Tehnička podrška. Mjerni uređaji - da li je moguće koristiti sve

“Glavna” metrološka karakteristika svakog mjernog instrumenta je njegova greška. Greška mjernog instrumenta nazivamo razliku između indikacija date sredine i prave vrednosti izmerene fizičke veličine. Ali tu postoji jedna "filozofska" suptilnost. Prave vrijednosti su nam u principu nepoznate - inače mjerenja uopće ne bi bila potrebna. Stoga grešku prilikom verifikacije utvrđujemo upoređivanjem očitavanja mjernog instrumenta koji se verifikuje sa određenim etalonom (ili sa očitanjima referentnog mjernog instrumenta) - i vjerujemo da tokom rada naš instrument mjeri sa greškom koja nije niža od te što je pokazano u metrološkoj laboratoriji. Ali i ovo je konvencija, a povezana je sa činjenicom da su „greške različite“.

Ako pogledamo, na primjer, u pasoš seta otpornih termalnih pretvarača, tamo ćemo pronaći sljedeće metrološke karakteristike ovog mjernog instrumenta:

  • opseg merene temperaturne razlike — od 0 do 180°S;
  • Greška mjerenja temperaturne razlike — ±(0,10+0,002Dt).

Iz ovoga je jasno da ako je temperaturna razlika koju mjerimo npr. 100°C, onda kada mjerimo ovim setom termalnih pretvarača možemo pogriješiti u jednom ili drugom smjeru, ali ne više od 0,3°C. Sve je jednostavno i jasno. A sada otvaramo pasoš mjerača protoka i čitamo nešto ovako:

  • granica dozvoljene osnovne relativne greške pri pretvaranju brzine protoka u izlazni električni signal je ±1,0%.

Jasno je da je „relativna greška“ ona koja je standardizovana ne u litrima (kubnim metrima), već u procentima. One. pri mjerenju protoka od 1 m 3 / sat, ovaj mjerač protoka "ima pravo" da bude pogrešan za 0,01 m 3 / sat, pri mjerenju protoka od 100 m 3 / sat - već za 1 m 3 / sat. Ali šta je "osnovna greška"? A ako postoji "glavni", onda mora postojati i neki "dodatni"?

Da, jesu. Na primjer, temperaturna greška, koja ovisi o temperaturi mjerene tekućine. Velika većina domaćih proizvođača ne piše ništa o dodatnim greškama u svojoj dokumentaciji. Vjerovatno time daju naslutiti da su sve dodatne greške zanemarljive u odnosu na glavnu. Ali u uputama za upotrebu nekih uređaja možete pronaći, na primjer, takve informacije:

  • granice dodatne greške od uticaja temperature mernog medija - 0,05% na svakih 10°C.

Da li je to puno ili malo? Na 100°C - već 0,5%, tj. pola osnovne greske...

Ali zašto smo započeli cijeli ovaj razgovor? Na činjenicu da, govoreći o grešci, morate jasno razumjeti šta je to i kakva je to greška. Proizvođač, navodeći u dokumentaciji samo granicu glavne relativne greške, takoreći "minimizira svoje rizike". Uostalom, pošto je samo ova greška (ova komponenta greške) normalizovana, tada će se tokom verifikacije - na štandu - samo ona kontrolirati, prema kojoj će mjerač protoka dobiti dozvolu za rad. I upravo u ovoj eksploataciji – u podrumu – pojavit će se druge, dodatne greške, i one mogu biti značajne, ali o njima ne znamo ništa i ne možemo ih kontrolirati. One. mjerač protoka mora biti pogrešan, na primjer, ne više od 1%, ali može biti pogrešan za 1,5% i za neki drugi iznos, i to se može objasniti, ali ne može povlačiti nikakve sankcije. Paradoks? Možda.

Ono što je zanimljivo: u našim „Pravilima za obračunavanje toplotne energije i rashladne tečnosti“ zahtevi za metrološke karakteristike merila protoka (vodomera) formulisani su na sledeći način (tačka 5.2.4.):

« Vodomjeri moraju omogućiti mjerenje mase (zapremine) rashladne tekućine sa relativnom greškom ne većom od 2%...».

Ova formulacija postavlja pitanja. Prvo, o kakvoj grešci je reč - o "osnovnoj" ili "uopšte"? Ako dokumenti mog vodomjera kažu: "glavni rođak je 2%", da li je onda pogodan za obračun "prema Pravilima"? Uostalom, ako je glavni već 2%, a postoje neki dodatni, onda ćemo "ukupno" dobiti više ... Drugo, Pravila govore o pogrešci mjerenja "mase (zapremina)". Ali velika većina tipova mjerača protoka koji se koriste u mjerenju topline ne mjere masu - to je funkcija kalkulatora topline. Možemo pretpostaviti da je greška "izračunavanja" kalkulatora mase prema očitanjima "volumetrijskih" mjerača protoka (u takvom proračunu također uključena očitavanja termalnih pretvarača i senzora tlaka, ako ih ima) zanemariva, i grešku merenja mase toplomerom možemo smatrati jednakom grešci merenja zapremine vodomera (merača protoka). Ali to, općenito, nije sasvim stroga i nije sasvim legitimna pretpostavka.

Postrojenje za kalibraciju protoka

Takođe je pogrešno identifikovati grešku merenja protoka i zapremine, jer su protok i zapremina različite fizičke veličine. Sve je mnogo jasnije kada su u pitanju objedinjeni mjerači topline: za njih su greške "mjernih kanala" zapremina i masa normalizirane. Ali kada uzmemo poseban mjerač protoka, u čijem pasošu postoji "granica dozvoljene osnovne relativne greške pretvaranja zapremine u izlazni električni signal", onda nije lako razumjeti da li ispunjava zahtjeve računovodstva Pravila. Također ga nije lako uporediti s bilo kojim drugim mjeračem protoka za koji je proizvođač naveo, na primjer, "granicu dozvoljene relativne greške mjerenja protoka". Različite formulacije, ali imaju li različita značenja? Formalno, da.

Sljedeća nijansa: svaki mjerač protoka je metrološki efikasan samo u određenom rasponu izmjerenih brzina protoka. One. ne može mjeriti (ili može, ali s greškama, u kojima mjerenja više nemaju praktičnog smisla) premale i prevelike troškove. Vrijednosti donje i gornje granice raspona, kao i odnos između njih (tzv. dinamički raspon) zavise od promjera mjerača protoka (DN, uslovni prolaz) i njen tip. Tako, na primjer, visokokvalitetni elektromagnetski mjerač protoka može mjeriti niži protok od visokokvalitetnog vrtloga istog Du; elektromagnetni mjerač protoka Du20 može mjeriti niži protok od elektromagnetnog mjerača protoka iste marke Du200 - itd., itd. Za ilustraciju predstavljamo tabelu koja prikazuje opsege nekih vrtložnih, ultrazvučnih i elektromagnetnih pretvarača protoka, kod kojih „relativna greška pretvaranja protoka i zapremine u izlazne signale“ (verovatno glavna) ne prelazi ±1%.

Istovremeno, proizvođač za iste mjerače protoka u oglašavanju može naznačiti velike dinamičke raspone: na primjer, 1:100 za ultrazvučne itd. Ovo nije obmana: samo "široki" raspon je podijeljen na podopsege: "ispod" (na primjer, od 0,7 do 1,4 m 3 / sat za DN50) greška ne prelazi 3%, "iznad" (od 1,4 do 70 m 3 / sat) 1:100 ne prelazi 1%, što je prikazano u našoj tabeli. I, na primjer, za naše vrtložno "oglašavanje" raspon će biti 1:32, ali u njegovom donjem dijelu (na primjer, od 1,0 do 2,0 m 3 /sat za DN50) greška je normalizovana na nivou od 1,5%. Stoga, nije moguće direktno uporediti ove "1:32" sa "1:100" ultrazvučnog merača protoka; ispravno je upoređivati ​​samo one opsege u kojima je ista greška normalizirana za ove mjerače protoka.

