, пакетний-керуючий вихід, локальний дисплей або віддалений передавач. У промисловому проекті лічильник повинен підходити до системи керування, а не лише до труби.

Пояснення типів промислових витратомірів

Дев'ять наведених нижче технологій охоплюють переважну більшість промислових вимірювань рідин, газів і пари. Вони не є взаємозамінними та не заслуговують однакової ваги -, тому звичайні «робочі конячки» отримують тут більше глибини, ніж варіанти ніші.

Диференціальний тиск (діафрагма, Вентурі, сопло)

Лічильники диференціального тиску (DP) створюють навмисне обмеження в трубі та роблять висновок про потік на основі перепаду тиску в ній. Адатчик перепаду тискузчитує цю краплю, а первинним елементом зазвичай є діафрагма, трубка Вентурі або проточне сопло. Взаємозв’язок між падінням тиску та витратою є одним із найбільш ретельно задокументованих у всіх вимірюваннях: геометрія, встановлення та невизначеність цих пристроїв визначаютьсяISO 5167, що означає, що-сумісну зі стандартами діафрагму часто можна використовувати без індивідуального калібрування - реальна економічна перевага на великих лініях.

Найкраще для:пара, гази, чисті рідини, високо{0}}температурне обслуговування та застарілі системи заводів.Слідкуйте за:постійна втрата тиску, вимоги до прямих-труб і обмежене зниження тиску. Зауважте, що ISO 5167 не поширюється на діафрагми нижче труби з числом Рейнольдса близько 5000, тому DP погано підходить для роботи з дуже в’язкою або дуже низькою -течією. Діафрагми дешевші, але втрачають більше тиску; Трубки Вентурі коштують дорожче та займають більше місця, але відновлюють більшу частину тиску, що окупається на великих трубопроводах, де перекачування енергії є справжньою статтею.

Магнітні (електромагнітні) витратоміри

Витратоміри електромагнітні, або магметри, вимірюють провідну рідину за допомогою електромагнітної індукції. Оскільки ніщо не заважає отвору, вони майже не втрачають тиск і не пропускають тверді частки, які могли б зруйнувати рухому-частину лічильника. Для води, стічних вод, шламу та багатьох хімічних речовин вони часто є найпрактичнішим вибором на дошці.

Найкраще для:електропровідні рідини, брудна вода, корозійні хімікати та абразивний шлам.Жорсткий ліміт:їм потрібна провідна рідина вище мінімального порогу, і вони не можуть зчитувати газ, пару, нафту чи не-провідні розчинники - без винятків. У хімічному або абразивному режимі вкладиш і електроди є лічильником, отжевибір правильного матеріалу вкладиша та електрода(PTFE, PFA, гума, поліуретан; нержавіюча сталь, Hastelloy, тантал) - це рішення, яке визначає термін служби.

Ультразвукові витратоміри (-затискачі та вбудовані)

Ультразвукові витратоміричас звукових імпульсів, що рухаються з потоком і проти нього, щоб обчислити швидкість. Різниця між двома стилями не є деталлю - вона змінює все щодо встановлення та точності. Затискайте-на транзитних-лічильниках часу закріплюйте ремінець на зовнішній стороні існуючої труби та ніколи не торкайтеся рідини, що ідеально підходить, коли ви не можете перерізати лінію або зупинити процес; вбудовані (золотникові) лічильники розташовані в потоці і, як правило, забезпечують точнішу та повторювану точність.

Найкраще для:чисті або помірно брудні рідини, існуючі трубопроводи, тимчасові обстеження та будь-які не-інвазивні вимоги.Чутливий до:дані та стан труби. Точність-затискача залежить від правильного діаметра труби, товщини стінки, матеріалу, швидкості звуку та хорошого акустичного зв’язку; надмірна кількість бульбашок, важкі тверді частки, накип, пошкодження облицювання або шорстка поверхня труби погіршують сигнал. Введіть неправильні вводи труби, і навіть хороший лічильник повідомить впевнену нісенітницю.

