Kompletny przewodnik po przepływomierzach: co to jest, jak działa, rodzaje i wybór

Zakup przepływomierza nie jest prostą decyzją typu „wybierz urządzenie i zapomnij o nim”. Niewłaściwe urządzenie może podnieść koszty energii, zmniejszyć spójność partii, a nawet stworzyć problemy związane z bezpieczeństwem w zakładzie. Pierwszy wniosek do zrozumienia: przepływomierz to przyrząd mierzący natężenie przepływu płynu przechodzącego przez rurę, ale nie jest to element uniwersalny. Każda technologia ma zestaw warunków, w których działa dobrze, i inny, w których zawiedzie. W tym przewodniku wyjaśniono, czym jest przepływomierz, jak działa i co należy sprawdzić przed jego zakupem.

Co to jest przepływomierz? Jak to działa?

Przepływomierz, zwany także czujnikiem przepływu, to przyrząd mierzący ilość płynu przepływającego przez rurę. Płyn ten może być cieczą, gazem lub parą. Wydajność można wyrazić jako objętościowe natężenie przepływu, np. litry na minutę lub metry sześcienne na godzinę, lub jako masowe natężenie przepływu, np. kilogramy na sekundę. To rozróżnienie ma znaczenie, ponieważ objętość gazu zmienia się wraz z ciśnieniem i temperaturą, podczas gdy masa nie.

Większość przepływomierzy działa poprzez konwersję właściwości płynu na mierzalny sygnał. Na przykład przepływomierz wirowy wykorzystuje korpus bluffowy umieszczony na ścieżce przepływu. Gdy płyn przepływa przez ciało, wiry powstają naprzemiennie z każdej strony. Częstotliwość powstawania wirów jest proporcjonalna do prędkości płynu. Przepływomierz elektromagnetyczny działa inaczej: przykłada pole magnetyczne do przewodzącej cieczy, a indukowane napięcie jest proporcjonalne do prędkości przepływu. Miernik Coriolisaa skręca wibrującą rurkę, gdy przepływa przez nią płyn, a stopień przesunięcia fazowego koreluje bezpośrednio z przepływem masowym.

Ponieważ mechanizmy wykrywania są różne, żaden pojedynczy miernik nie jest w stanie zapewnić dokładnych wyników dla każdego płynu i każdych warunków procesu. Dlatego wybór zaczyna się od danych procesowych, a nie od modelu produktu.

Jak wybrać przepływomierz: kluczowe kryteria wyboru

Przed porównaniem technologii zapisz warunki, jakie zaobserwuje miernik podczas pracy. Poniższa lista zawiera minimum informacji, których będzie potrzebować inżynier aplikacji dostawcy.

• Rodzaj płynu : Czy jest to ciecz, gaz czy para? Czy przewodzi prąd elektryczny, jest żrący, lepki lub zawiera ciała stałe lub pęcherzyki?
• Temperatura i ciśnienie procesu : Ciągłe warunki pracy i wszelkie wartości szczytowe lub zdenerwowane.
• Zakres przepływu : Minimalne, normalne i maksymalne natężenie przepływu plus oczekiwany współczynnik ograniczenia.
• Wymóg dokładności : Czy dotyczy to kontroli procesu, rozliczania energii czy przekazania rozliczeniowego?
• Rozmiar rury i przestrzeń montażowa : Dostępny prosty przebieg rury przed i za rurociągiem oraz orientacja instalacji.
• Środowisko : Wewnątrz lub na zewnątrz, klasyfikacja obszaru niebezpiecznego, poziom wibracji, zakłócenia elektromagnetyczne.

Parametry te określają, czy miernik wytrzyma kalibrację w terenie. Na przykład w przypadku linii gazowej o niskim ciśnieniu i wąskim zakresie przepływu często lepiej jest zastosować miernik wirowy lub wirowy, podczas gdy w przypadku linii szlamowej zawierającej ciała stałe lepiej jest zastosować miernik elektromagnetyczny, ponieważ nie ma ruchomych części ani małych ograniczeń średnicy.

Wyjaśnienie typowych typów przepływomierzy

Przepływomierze wirowe

Mierniki wirowe są dobrym wyborem do pomiaru pary, gazu i wielu cieczy. Mogą pracować w wysokich temperaturach i ciśnieniach, a ponieważ wewnątrz czujnika nie ma ruchomych części, są popularne w branżach procesowych, gdzie liczy się niezawodność. Instalacja wymaga minimalnego prostego przebiegu przed i za urządzeniem. Nadmierne wibracje w rurociągach mogą wpływać na sygnał, dlatego miernik powinien być ekranowany lub izolowany od zakłóceń mechanicznych.

Przepływomierz wirowy serii MA80T do zastosowań związanych z parą, gazem i cieczą Przepływomierz wirowy MA80T mierzy parę, gazy i ciecze, wykorzystując zasadę wiru Kármána, zapewniając niezawodność bez ruchomych części i przydatność w zastosowaniach w przemyśle procesowym charakteryzującym się wysoką temperaturą i wysokim ciśnieniem. Zobacz produkt →

Przepływomierze wirowe

Mierniki wirowe są szczególnie przydatne w zastosowaniach z czystym gazem, gdzie linia jest mała, a natężenie przepływu niskie. Generują wirujący wzór przepływu, a częstotliwość precesji rdzenia wirowego jest proporcjonalna do prędkości płynu. Wbudowany wariant kompensacji temperatury i ciśnienia, taki jak SA80TTP, może korygować zmieniające się warunki gazu bez dodatkowego oprzyrządowania.