Inače, paragraf 5.2.4 Računovodstvenih pravila, koji smo djelimično citirali gore, potpunije izgleda ovako:

« Vodomjeri moraju omogućiti mjerenje mase (zapremine) rashladne tekućine s relativnom greškom ne većom od 2% u opsegu protoka vode i kondenzata od 4 do 100%».

"4 do 100%" je dinamički raspon 1:25, tj. protok na donjoj granici je 4% ili jedna dvadeset peta vrijednosti na gornjoj granici. Gornja tabela pokazuje da se ultrazvučni i elektromagnetski mjerači protoka uklapaju u ovaj okvir "sa velikom marginom": njihova greška ne prelazi 1% u rasponima od 1:50 i 1:100, respektivno. Vortex se također susreo: iako u tabeli vidimo raspon od samo 1:16, iz objašnjenja ispod tabele znamo da ovaj uređaj ima grešku ne veću od 1,5% u dinamičkom rasponu od 1:32.

Dakle, iz prethodnog bi trebalo postati jasno da je moguće vrednovati ili upoređivati ​​metrološke karakteristike različitih mjerača protoka samo kada se oni, slikovito rečeno, „svedu na zajednički nazivnik“. One. kada su u pitanju iste komponente greške i rasponi u kojima su greške razmatranih instrumenata iste.

Vrlo često se u razgovorima u vezi sa mjeračima protoka koristi koncept „klase tačnosti“. Na primjer, kažu: naš mjerač protoka ima klasu tačnosti od 1%". Međutim, prema opšteprihvaćenoj definiciji (vidi „RMG 29-99. Preporuke za međudržavnu standardizaciju. Državni sistem obezbeđivanje ujednačenosti merenja. metrologija. Osnovni pojmovi i definicije") " klasa tačnosti je generalizovana karakteristika ovog tipa merni instrumenti, po pravilu, odražavaju nivo njihove tačnosti, izražen granicama dozvoljenih osnovnih i dodatnih grešaka, kao i drugim karakteristikama koje utiču na tačnost". Stoga se mjerač protoka sa osnovnom granicom relativne greške od 1% ne može nazvati mjeračem protoka „klase tačnosti 1%, jer ova „cifra” ne uključuje nikakve dodatne greške ili „druge karakteristike koje utiču na tačnost”.

"Prečnici" mjerača protoka

Govoreći gore o rasponima mjerenja, spomenuli smo takvu karakteristiku mjerača protoka kao njihov „prečnik“. Zapravo, nije sasvim ispravno reći “prečnik mjerača protoka”, jer “općenito” mjerač protoka nije cilindar ili lopta. Ima određene ukupne dimenzije, od kojih, sa tzv. Pri montaži je najvažnija dužina. I u opštem slučaju, protočni dio ima prečnik. Ali obično ne govorimo o nekom stvarnom promjeru, već o takvom parametru kao što je uvjetni prolaz. Označava se kao Du (imamo) ili DN, kako je uobičajeno na Zapadu. Često piše " Du - toliko milimetara', ali i ovo je nepismeno. Uostalom, po definiciji, DN (DN) je parametar prihvaćen za cevovodne sisteme kao karakteristika spojenih delova. Du parametar nema mjernu jedinicu i približno je jednak unutrašnjem prečniku cjevovoda koji se spaja, izražen u mm, zaokružen na najbližu vrijednost iz standardnog raspona". Dakle, DN100 cijev može imati unutrašnji promjer i 95 i 105 mm - s mjeračima protoka to je još teže.

Protočni dio mjerača protoka

Činjenica je da protočni dijelovi različitih pretvarača imaju različite konfiguracije. Na primjer, na nekim mjeračima protoka možete vidjeti suženje u obliku konusa "na ulazu" i isto proširenje u obliku konusa "na izlazu". A tu su i uređaji (posebno elektromagnetni), u kojima protočni dio uglavnom ima pravokutni poprečni presjek. Dakle, "mjerač protoka DN100" je općenito mjerač protoka koji ima DN100 prirubnice za spajanje na cjevovod, ali "prolaz" za vodu unutar njega ne mora nužno imati prečnik od oko 100 mm (a sigurno ne baš 100,00 mm). ).

Također je vrlo rijetko da se mjerač protoka bilo kojeg DN montira u cijev istog DN. Činjenica je da su troškovi (brzine) nosača topline u sistemima za opskrbu toplinom, po pravilu, mali. A pretvarači protoka, kao što smo već spomenuli, ne mogu mjeriti premale troškove. A ako, na primjer, brzina protoka u cijevi DN100 ne prelazi, recimo, 5 m 3 / sat, tada ćemo, da bismo osigurali ispravna mjerenja, morati "suziti" ovu cijev. Koliko? - zavisi od toga kakav merač protoka planiramo da koristimo. Vratite se na našu tabelu s rasponima: u slučaju elektromagnetnog mjerača protoka, to može biti DN80 ili 50, u slučaju ultrazvučnog, DN50 ili 32 ... međutim, prekomjerno smanjenje promjera može negativno utjecati na hidrauliku sistem, posebno ako ga ne podešavate dodatno.

Za promjenu promjera cjevovoda na mjestu mjerača protoka i povratak na prethodni promjer nakon ovog mjesta, koriste se konusni prijelazi (konfuzori - suženja i difuzori - proširenja). U isto vrijeme, mjerač protoka se ne ugrađuje odmah nakon prijelaza: da bi se „smirilo“, formiranje jednolikog protoka, potrebno je da i prije i poslije pretvarača postoje ravni dijelovi, od kojih je D odgovara D na mjeraču protoka. Međutim, dužina ovih sekcija je naznačena u dokumentaciji za mjerač protoka svakog specifičnog tipa opšte pravilo je: što su duže, to bolje.

Mjerači protoka u mjernoj jedinici: DN cjevovoda je veći od DN mjerača protoka

Dakle, mjerač protoka se ne bira prema promjeru cijevi na koju se mora postaviti, već prema rasponu protoka koji mora mjeriti. Najčešće je na mjestu ugradnje mjerača protoka potrebno napraviti prijelaz sa izvorne cijevi na cijev čiji DN odgovara DN odabranog pretvarača, a za spajanje koristiti prirubnice (ili, za na primjer, navojni spojevi) ovog DN. Du nema jedinicu mere, unutrašnji prečnik merača protoka je samo približno jednak ili uopšte nije jednak. Standardne vrijednosti DN pretvarača protoka (mjera protoka, vodomjera) - 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200 itd. U ovom slučaju, opciono, proizvede se mjerač protoka bilo kojeg tipa za svaki Du ove serije.


Na ovom mjestu ponovo ćemo prekinuti naše predavanje o pretvaračima protoka. Sljedeći put ćemo pričati o vrstama mjerača protoka, a zatim ćemo preći na toplomjere i "montažu" mjerača toplote.

Svrha studije- analiza Rusko tržište industrijskih mjerača protoka.

mjerač protoka- uređaj koji mjeri brzinu protoka tekućine ili plinovite tvari koja prolazi kroz dio cjevovoda.

Sam merač protoka (primarni senzor, senzor) meri brzinu protoka supstance u jedinici vremena. Za praktična primjenačesto je zgodno znati brzinu protoka ne samo po jedinici vremena, već i za određenom periodu. U tu svrhu se proizvode mjerači protoka koji se sastoje od mjerača protoka i integrirajućeg elektronskog kola (ili skupa kola za procjenu drugih parametara protoka). Obrada očitavanja mjerača protoka također se može izvesti na daljinu koristeći žičani ili bežični podatkovni interfejs.