Вихрові витратоміри

Вихрові витратомірипомістіть обривне тіло в потік і порахуйте вихори, що проливаються за ним; проливання частоти треків швидкості. Вони парогазові робочі конячки.Найкраще для:пара, стиснене повітря, гази та чисті рідини.Слабкий на:дуже низький потік, рідини з високою-в’язкістю та рідини з великим навантаженням. Вихрове виділення залишається лінійним тільки вище приблизно Re 10 000, тому в’язка або повільна лінія може опускатися нижче надійного вікна вимірювача. Для пари популярні вихрові лічильники, оскільки вони збалансовують продуктивність, установку та вартість без втрати тиску через діафрагму.

Турбінні витратоміри

Витратоміри турбінніобертайте ротор у потоці потоку та перетворюйте швидкість обертання в сигнал, забезпечуючи відмінну повторюваність і швидку реакцію на чисту, стабільну рідину.Найкраще для:чисті мало{0}}в’язкі рідини, паливо, розчинники та легке масло.Уникайте, коли:рідина брудна або абразивна.

Варто бути конкретнимчомубрудна рідина – це проблема, а не просто позначення її непридатною. Пісок і волокна зношують підшипники та роз'їдають леза, що зміщує калібрування; частинки можуть забруднювати ротор, тому він більше не обертається вільно; і бульбашки або пульсації змушують ротор прискорюватися та сповільнюватися, дестабілізуючи сигнал. Практичне правило: якщо в трубопровід потрапляють тверді або металеві частинки, турбінний лічильник не повинен використовуватися за замовчуванням, а там, де він використовується, фільтрація вище по потоку необов’язкова.

Об'ємні витратоміри

Лічильники об’ємного об’єму (PD) захоплюють і випускають відомий об’єм під час кожного циклу, підраховуючи об’єми так, як людина підраховує відра. Цей механізм робить їх міцними саме там, де вимірювачі швидкості мають проблеми - при низькій витраті та в’язких рідинах. Ановальний зубчастий (об'ємний) метрє загальним вибором для олив, палива, мастильних матеріалів і точного дозування.

Найкраще для:масла, паливо, в’язкі рідини, дозування-з низьким потоком і дозування.Слідкуйте за:рухомих частин, реального падіння тиску та вразливості до брудної або абразивної рідини без захисту. Цікаво, що вища в’язкість часто допомагає PD-метру (вона покращує внутрішнє ущільнення), що є протилежністю поведінці турбінних і вихрових вимірювачів - корисний інстинкт, коли застосовується маслопровід. Якщо рідина не ідеально чиста, захистіть лічильник фільтром, а не відмовляйтеся від технології.

Коріолісові масові витратоміри

Лічильники Коріоліса вимірюють масовий потік безпосередньо, фіксуючи закручування рідини під час проходження крізь вібраційні труби, і більшість також повідомляє про щільність і температуру в одній упаковці. Оскільки вони вимірюють масу, а не об’єм, вони уникають поправок на щільність і температуру, яких потребують об’ємні вимірювачі - див.як працюють коріолісові масові витратоміридля механізму в деталях.

Найкраще для:високо{0}}точне вимірювання рідини, дозування, змішування, дозування хімікатів, вимірювання густини та передача на зберігання.Компроміси-:вища вартість покупки, важчий корпус і чутливість до сильної вібрації та дво-фазного (газ-у-рідині) потоку. Коріоліс рідко буває найдешевшим лічильником, і це неправильна реакція, коли бюджет, розмір труби або перепад тиску домінують у прийнятті рішення -, але коли помилка вимірювання має прямі фінансові наслідки, це часто єдина чесна відповідь. Особливо при передачі на зберігання, де регуляторні органи та торгові партнери розглядають лічильник як касовий апарат, точність і відстежуваність є головною перевагою:національні метрологічні інститути підтримують спеціальні стандарти витратисаме тому, що частка відсотка може означати мільйони доларів.