Przepływomierz wirowy serii SA80T do czystego gazu i małych przepływów Przepływomierz wirowy SA80T idealnie nadaje się do zastosowań z czystym gazem, z małymi przewodami i niskimi natężeniami przepływu, zapewniając dokładny pomiar poprzez precesję wirową, z wariantem kompensowanym dla zmieniających się warunków gazu. Zobacz produkt →

Przepływomierze masowe Coriolisa

Mierniki Coriolisa mierzą bezpośrednio rzeczywisty przepływ masowy, a nie wywnioskowaną objętość. To sprawia, że ​​są nieocenione w przypadku dozowania środków chemicznych, przenoszenia rozliczeń i kontroli jakości, gdzie masa jest rzeczywistą wielkością zainteresowania. Obsługują zarówno ciecze, jak i gazy i można je stosować do płynów o zmiennej gęstości. Kompromisem jest wyższa cena zakupu i spadek ciśnienia związany z geometrią rury.

Przepływomierz masowy Coriolisa serii AC do bezpośredniego przepływu masowego i gęstości Miernik Coriolisa serii AC bezpośrednio mierzy przepływ masowy, gęstość i temperaturę, co czyni go niezbędnym do dozowania chemikaliów i przenoszenia rozliczeniowego, gdzie dokładny pomiar masy ma kluczowe znaczenie. Zobacz produkt →

Przepływomierze elektromagnetyczne

Mierniki elektromagnetyczne przeznaczone są do cieczy i zawiesin przewodzących. Rura przepływowa nie ma ruchomych części, a wykładzina rury jest jedynym elementem mającym kontakt z cieczą. Dzięki temu idealnie nadają się do stosowania w wodzie, ściekach, szlamach wydobywczych i wielu strumieniach substancji chemicznych, gdzie wysoka zawartość substancji stałych mogłaby uszkodzić turbinę lub czujnik wirowy. Wymagają minimalnej przewodności elektrycznej i całkowicie wypełnionej rury.

Zastosowania przemysłowe i względy zakupowe w świecie rzeczywistym

Przepływomierze działają w branżach procesowych, takich jak ropa i gaz, petrochemia, polikrzem, wytwarzanie energii i uzdatnianie wody. W takich środowiskach miernik nie jest izolowany w laboratorium; wykrywa drgania rur, wahania temperatury, kondensację, porywane powietrze i osady. Miernik, który nie jest dobrany do rzeczywistej lepkości płynu lub nie ma odpowiedniego materiału obudowy, z czasem będzie się przesuwał, powodując przestoje i nieplanowaną konserwację.

Zastosowanie automatyki przemysłowej w dalszym ciągu wymaga niezawodnych czujników, które mogą komunikować się z systemami sterowania. Znajduje to odzwierciedlenie w rosnącej integracji czujników przepływu z podłączonymi urządzeniami procesowymi. Dla inżyniera instalacji praktyczną konsekwencją jest wybór miernika ze sprawdzonym interfejsem wyjściowym, takim jak 4–20 mA, HART, impulsowy lub protokół komunikacyjny obsługiwany przez istniejący system sterowania. Zainstalowanie przepływomierza, który nie może komunikować się z systemem DCS, stanowi poważny problem w przepływie pracy. Zapotrzebowanie na te możliwości wzrosło w wielu gałęziach przemysłu procesowego, a dostawcy w odpowiedzi oferują oprzyrządowanie przeznaczone do przewodowych i bezprzewodowych sieci zakładowych.

Kolejnym czynnikiem decyzyjnym jest zdolność dostawcy do wspierania wymiarowania i wyboru na podstawie inżynierii. Baza produkcyjna o powierzchni 23 000 m², dedykowany zespół techniczny i historia projektów w ponad trzydziestu krajach wskazują, że dostawca jest w stanie poradzić sobie z przeglądami specyfikacji i wymaganiami dotyczącymi dostaw. Jeśli współpracujesz z wykonawcą EPC lub producentem OEM, dopasowanie licznika do harmonogramu projektu i dokumentacji jest równie ważne, jak specyfikacja dokładności licznika. Zrozumienie możliwości producenta przed złożeniem zamówienia zmniejsza ryzyko nieoczekiwanych opóźnień lub niedopasowania sprzętu.

Dokonując oceny producenta, sprawdź, czy może on dostarczyć certyfikaty kalibracji, certyfikaty materiałowe i wsparcie w zakresie zatwierdzeń do stosowania w obszarach niebezpiecznych. Zapytaj o dostępność części zamiennych oraz o to, czy elektronika czujnika może być serwisowana na miejscu, czy też musi zostać zwrócona do fabryki. Konkurencyjna cena niewiele znaczy, jeśli licznik ma sześciotygodniowy czas realizacji części zamiennej. Z tych powodów poznanie historii produkcji i projektu producenta to praktyczny krok przed potwierdzeniem zakupu.

Zanim zatwierdzisz zakup przepływomierza, zapisz warunki procesu i dokładność docelową. Następnie porównaj technologie z tymi danymi, a nie z twierdzeniami marketingowymi. Właściwy przepływomierz niekoniecznie jest najdroższy; jest to taki, który odpowiada właściwościom płynu, ograniczeniom instalacji i oczekiwaniom dotyczącym długoterminowej niezawodności. Jeśli potrzebujesz pomocy przy doborze wymiarów lub instalacji, porozmawiaj z inżynierami producenta ds. zastosowań. Najkosztowniejszym błędem w pomiarach przepływu jest wybór niewłaściwej technologii i życie z konsekwencjami przez cały okres użytkowania instalacji.