U najopćenitijem slučaju, proizvedeni mjerači protoka mogu se podijeliti na domaćinstvo i industriju. Industrijski mjerači protoka se koriste za automatizaciju različitih proizvodnih procesa gdje postoji protok tekućina, plinova i visoko viskoznih medija. Mjerači protoka u domaćinstvu se obično koriste za izračunavanje računa za komunalije i dizajnirani su za mjerenje protoka vode iz slavine, rashladne tekućine, plina.

Predmet ovog istraživanja su industrijski mjerači protoka sljedećih tipova: vrtložni, masovni, ultrazvučni, elektromagnetni. Mjerači protoka navedenih tipova imaju najveću primjenu u savremenim tehnološkim procesima.

Tema mjerenja industrijskih tokova u svjetlu saveznih inicijativa za poboljšanje energetske efikasnosti ruske privrede izuzetno je relevantna. Na ovom tržištu razvila se zanimljiva konkurencija među raznim vrstama mjerača protoka: elektromagnetni su „zlatni” standard industrijskih procesa i najbolje rješenje u odnosu cijena/kvalitet. U isto vrijeme, mogu se koristiti samo u kombinaciji s električno vodljivim tekućinama, a ne mogu se koristiti za mjerenje protoka nafte i plina - jedan od glavnih zadataka mjerenja protoka. Iz tog razloga, masovni, ultrazvučni i vrtložni mjerači protoka postepeno zamjenjuju elektromagnetne mjerače protoka. Svaka od ovih vrsta ima svoje prednosti i nedostatke.

Rusko tržište mjerenja protoka u velikoj mjeri ovisi o uvoznih proizvoda. Udio uvoza u razmatranim hronološki period je uvek prelazio 50%, a kompanije kao što su Endress + Hauser, Krohne, Yokogawa, Emerson, Siemens su se čvrsto učvrstile na tržištu. Ruski proizvođači imaju jake pozicije, uglavnom u segmentu kućnih mjerača protoka.

Hronološki obim studije: 2008-2010; prognoza - 2011-2015

Geografija istraživanja: Ruska Federacija.

Izvještaj se sastoji od 6 delova i 17 sekcija.

IN prvi dio dato opće informacije o objektu proučavanja.

Prvi dio predstavlja glavne definicije.

Drugi dio opisuje glavne vrste mjerača protoka koji čine predmet proučavanja, a nisu povezani s predmetom proučavanja. Na kraju poglavlja data je zbirna tabela tipičnih karakteristika mjerača protoka različitih tipova.

Treći dio analizira opseg mjerača protoka.

Četvrti odjeljak daje opis svjetskog tržišta: kvantitativne karakteristike, struktura, trendovi, perspektivna područja upotrebe.

Drugi dio je posvećen opisu ruskog tržišta mjerača protoka.

U petom i osmom dijelu predstavljene su glavne kvantitativne karakteristike ruskog tržišta mjerača protoka: obim za posmatrani period, dinamika, deset vodećih proizvođača, struktura tržišta po vrstama koje se razmatraju, karakteristike domaće proizvodnje.

IN treći dio sadrži spoljnotrgovinske podatke o mjeračima protoka.

Deveti dio je posvećen opisu metodologije analize vanjske trgovine.

Deseti i jedanaesti dio predstavljaju analizu uvoznih i izvoznih isporuka. Svaki odjeljak sadrži kvantitativne karakteristike za posmatrani period, strukturu isporuka po vrstama, zemljama, proizvođačima (uključujući i tipove). Svi parametri su dati u novčanom i fizičkom smislu.

IN četvrti dio predstavljena je konkurentska analiza.

Dvanaesti odjeljak sadrži profile tržišnih lidera (10 vodećih stranih i ruskih kompanija).

Trinaesti dio predstavlja analizu asortimana proizvođača mjerača protoka.

IN peti data je analiza potrošnje mjerača protoka.

Četrnaesti dio opisuje strukturu potrošnje mjerača protoka po industrijama, opisuje glavne mehanizme kupovine proizvoda.

Petnaesti dio detaljno opisuje područja primjene mjerača protoka u industriji nafte i plina: računovodstvo proizvodnje minerala, sistemi za održavanje pritiska u rezervoarima, pumpne stanice.

Šesti dio posvećen je opisivanju trendova u perspektivi tržišta.

Šesnaesti dio predstavlja analizu političkih, ekonomskih i tehnoloških faktora razvoja tržišta.

Sedamnaesti dio predlaže kvantitativnu i kvalitativnu prognozu za tržište mjerača protoka do 2015. godine.

Na kraju izvještaja formulisani su zaključci.

U prilogu izvještaja baza podataka Ruski i strani proizvođači mjerača protoka.

Sadržaj marketinškog istraživanja tržišta mjerača protoka
Uvod
DIO 1. OPĆE INFORMACIJE. GLOBALNO TRŽIŠTE MJERALA PROTOKA
1. Definicije. Glavne karakteristike mjerača protoka
2. Vrste mjerača protoka
2.1. Mjerač masenog (Coriolisovog) protoka
2.2. Elektromagnetski mjerači protoka
2.3. Vrtložni merači
2.4. Ultrazvučni mjerači protoka
2.5. Druge vrste mjerača protoka
2.6. Zbirna tabela aplikacija
3. Područja primjene mjerača protoka
4. Svjetsko tržište mjerača protoka
DIO 2. RUSKO TRŽIŠTE MJERAČA PROTOKA
5. Opšte karakteristike ruskog tržišta mjerača protoka. Tržišni bilans mjerača protoka
6. Tržišni lideri ruskog tržišta mjerača protoka
7. Struktura tržišta mjerača protoka po vrstama
8. Domaća proizvodnja mjerača protoka
8.1. Metodologija za analizu interne proizvodnje mjerača protoka
8.2. Kvantitativne karakteristike domaće proizvodnje mjerača protoka
DIO 3. VANJSKA TRGOVINA MJEREĆEM PROTOKA
9. Metodologija analize spoljnotrgovinske trgovine mjeračima protoka
10. Uvoz mjerača protoka
10.1. Dinamika uvoza mjerača protoka u 2008-2010
10.2. Struktura uvoza mjerača protoka po vrstama u 2008-2010
10.3. Struktura uvoza mjerača protoka po zemljama u 2008-2010
10.4. Struktura uvoza mjerača protoka po proizvođačima u 2008-2010
10.5. Struktura uvoza mjerača protoka po vrstama prema proizvođačima u 2009. godini
10.5.1. Vrtložni merači
10.5.2. Mjerači masenog protoka
10.5.3. Ultrazvučni mjerači protoka
10.5.4. Elektromagnetski mjerači protoka
10.5.5. Ostali mjerači protoka
11. Izvoz mjerača protoka
11.1. Dinamika izvoza mjerača protoka po godinama 2008-2010
11.2. Struktura izvoza mjerača protoka po vrstama u 2009
11.3. Struktura izvoza mjerača protoka po zemljama u 2008-2010
11.4. Struktura izvoza mjerača protoka po proizvođačima u 2008-2010
DIO 4. KONKURENTSKA ANALIZA TRŽIŠTA MJERACA PROTOKA
12. Profili lidera na tržištu mjerača protoka
13. Analiza asortimana mjerača protoka
DIO 5. ANALIZA POTROŠNJE MJERALA PROTOKA
14. Struktura potrošnje mjerača protoka po industrijama
15. Osobine potrošnje u industriji nafte i gasa
15.1. Proizvođači opreme
15.2. Mjerne jedinice za mjerenje proizvodnje nafte
15.3. Stanice za održavanje rezervoarskog pritiska
15.4. Pumpne transfer stanice
DIO 6. TRŽIŠTA I IZGLEDI MJERAČA PROTOKA
16. Vanjski faktori tržište mjerača protoka
16.1. Politički i zakonodavni faktori
16.2. Ekonomske snage
16.3. Tehnološki faktori
17. Prognoza razvoja tržišta za mjerače protoka do 2015. godine
zaključci