Термічні масові витратоміри

Теплові масові витратоміризробити висновок про масову витрату газу на основі того, скільки тепла газ відносить від нагрітого датчика.Найкраще для:вимірювання чистого газу - стиснене повітря, азот, природний газ, біогаз і моніторинг споживання - з хорошою низькою-чутливістю потоку та, у багатьох випадках, без окремої компенсації тиску чи температури.улов:калібрування залежить-від газу. Якщо склад газу змінюється, показники дрейфують, тому вологий або брудний газ потребує належної оцінки, перш ніж довіряти цій технології.

Витратоміри зі змінною площею (ротаметри)

Вимірювач змінної площі плаває в конічній трубці; висота поплавця показує швидкість потоку. Це просто, дешево та ідеально підходить для швидкої візуальної перевірки. Він також має низьку-точність, локальний-лише читання-якщо він не обладнаний передавачем, і непридатний для виставлення рахунків чи критичного контролю. Використовуйте його там, де комусь просто потрібно з першого погляду підтвердити, що рідина рухається -, а не там, де потрібно перевірити число.

Короткий огляд типів витратомірів

Як вибрати: від запитань до рішень?

Контрольний список підкаже, про що варто подумати; цінність полягає в тому, щоб кожну відповідь перетворити на вибір. Пропрацюйте ці кроки та дозвольте кожному керувати кандидатами, які вступають або виходять.

Крок 1 - Визначте мету, а потім установіть шкалу точності.Моніторинг, контроль процесу, дозування, безпека, управління енергією чи виставлення рахунків? Якщо лічильник годуєвиставлення рахунків або передача на зберігання, вам потрібна відкалібрована точність-охорони та документація. Якщо їздитьконтроль процесу, повторюваність часто має більше значення, ніж абсолютна точність. Якщо це такпростий моніторинг, змінної площі, турбіни або ультразвукового лічильника може бути достатньо.

Крок 2 - Підтвердьте рідину, а потім видаліть.Рідина, газ чи пара? Потім провідність, в'язкість, тверді речовини, бульбашки, корозійність і чистота. Не{1}}непровідна рідина виключає магнітне; газ виключає магнітні та більшість об'ємних лічильників рідини; брудна рідина виключає незахищені лічильники рухомих-частин. Цей крок зазвичай виконує більшу частину роботи.

Крок 3 - Зіставте діапазон потоку, тиск, температуру та стан труби.Переконайтеся, що лінія завжди заповнена - частково заповнена труба руйнує більшість вимірювань рідини. Переконайтеся, що робоча точка розташована зручно в межах діапазону вимірювача, а не на краях.

Крок 4 - Вирішіть реальність встановлення.Пряма труба, орієнтація, вібрація, доступ і можливість відключення. Якщо ви не можете зупинити лінію, затискач-на ультразвуковому глюкометрі часто є єдиним практичним шляхом.

Крок 5 - Зіставте результат із системою керування.Перевірте тип сигналу, дисплей, протокол, потужність та інтеграцію з вашим ПЛК, SCADA або реєстратором даних, перш ніж закохатися в датчик.

Крок 6 - Порівняйте загальну вартість, а не ціну наклейки.Додайте втрати тиску, час простою, монтажні роботи, калібрування, запчастини та технічне обслуговування. Дешевший лічильник, який втрачає напор або щомісяця потребує чищення, коштує недешево. Якщо ви не впевнені, як порівняти цифри, знайте приблизноскільки зазвичай коштує ультразвуковий витратомірпроти магметра чи приладу Коріоліса ставить-компроміс у перспективу.