Baza podataka uključena u istraživanje tržišta sadrži detaljne informacije o 38 proizvođača mjerača protoka. Svaka kompanija u bazi podataka je opisana sledećim skupom detalja:
- Ime kompanije
- Regija/država
- Kontakti
- URL
- Godina osnivanja
- O kompaniji
- Kvantitativni pokazatelji učinka
- Vrste proizvedenih mjerača protoka
- Vrtložni mjerači protoka
- Mjerači masenog protoka
- Ultrazvučni mjerači protoka
- Elektromagnetni mjerači protoka
- Ostali mjerači protoka
- Ostali proizvodi
- Sistem prodaje
- Usluga
- Marketinška aktivnost
- Opciono

Za jednostavnu upotrebu, baza podataka pruža mogućnost izaberite proizvođači vrtložnih, masovnih, ultrazvučnih, elektromagnetnih i drugih mjerača protoka, kao i kompanije iz traženog regiona.

Pažnja! Da naručite marketinško istraživanje sa ove stranice, pošaljite podatke o vašoj kompaniji za fakturisanje na .

Mjerenje protoka i količine pokretnog tečnog ili plinovitog medija u sistemima za obračun energije zahtijeva poznavanje ne samo njegovih termodinamičkih parametara kao što su temperatura i tlak, već i niz drugih karakteristika (gustina, viskoznost, vrsta protoka) koje su važne za specifične metode mjerenja protoka, utiču na mogućnost korištenja odgovarajućih tehničkih sredstava i na tačnost mjerenja.

Količina medija oni nazivaju masu (M) ili zapreminu (V) tvari koja teče kroz dio okomit na smjer brzine strujanja za određeni vremenski interval T (sat, dan, mjesec, itd.).

Jedinica mase u SI sistemu je 1 kilogram, kg, (1t = 1000 kg), a zapremina je kubni metar, m 3.

Srednja potrošnja(G) je fizička veličina jednaka lim (ΔK / ΔT) - granica odnosa prirasta količine medija ΔK (mase ΔM ili zapremine ΔV) do vremenskog intervala ΔT tokom kojeg je došlo do ovog povećanja, uz neograničeno smanjenje ΔT.

Razlikuju se maseni G m i volumetrijski G v troškovi, koji se određuju kroz masu i zapreminu medija, izražene u osnovnim jedinicama (kg/s ili m 3/s) ili njihovim derivatima. Maseni i zapreminski protok su međusobno povezani zavisnošću

gdje je ρ gustina materije.

Prilikom mjerenja protoka, pored razmatranih trenutnih troškova, sledeće vrste troškovi:

G cp - prosjek, jednak odnosu količine medija i određenog vremenskog intervala (minuta, sat, dan, mjesec, itd.);

G np - smanjen - stvarni zapreminski protok, ali pretvoren u druge, takozvane normalne vrednosti temperature i pritiska (Rnor = 1,0332 kg / cm 2, tnor = 20 ° C);

· G max - najveći, koji određuje gornju granicu mogućeg opsega promjene brzine protoka;

· G min - najmanji, koji određuje granicu opsega mogućeg protoka;

G nom - nominalni, jednak polovini najvećeg;

· G p - prelazni, na kojem se mjeri granična vrijednost greške instrumenta.

Merni instrumenti, dizajnirane za mjerenje protoka tvari, nazivaju se mjerači protoka ili pretvarači protoka (GOST 15528-86).

Mjerni instrumenti dizajnirani za mjerenje količine tvari nazivaju se brojači količine.

Često se ove dvije funkcije kombiniraju u jednom uređaju. U praksi obračuna toplinske energije koriste se uglavnom pretvarači protoka.

Većina pretvarača protoka dizajnirana je za mjerenje protoka jednokomponentnih i jednofaznih medija u uslovima stabilnih parametara strujanja (turbulentna priroda strujanja, konstantna prosječna brzina u mjernom dijelu i odsustvo smetnji), koji se postižu uz dovoljno duge ravne dionice cjevovoda prije i nakon lokacije ugradnje pretvarača protoka.



U ovim dionicama ne bi trebalo biti ventila i zasuna, razlika u poprečnom presjeku cjevovoda (suženja i proširenja), oštrih promjena smjera protoka (koljena i grane).

Obično su potrebne dužine ravnih sekcija date brojevima koji su višekratni nazivnog prečnika cevovoda Dy, odnosno njegovog prosečnog unutrašnjeg prečnika na 20°C. Klasifikacija sredstava za mjerenje protoka i količine medija prikazana je na sl. 7.

Kao što se može vidjeti sa sl. 7 prema mjerenom parametru (brzini protoka i (ili) količini medija), mjerni instrumenti se dijele na mjerače protoka, brojače, mjerače protoka i pretvarače protoka (senzore).

Potonji, prema GOST 15528-86, generiraju signal mjernih informacija, "koji nije podložan direktnoj percepciji od strane posmatrača". Većina savremenih sredstava protoka i količine medija implementirana je u dvokomponentnom obliku - primarni pretvarač (PP) i elektronski pretvarač(ED), a u određenim modelima ova dva međusobno povezana dijela uređaja mogu se realizovati u obliku mehanički spojenog ili rastavljenog (spojena električna žica ili kablovsku liniju) pogubljenja.

Savremeni elektronski uređaji bazirani su na mikroprocesorima, dok se funkcije merača protoka, brojača i pretvarača protoka mogu kombinovati u jednom uređaju.

Prema vrsti mjernog medija uređaji se dijele na mjerače protoka (mjere, pretvarače protoka) tekućine, plina i pare. Isti model se ne može koristiti za mjerenje protoka (količine) sva tri medija zbog značajnih razlika u njihovim fizičkim parametrima, iako je za niz modela (na primjer, vrtložni mjerači protoka) softversko restrukturiranje s jedne vrste medija na drugu (posebno, iz gasa ili pare u tečnost), koji se često koristi za njihovu kalibraciju ili verifikaciju u laboratorijskim uslovima.

Tečnost može biti hladna i topla voda, kanalizacija, nafta i naftni proizvodi, tečni gasovi, pulpa, suspenzije itd., odnosno bilo koji gust i tečan medij. Za svaki određeni model uređaja navedene su dozvoljene vrste tekućina i rasponi promjena parametara (postotak plina i gustih inkluzija, gustoća, viskoznost, električna provodljivost). Ovi parametri treba da budu povezani sa karakteristikama stvarnog radnog okruženja za koje će se instrument koristiti za merenje.

Gas se odnosi na prirodni gas (metan) i tehničke (kiseonik, vodonik, propilen itd.) gasove, kao i komprimovani vazduh.

Para može biti zasićena ili pregrijana. Za mokru paru, precizno mjerenje protoka je problematično.

Velika većina mjerača protoka je volumetrijska. Mjerači masenog protoka uključuju termalna i Coriolisova mjerača.