Швидкий шлях прийняття рішень

Якщо вам потрібен напрямок за тридцять секунд, дотримуйтеся першого відповідного рядка:

• Потрібна безпосередня точність вимірювання маси, щільності-або зберігання?→ Коріоліс
• Провідна вода, стічна вода чи шлам?→ Магнітний
• Не можете перерізати трубу чи зупинити лінію?→ Затискач-на ультразвук
• Пара чи газ-високої температури?→ Вихровий або перепад тиску
• Чисте пальне-з низькою в’язкістю чи легке масло?→ Турбіна
• В’язке масло чи точне дозування-з низьким потоком?→ Об’ємна / овальна шестерня
• Моніторинг споживання чистого газу?→ Теплова маса
• Просто потрібне місцеве візуальне{0}}зняття?→ Змінна область

Механічні проти цифрових витратомірів

Покупці часто вибирають «механічний або електронний», і це справедливий об’єктив. Механічні-чутливі лічильники - турбіна, позитивний об’єм, змінна площа - зазвичай дешевші, працюють без живлення в своїх найпростіших формах і добре зрозумілі, але вони мають зношені частини, які з часом дрейфують і потребують періодичного обслуговування. Електронні чи цифрові вимірювачі - магнітні, ультразвукові, вихрові, коріолісові, термічні вимірювачі - не мають потоку-змочених рухомих частин, які потрібно зношувати, пропонують багатші результати та діагностику та довше зберігають калібрування, за вищою ціною придбання та в залежності від потужності та правильної конфігурації. Для роботи, яка працює безперервно та живить систему керування, стабільність цифрового лічильника зазвичай виграє від загальної вартості; для періодичних, низьких -ставок локальних показань, механічний лічильник часто є розумною витратою.

Поширені помилки вибору (і їхня вартість)

Вибір виключно за ціною

Недорогий-лічильник, який спричиняє втрату тиску, часто виходить з ладу або нерівномірно показує, стає найдорожчим елементом у проекті. Виправлення: порівняйте вартість за весь період, а не ціну.

Ігнорування провідності рідини

Магметр чудово працює з провідною рідиною та повністю не пропускає нафту, газ, пару або не-провідний розчинник. Виправлення: перевірте провідність, перш ніж додати магнітний список.

Забувши про вимоги-прямої труби

Клапани, коліна, насоси та редуктори, розташовані занадто близько, спотворюють профіль потоку та спотворюють показання. Виправити: дизайн впрямолінійні-труби вгору та вниз за течієювказує лічильник, або виберіть технологію, яка допускає короткі серії.

Запуск лічильників рухомих-частин на брудній рідині

Турбінні та PD-лічильники чудово підходять для чистого обслуговування, але пісок і абразиви зношують внутрішні частини та змінюють калібрування. Виправити: додати фільтрацію або переключитися на магнітну/ультразвукову.

Ігнорування доступу до обслуговування

Лічильник, який підходить до труби, але недоступний для перевірки, очищення чи повторного калібрування, гарантує майбутні простої. Виправлення: перевірка зазору та запірної арматури на етапі проектування.

Приклади застосування рідини

Стічні води та шлам

Провідні стічні води — це класична територія магметра: немає рухомих частин, немає перешкод і допускається вміст зважених твердих речовин. Проблема переходить до вибору вкладиша, коли рідина стає абразивною, оскільки вкладиш -, а не електроніка - визначає термін служби. Для загальнорослинної води звичайнаваріанти витратомірів водикомпроміс вартості, точності та витрат на встановлення.

Пар і стиснене повітря

Пару зазвичай вимірюють вихровими або DP-метрами, які витримують температуру. Стиснене повітря може використовувати завихрення, термічну масу або DP залежно від розміру труби, діапазону потоку та того, виставляєте ви рахунки внутрішнім відділам чи просто відстежуєте споживання.

Нафта, паливо та рідини з низькою-в’язкістю

Чисті рідини з низькою-в’язкістю, такі як розчинники та легке масло, підходять для турбінних лічильників - aрізьбовий-турбінний лічильник для дизеля та паливає загальним придатним для обов'язку передачі. Коли в’язкість зростає, позитивне зміщення бере верх, оскільки вища в’язкість покращує герметизацію PD, водночас виштовхуючи вимірювачі швидкості за межі лінійного діапазону.

Дозування та дозування хімічних речовин

Тут правильна відповідь залежить від швидкості потоку, хімічної сумісності, в'язкості та необхідної повторюваності. Позитивне зміщення та Коріоліс домінують, коли кожна партія повинна точно відповідати останній; Коріоліс додає перевагу безпосереднього вимірювання маси, що усуває помилку-корекції густини з рецепта.