Rice. 7 Klasifikacija mjerača protoka i mjerača mase

4.4.1. Tahometrijski mjerači protoka

U tahometrijskim mjeračima protoka, brzina protoka medija se mjeri brzinom kretanja (rotacije) mehaničkog elementa pretvarača. Ovi mjerači protoka uključuju kuglaste, lopatične i turbinske mjerače protoka.Posljednja dva tipa su primljena široka primena za mjerenje protoka hladne i tople vode, drugih tehničkih tečnosti i gasa. Moderni mjerači protoka ovog tipa, u pravilu, opremljeni su ugrađenim senzorom pulsnog protoka, što im omogućava da se koriste u računovodstvenoj automatizaciji.

Turbinski mjerači tekućine su osjetljivi na viskozitet fluida, posebno pri niskim brzinama protoka. Njihov zajednički nedostatak je podložnost habanju pokretnih mehaničkih jedinica i, kao rezultat, promjena karakteristika točnosti tijekom rada. Tahometrijski mjerači protoka dostupni su za cjevovode prečnika do 300 mm i nisu prikladni za mjerenje abrazivnih i korozivnih medija.

4.4.2. Merači protoka sa varijabilnim diferencijalnim pritiskom (RPPD)

Princip rada RPPD-a zasniva se na mjerenju, u skladu sa Bernoullijevom jednačinom, razlike u statičkim ili puni pritisak protok medija na instaliranom primarnom pretvaraču (PP) i proračun ove razlike u prosječnoj brzini medija i njegovog protoka.

RPPD definira volumetrijske ili protok mase pokretni medij prema izmjerenom padu pritiska.

Standardni uređaji za konstrikciju (dijafragme, Venturijeve cijevi, mlaznice) se koriste kao DP u RPPD-u pri mjerenju protoka statičkom razlikom tlaka, a pri mjerenju po ukupnoj razlici tlaka koriste se višeulazne Pitot cijevi i cijevi usrednjavanja tlaka.

Mjerenje protoka tekućine, plina i pare uz pomoć uređaja za sužavanje regulirano je GOST 8.563-97.

U praksi se najčešće koriste RPD-ovi izgrađeni pomoću dijafragme. Izračunata greška mjerenja protoka otvora ovisi o karakteristikama medija i po pravilu je od 0,5% do 1,0%. Specifikacije za standardne dijafragme reguliran je GOST 26969-86.

RPPD na dijafragmi je kompozitni mjerač protoka, koji uključuje samu membranu, spojne ili impulsne vodove (cijevi) za mjerenje izmjerenog tlaka, blok ventila, izjednačujuće posude (ako je potrebno), mjerač diferencijalnog tlaka i sekundarnu pokazivačku ili samostalnu -uređaj za snimanje čija je skala graduirana u jedinicama protoka (u zavisnosti od karakteristika sekundarnog uređaja, komplet može dodatno uključivati ​​jedinicu za ekstrakciju kvadratnog korijena).

Princip rada RPD-a na dijafragmi je da stisne medij otvorom dijafragme, što dovodi do povećanja brzine protoka i njegove kinetičke energije iza njenog ruba ( dinamički pritisak) sa odgovarajućim smanjenjem statičkog pritiska. Duž ivica dijafragme stvara se razlika pritiska, koja se preusmjerava impulsne cijevi na diferencijalni manometar. Nakon prolaska kroz membranu, protok se širi, smanjujući brzinu i vraćajući statički pritisak, koji više ne dostiže svoju prethodnu vrijednost zbog vrtložnih gubitaka pritiska na hidraulični otpor membrane (P p). Vrijednost P p zavisi od vrijednosti m = d 2 /D 2 (odnos kvadrata površina otvora dijafragme i poprečnog presjeka cjevovoda). Što je manji m, veći je pad pritiska i veća je tačnost merenja protoka, ali je veći nepovratni gubitak pritiska preko dijafragme.

Dinamički raspon otvornih mjerača protoka je mali i iznosi 3:1, što se objašnjava kvadratnom ovisnošću pada tlaka o brzini protoka. Većina mjerača diferencijalnog tlaka ima dinamički raspon ne veći od 10:1. Stoga, jedan mjerač diferencijalnog pritiska ima smanjenje od 3:1, ili od (100-30 posto) Gmax, što ograničava njegovu upotrebu na mjerenje brzina protoka koje ne fluktuiraju.

Treba napomenuti da se brzina protoka slabo kompresibilnih medija, čija gustina neznatno zavisi od temperature i pritiska (na primer, vode), sa visokim stepenom tačnosti određuje izmereni pad pritiska.

Za kompresibilne medije (para, gas), čija gustina značajno zavisi od pritiska i temperature, for tačno merenje protoka, potrebno je odrediti i gustinu medijuma, što se vrši na osnovu merenja temperature i pritiska. U ovom slučaju, za suhu zasićenu paru, dovoljno je izmjeriti samo jednu od veličina, jer su njena temperatura i tlak međusobno ovisni parametri.

Stoga je pri određivanju protoka gasa ili pregrijane pare na osnovu dijagrama registratora pri promjenljivim temperaturama i pritiscima potrebno ručno obraditi tri dijagrama (pad tlaka, temperatura i protok), što uvelike otežava složenost procesa i smanjuje tačnost određivanja brzine protoka.

Moderni sekundarni uređaji izgrađeni mikroprocesorskom tehnologijom provode ovu proceduru automatski.

Razmatrana metoda mjerenja protoka ima i prednosti i nedostatke.

Prednosti bi trebale uključivati:

· dobra pogodnost za rad u najrazličitijim tečnim i gasovitim okruženjima;

visoka osjetljivost;

Nema pokretnih dijelova

· relativno niska cijena za cjevovode do 300 mm u prečniku.

Nedostaci uključuju:

· zahtjev za ravnomjernost mjernog dijela (10 D y prije i 5 D y nakon mjesta ugradnje dijafragme);

Ograničeni dinamički raspon

Značajan gubitak pritiska na dijafragmi

· nelinearna zavisnost izlaznog signala od protoka;

složenost proizvodnje i ugradnje za cjevovode velikog promjera;

· potreba za godišnjom ovjerom sa isključenjem i demontažom cjevovoda;

Starenje dijafragme (akumulacija padavina i erozija rubova prolaznog otvora).

Kao što se iz navedenog može vidjeti, nedostaci razmatrane metode mjerenja protoka su mnogo veći od prednosti. Stoga je u ogromnoj većini slučajeva poželjno koristiti modernije mjerače protoka (vorteks, elektromagnetne, ultrazvučne).

Za mjerenje brzine protoka pregrijane pare visoke temperature, na primjer, ova metoda je još uvijek jedina prikladna.

4.4.3. Vrtložni merači

Princip rada savremenih vrtložnih mjerača protoka zasniva se na mjerenju frekvencije ponavljanja vrtloga takozvane Karmanove staze, koja nastaje kada tok obiđe oko blef tijela, koje je nepomično smješteno preko kontroliranog toka medija u njegovom središtu. Cilindar ili trapezoidna ili trokutasta prizma se obično koristi kao blef tijelo.

Kao rezultat usporavanja i ubrzavanja slojeva nastaju posmična naprezanja ili momenti sila, koji formiraju samosklopive vrtloge oko nekih trenutnih osi i osiguravaju njihovo odvajanje od oštrih stražnjih rubova tijela osipača. Godine 1911. američki aerodinamičar Karman odredio je uslove za stabilno simetrično formiranje vrtloga, u kojem vrtlozi različitih smjerova (kazaljke na satu i suprotno od kazaljke na satu) naizmjenično izlaze s desne i lijeve strane površine tijela blefa i prate tok u šahovskom obrascu u oblik vrtložne ulice. Šema rada vorteks mjerača protoka prikazana je na sl. 8.