Контрольний список встановлення

Навіть правильний лічильник працює погано, якщо при установці ігноруються основи. Перед введенням в експлуатацію підтвердьте:

• Адекватна пряма труба вгорі та вниз по течії для обраної технології
• Труба, яка залишається повністю заповненою на лічильнику за будь-яких умов експлуатації
• Фільтрація вище за течією, де тверді частки можуть досягти рухомої-частини або малого-метра
• Видалення повітря або газу перед лічильниками рідини, схильні до дво{0}}помилки фази
• Правильна орієнтація (багато лічильників рідини віддають перевагу потоку вгору, щоб залишатися повними)
• Належне заземлення для магнітних лічильників і кріплення-з низьким рівнем вібрації для Коріоліса
• Рейтинг -небезпечної зони (ATEX, IECEx або клас/категорія), де цього вимагає атмосфера
• Фізичні зазорні та ізоляційні клапани для перевірки, видалення та повторного калібрування

Симптоми неправильного вибору лічильника

Якщо лічильник не відповідає обов'язку, поле віддає його. Зміщення показань протягом тижнів вказує на знос або забруднення на лічильнику рухомих частин-. Нестабільний або стрибкоподібний вихід часто означає бульбашки, пульсацію або роботу нижче потоку лічильника або вікна Рейнольдса. Зростаюча скарга на тиск нижче за течією може бути викликана діафрагмою або вимірювачем PD, який коштує занадто багато. Пошкодження ротора або повторне чищення сигналізують про абразиви, з якими лічильник ніколи не мав працювати. Погана повторюваність-від-серії свідчить про те, що клас точності - або технологія - не підходять для роботи. Жодне з цього не є проблемою калібрування; це проблеми з відбором у калібрувальній масці.

Що надіслати постачальнику для отримання пропозиції?

Точна рекомендація настільки хороша, наскільки хороші дані, що стоять за нею. Підготуйте наступне, перш ніж звернутися, і постачальник зможе визначити розмір корпусу, вкладиша, датчика, передавача та виходу за один прохід, а не за три:

• Назва та склад рідини, а також те, чи є вона рідиною, газом чи парою
• Мінімальна, нормальна та максимальна витрати
• Розмір і матеріал труби
• Робочий тиск і температура
• В’язкість у cP (мПа·с) і густина при робочій температурі, якщо відомо
• Провідність для рідких застосувань
• Присутні тверді речовини, бульбашки або корозійні компоненти
• Потрібна точність і для контролю, моніторингу, пакетування чи виставлення рахунків
• Спосіб встановлення: вбудований, вставний або затискач-на, доступна пряма-довжина труби
• Необхідний вихід: 4–20 мА, імпульсний, RS485/Modbus, HART або реле
• Джерело живлення, дисплей і будь-які ви-захищені чи санітарні вимоги

З готовими деталями ви можетенадішліть дані процесу для отримання рекомендації щодо розміруі отримайте лічильник, який відповідає обов’язку, замість загального вибору з каталогу.

FAQ: Типи промислових витратомірів

Ключові висновки

Правильний промисловий витратомір відповідає процесу, а не назві продукту. Магнітні лічильники власних струмопровідних рідин; ультразвукові вимірювачі вирішують-проблему без різання; вихрові та DP лічильники несуть паро- та газопостачання; турбінні та об'ємні лічильники обробляють чисте паливо та дозування; Лічильники Коріоліса окупають свою вартість скрізь, де точність маси має фінансову вагу; і теплові вимірювачі охоплюють моніторинг чистого газу. Перш ніж взяти на себе зобов’язання, визначте рідину, діапазон потоку, розмір труби, цільову точність, реальність установки та вихідний сигнал. Виконайте ці шість правильно, і технологія майже сама вибере -, і ви зможетепорівняти весь спектр витратомірівпроти специфікації, якій ви справді довіряєте.