Ri

Rice. 8 Šema rada vorteks mjerača protoka

Svaki vrtlog je lokalni element medija, u kojem se potencijalna energija strujanja pretvara u kinetičku energiju, što dovodi do smanjenja statičkog tlaka. Ovo lokalno smanjenje tlaka može se snimiti osjetljivim elementom (senzorom). U ovom slučaju, senzor pretvara pad tlaka (pulsacije) u električne impulse, čija frekvencija na Re > 3800 (tj. sa stalnim turbulentnim strujanjem) proporcionalno ovisi o brzini medija.

Poznavajući poprečni presjek cijevi iz prosječne brzine, moguće je odrediti volumetrijski protok medija. U praksi se obično koristi jednačina Gv = f/K, gde je K kalibracioni ili kalibracioni koeficijent (broj impulsa po jedinici zapremine medija), određen samo parametrima aerodinamičnog tela i cevovoda i nezavisan od gustina, viskoznost, temperatura i pritisak medija. Stoga je svaki mjerač protoka pojedinačno kalibriran od strane proizvođača kako bi se osigurala visoka preciznost mjerenja i ponovljivost.

Kao senzori obično se koriste piezoelektrični elementi, mehanički elementi (membrane), ugrađeni mjerači naprezanja ili ultrazvučni pretvarači brzine (predajnik i prijemnik ultrazvučnih vibracija koji detektuju oscilacije vrtložnog toka).

Prednosti vrtložnih mjerača protoka uključuju:

relativno mali ravni dijelovi (obično 5D y prije i 3D y nakon mjesta ugradnje);

odsustvo pokretnih habajućih dijelova u toku;

· nezavisnost indikacija od gustine, viskoziteta, temperature i pritiska okoline;

širok dinamički opseg (30:1);

linearnost skale;

· visoka tačnost;

velika brzina;

jednostavnost ugradnje.

Nedostaci su:

uveden hidraulički otpor;

Osjetljivost na mehaničke inkluzije;

Osetljivost na akustične i vibracijske smetnje.

Među preduzećima koja proizvode vrtložne merače protoka za tečnosti, treba izdvojiti čeljabinski koncern Metran (Metran 300-PR) i fabriku Staroruspribor (DRV, RSV). U gradu Tjumenj, Sibnefteavtomatika proizvodi vrtložne senzore protoka gasa (DRG) i senzore protoka pare (DRP). DRP su dizajnirani za mjerenje brzine protoka pare čija temperatura ne prelazi 250°C.

4.4.4. Elektromagnetski mjerači protoka

Princip rada elektromagnetnih mjerača protoka temelji se na interakciji pokretne (provodljive) tekućine s magnetskim poljem. Ova interakcija je podređena zakonu elektromagnetne indukcije, prema kojem se EMF inducira u pokretnom vodiču koji prelazi magnetsko polje, čija je veličina proporcionalna brzini provodnika. U ovom slučaju, tok provodljive tekućine djeluje kao provodnik. Za mjerenje EMF koji se pojavljuje kroz zidove cijevi, dvije elektrode su izolirane od njega. Šema rada elektromagnetnog mjerača protoka prikazana je na sl. devet.

Razlika potencijala E, na elektrodama koje se nalaze na udaljenosti D jednakoj unutrašnjem prečniku cijevi, određuje se iz izraza:

gdje je B magnetna indukcija, V cp je prosječna brzina fluida.

Ako magnetsko polje generiše elektromagnet koji se napaja od naizmjenična struja frekvencija f, onda

E = 4*B max *G v *sincωt/πD

Elektromagnetni mjerači protoka imaju mnoge prednosti. Mogu se koristiti za mjerenje bilo kojeg, uključujući velike brzine protoka tekućine u cjevovodima prečnika od 2 mm i više. Njihova očitavanja ne zavise od viskoznosti i gustine medija. Skala uređaja je linearna, a dinamički raspon dostiže 100:1. Brzina uređaja je prilično velika. Transduktor protoka nema dijelova koji strše u cijev i ne stvaraju dodatni gubitak tlaka. Utjecaj lokalnih otpora je mnogo manji nego kod drugih tipova mjerača protoka.

Rice. 9 Šema rada elektromagnetnog mjerača protoka

Većina proizvedenih elektromagnetnih mjerača protoka pogodna je za mjerenje protoka tekućina s električnom provodljivošću od najmanje 10 -5 × Ohm -1 × cm -1, što odgovara električnoj provodljivosti vode iz slavine.

4.4.5. Ultrazvučni mjerači protoka

Ultrazvučni mjerači protoka zasnivaju se na mjerenju jednog ili drugog akustičkog efekta, koji ovisi o brzini protoka i nastaje kada ultrazvučne vibracije prolaze kroz protok tekućine ili plina.

Glavni elementi primarnih pretvarača ultrazvučnih mjerača protoka su emiteri i prijemnici ultrazvučnih vibracija. Njihovo djelovanje temelji se na piezoelektričnom efektu koji se sastoji u tome da kada se kristali (piezoelementi) sabijaju i rastežu u određenim smjerovima, na njihovim površinama nastaju električni naboji (direktni piezoelektrični efekat).

U ovom slučaju, piezoelektrični element radi kao prijemnik ultrazvučnih vibracija. Ako se na ove površine primijeni razlika potencijala u obliku električnog impulsa, tada će se piezoelektrični element rastegnuti ili skupiti i početi raditi kao emiter ultrazvučnog talasa. Ovaj fenomen se naziva inverzni piezoelektrični efekat.

Kao piezo senzori koriste se različiti keramički materijali (barijum-titanat, olovo-titanat cirkonat, itd.). Piezo elementi se obično izrađuju u obliku diskova prečnika 10-20 mm, koji moraju biti opremljeni elektrodama, koje se stvaraju premazivanjem posebno obrađenih površina slojem metala (obično srebra).

Postoji nekoliko načina za mjerenje protoka pomoću ultrazvuka (frekvencija, faza, korelacija, korištenje Doplerovog efekta). Međutim, najčešće korišteni vremenski impuls ultrazvučna metoda, čiji je princip prikazan na sl. 10.

Vrijeme prolaska ultrazvučnog signala duž akustičnog puta L od predajnika 1 do prijemnika 2 i od predajnika 2 do prijemnika 1 će biti jednako:

t 1-2 \u003d L / (C-V * Cosφ);

t 2-1 \u003d L / (C + V * Cosφ),

gdje je C brzina ultrazvuka u mediju.

Rice. 10 Šema rada vremensko-pulsnog ultrazvučnog merača protoka

Razlika u vremenu širenja signala u smjeru "naprijed" i "obrnuto":

Δt \u003d (2L * V * Cosφ) / (S 2 - V 2 * Cos 2 φ)

Dakle, znajući unutrašnji prečnik cjevovoda, ugao nagiba akustične ose u odnosu na osu cijevi, brzinu ultrazvuka u određenom mediju, te mjerenjem razlike u vremenu širenja signala u "naprijed" i "obrnutim" smjerovima, moguće je odrediti volumetrijski protok medija u cjevovodu.

Vrijednost Δt je beznačajna i obično se kreće od nekoliko jedinica do nekoliko desetina nanosekundi, te ju je teško izmjeriti sa dovoljnom preciznošću tokom jednog prolaza signala u smjeru “naprijed” i “nazad”. Stoga se mjerenja vrše organiziranjem takozvanog „sinhronizirajućeg prstena“, u kojem se vrijeme širenja signala u svakom smjeru mjeri stotinama i hiljadama puta, pod pretpostavkom da se brzina protoka ne mijenja za to vrijeme.

Vremensko impulsna ultrazvučna metoda je vrlo dobra u mjerenju protoka na cjevovodima velikih prečnika. Međutim, to zahtijeva značajne ravne dijelove cjevovoda (15D y prije i 10 Dy nakon mjesta ugradnje uređaja). Ne stvara dodatne gubitke pritiska, ima širok dinamički raspon i visoka preciznost, ali je vrlo osjetljiv na vibracije i smetnje u udarcima.

Moderni vrtložni mjerači protoka su superiorniji u performansama i mogućnostima u odnosu na svoje prethodnike koji su se koristili velika tela protok, blokirajući 43% površine poprečnog presjeka cijevi. U dizajnu modernih ultrazvučnih mjerača protoka, blef tijela malog promjera se koriste za postizanje veće amplitude pomaka. Kao rezultat toga, karakteristike gubitka pritiska u sistemu i dinamički opseg instrumenta su znatno poboljšani.

Svrha i obim

Vrtložni mjerači protoka su dizajnirani za mjerenje zapreminskog i masenog protoka tečnosti, gasova i pare. Mjerači protoka se sastoje od elektronske jedinice i primarnog pretvarača. Blok je napravljen u obliku cilindričnog tijela sa pretincima za prozorčić i konektorima. Kabelske uvodnice i adapter za pretvarač nalaze se na kućištu. Mjerači protoka se koriste za mjerenje i evidentiranje potrošnje tvari u tehnološkim procesima u industriji i komunalnim djelatnostima.

  • Idealno za okruženja sa visokom temperaturom i velikom brzinom pare
  • Proizvodnja energije - parnih postrojenja
  • Industrijske primjene - HVAC jedinice, regionalno upravljanje energijom
  • Komercijalna primjena - Energetski menadžment zgrada, kampusa i objekata
  • Industrija nafte i plina - distribucija prirodni gas
  • Petrohemijska industrija - balansiranje mase, zagrijavanje tehnoloških reakcija

Pravi izbor senzora direktno utiče na konačni rezultat proizvodnog ciklusa, pa su elektronski mjerači protoka jedna od najvažnijih karika u lancu tehničkog procesa. - ovo su jedni od najtraženijih uređaja na domaćem tržištu za obračun potrošnje supstanci. Svoju popularnost stekli su zbog svoje pouzdanosti, jednostavnosti rada, visoke preciznosti mjerenja i, što je najvažnije, pristupačnosti. Istorija vrtložnih mjerača protoka datira još od 60-ih godina dvadesetog stoljeća, ali moderni senzori su napravili ogroman korak naprijed u odnosu na svoje pretke.

Šta je vrtložni mjerač protoka i koji je princip rada

Jednostavan primjer efekta vrtloga je zastava koja se talasa na vjetru zbog vrtloga nastalih kretanjem zraka oko jarbola zastave. Protok izmjerene tvari, prolazeći kroz unutrašnji dio armature mjerača protoka, nailazi na prepreku na svom putu - blef tijelo ugrađeno u mjerač protoka, prolazeći kroz njega, povećava brzinu, smanjujući pritisak. Tako se nakon savladavanja prepreke stvaraju vrtlozi koji se nazivaju Karmanova vrtložna ulica. Ultrazvučni snop koji stvara instrument prolazi kroz mlaz vrtloga nizvodno od tijela blefa. Kako vrtlozi prolaze, nosilac ultrazvučnog signala se mijenja.

Ova promena nosioca je merljiva i pomera se proporcionalno broju formiranih vrtloga. Digitalna obrada signala omogućava određivanje broja vrtloga. Ova vrijednost se pretvara u brzinu protoka. Softver pretvara brzinu u zapreminski protok u jedinicama koje odabere operater. Kompanijini vortex mjerači koriste najmanja odvajača svog tipa, pružajući visoku osjetljivost, izuzetne performanse pri vrlo malim brzinama protoka. Veliki dinamički opseg i nizak gubitak pritiska. Kada koristite ugrađeni otporni termometar i vanjski senzor tlaka softvera Mjerač protoka će kompenzirati promjene tlaka i temperature za precizno mjerenje masenog protoka (mjera protoka plina).

Za pojačanje izlaznog signala, neki mjerači protoka ugrađuju nekoliko aerodinamičnih tijela. Sama tijela mogu imati različite oblike, na primjer, trokutaste ili okrugle. Jedan od najvažnije vrline ovog tipa mjerača protoka je odsustvo bilo kakvih pokretnih dijelova, što nesumnjivo ima pozitivan učinak na vijek trajanja uređaja. Ovo je jedan od najtrajnijih i najnepretencioznijih uređaja.

Podvrste vrtložnih mjerača

Svi vrtložni mjerači protoka mogu se podijeliti u tri grupe prema vrsti pretvarača.

  1. Vrtložni mjerači protoka sa aerodinamičnim tijelom - tok materije ide oko tijela raspršivača instaliranog u cjevovodu, putanja kretanja se mijenja i brzina mlaza se povećava, stvaraju se turbulencije, a pritisak u cijevi opada. Iza srednjeg dijela tijela, brzina se smanjuje, a pritisak raste. Povećani pritisak se formira na prednjoj strani tela blefa, a smanjen pritisak se formira na zadnjoj strani. Formiranje vrtloga na obje strane događa se naizmjenično. Iza aerodinamičnog tijela formira se Karmanova vrtložna ulica.

  2. Vrtložni mjerači protoka sa precesijom lijevka - princip rada je da se protok vrti prije ulaska u širi dio cijevi, uzrokujući pulsacije tlaka. Piezo elementi se obično koriste kao pretvarači signala.

  3. Vrtložni mjerači protoka sa oscilirajućim mlazom - kod ovakvih mjerača protoka pulsacije tlaka se stvaraju posebnim dizajnom samog senzora, zbog čega mlaz mjerene tvari izlazi iz posebno predviđenog otvora na tijelu mjerača protoka i stvara pulsacije pritiska.

Prednosti i nedostaci vrtložnih mjerača protoka

Sumirajući, vrijedi napomenuti prednosti i nedostatke vrtložnih mjerača protoka, sumiramo sve o mjeračima protoka ovog tipa. Vrtložni mjerači protoka se koriste za mjerenje zapremine i masenog protoka bilo kojeg tečnog i plinovitog medija. Uređaji dobro rade svoj posao na srednjim temperaturama do 500 stepeni Celzijusa i pritiscima do 30 MPa. To su mjerači protoka koji su univerzalni po svim svojim parametrima, pogodni za gotovo svako industrijsko poduzeće gdje je potrebno precizno obračunavanje protoka tekućih i plinovitih tvari iz vode u ugljovodonike.

pros

Pozitivni aspekti uključuju: visoku stabilnost očitavanja, tačnost mjerenja, jednostavnost rukovanja, neosjetljivost na kontaminaciju, nedostatak pokretnih dijelova, pokriva gotovo čitav spektar supstanci - mjernih okruženja.

Minusi

Pa, ovaj uređaj nije lišen nedostataka: ima visoku osjetljivost na vibracije, također zahtijeva značajan protok tokom mjerenja, ograničenje promjera cijevi ne više od 300 mm i manje od 150 mm, a zabilježeni su i padovi pritiska.

Istorija mjerača protoka datira iz 1797. godine, kada je talijanski naučnik Giovanni Battista Venturi objavio rad iz oblasti hidraulike: studiju o protoku vode kroz kratke cilindrične i divergentne mlaznice. Godine 1887. američki naučnik C. Herschel predložio je vodomjer nazvan po Venturiju. Poznata Venturijeva cijev za mjerenje brzine protoka zraka i vode i za stvaranje vakuuma u žiroskopima aviona. Godine 1962. inženjer Heinrich Kübler izumio je magnetni prekidač koji je omogućio razvoj i proizvodnju instrumenata za mjerenje nivoa tečnosti i rasuti materijali. Uslijedio je razvoj plivajućih magnetnih prekidača, telemetrijskih senzora nivoa i pokazivača nivoa premosnice.

Ultrazvučnu modifikaciju merača protoka izumeo je Jurij Aleksandrovič Koval, predavač na Katedri za osnove radiotehnike u Harkovu. nacionalni univerzitet radio elektronika. Patent za turbinski mjerač protoka izdat je 1970. zaposlenima Istraživačkog instituta za termoenergetsku instrumentaciju SSSR-a.

Westmedgroup proizvodi pokrivaju čitav asortiman uređaja za intenzivnu njegu, a posebno Flowmeter, priznati proizvođač mjerne opreme.

mjerači protoka - tehnički uređaji, dizajniran za mjerenje masenog ili zapreminskog protoka.

Ima ih mnogo razni znakovi, prema kojem se mjerači protoka mogu klasificirati (na primjer, po tačnosti, rasponima mjerenja, vrsti izlaznog signala, itd.). Međutim, najopštija klasifikacija je prema principima mjerenja, prema onim fizičkim pojavama, uz pomoć kojih se izmjerena vrijednost pretvara u izlazni signal primarnog pretvarača mjerača protoka (senzora).

  • Promjenjivi mjerači protoka diferencijalnog pritiska (sa uređajima za sužavanje; sa hidrauličkim otporima; centrifugalni; sa uređajima za pritisak; mlazni), pretvaraju brzinu u pad pritiska.
  • Mjerači protoka oko protoka (konstantni diferencijalni mjerači protoka - rotametri, plovak, klip, hidrodinamički), pretvaraju brzinu brzine u kretanje aerodinamičnog tijela.
  • Tahometrijski mjerači protoka (turbina sa aksijalnom ili tangencijalnom turbinom; lopta) koji pretvaraju brzinu protoka u kutnu brzinu rotacije aerodinamičnog elementa (lopatice turbine ili kuglice).
  • Elektromagnetni mjerači protoka koji pretvaraju brzinu provodljive tekućine koja se kreće u magnetskom polju u EMF.
  • Ultrazvučni mjerači protoka zasnovani na efektu zahvatanja zvučnih vibracija pokretnim medijem.
  • Inercijski mjerači protoka (turbosnaga; Coriolis; higroskopni) zasnovani na inercijskom efektu mase fluida koja se kreće linearnim ili ugaonim ubrzanjem.
  • Termalni mjerači protoka (kalorimetrijski; vruća žica), zasnovani na efektu prijenosa topline pokretnim medijem iz zagrijanog tijela.
  • Optički mjerači protoka zasnovani na efektu otpora svjetlosti pokretnim medijem (Physeau-Fresnel) ili raspršivanju svjetlosti pokretnim česticama (Doppler).
  • Označeni mjerači protoka (sa termičkim, jonizacijskim, magnetnim, koncentracijskim, turbulentnim oznakama) zasnovani na mjerenju brzine ili stanja oznake kada ona prolazi između dva fiksna odsječka protoka.

Mjerači protoka su pribor za medicinski gasovi. U oblasti medicine, mjerači protoka se ugrađuju na: konzolu za distribuciju gasa, kriogeni gasifikator, špric pumpu, sistem za distribuciju gasa centralizovane bolničke opreme.

Značajan dio masovno proizvedenih mjerača protoka ima klasu tačnosti (smanjena greška) od 1-1,5%. Ako prihvatimo da se mjerenja pretežno vrše na sredini skale, relativna greška ovih mjerenja je 2-3%. Uzimajući u obzir uticaj različitih destabilizujućih faktora, stvarna greška će biti još veća.

Istovremeno, za efikasno upravljanje tehnološkim procesima u nafti, gasu, hemijske industrije industrije, energetike i transportnih instalacija, za računovodstvene poslove danas je potrebna za red veličine veća tačnost mjerenja protoka. Upravo ta okolnost zahtijeva stvaranje i implementaciju mjerača protoka s klasom ne lošijom od 0,1-0,3%.

Feature praksa mjerenja protoka - izuzetno širok spektar mjerenih supstanci različitih fizičkih i hemijskih svojstava - gustine, viskoziteta, temperature, faznog sastava i strukture. Stoga je u ovoj oblasti mjerenja problem stvaranja uređaja invarijantnih (neosjetljivih) na fizička i hemijska svojstva mjerenih medija, na neinformativne parametre ulaznog signala.

Potraga za novim principima stabilizacije funkcije konverzije, korištenje sistema za automatsku korekciju indikacija, uvođenje korekcija - glavni su pravci tehničke potrage za rješenjem ovog problema.

Strukturno, u općem slučaju, mjerači protoka se sastoje od primarnog pretvarača - mjernog dijela i sekundarnog pretvarača - elektronske jedinice. Prema dizajnu primarnih pretvarača, mogu se podijeliti na sljedeće vrste:

  • punoprotočni, čiji je primarni pretvarač ugrađen direktno u poprečni presjek cjevovoda;
  • potopni, čiji se primarni pretvarač ubacuje u cevovod kroz rupu. Ovi uređaji, ovisno o izvedbi, mogu se montirati / demontirati bez rasterećenja tlaka u cjevovodu;
  • sa nadzemnim primarnim pretvaračima, montiranim direktno na vanjska površina cjevovod - samo ultrazvučni mjerači protoka.
  • Glavni tip spajanja mjerača punog protoka sa cjevovodom je prirubnički. U ovom slučaju postoje dvije njegove varijante:
  • tradicionalna prirubnička veza, kada protočni dio mjerača protoka ima ulazne i izlazne prirubnice, koje su pričvršćene vijcima ili klinovima za prirubnice cjevovoda;
  • sendvič priključak, kada protočni dio mjerača protoka nema svoje prirubnice, već je pričvršćen između spojnih prirubnica cjevovoda pomoću dugih vijaka.

Obje vrste prirubničkog spoja su podjednako pouzdane, međutim, sendvič veza zahtijeva više pažnje prilikom izvođenja radova zavarivanja i ugradnje mjerača protoka. S druge strane, cijena mjerača protoka sa sendvič priključkom je mnogo niža nego s prirubnicom zbog manje potrošnje metala.

Mjerači punog protoka su najprecizniji u određivanju prosječne brzine protoka, jer mjere na cijelom dijelu protoka. Shodno tome, oni imaju manju grešku mjerenja, do ± 0,2 ... 0,5% izmjerene vrijednosti. Tačnost mjerenja masenog protoka masenim Coriolisovim mjeračima protoka je praktično nezavisna od profila protoka, što omogućava postizanje greške u mjerenju masenog protoka reda veličine ±0,1…0,2% od izmjerene vrijednosti.

Potopljeni mjerači protoka mjere protok u jednoj tački. U njima je određen prosječni protok na osnovu postojećih teorijskih i eksperimentalnih ovisnosti raspodjele protoka po dionici cjevovoda. Različiti ometajući uticaji dovode do izobličenja profila protoka, što ne može a da ne utiče na rezultate merenja kod ovih uređaja. Na ovog trenutka greška mjerenja potopljenih mjerača protoka iznosi oko ±1…2% skale i značajno zavisi od ispravnosti njihove ugradnje.

Ultrazvučni mjerači protoka mjere brzinu protoka u jednoj ili više ravnina protočnog dijela, ovisno o broju primarnih pretvarača, što određuje njihovu grešku mjerenja protoka, koja iznosi ± 1 ... 3% od izmjerene vrijednosti. Greška ovih uređaja ovisi i o ispravnosti i lokaciji primarnih pretvarača.

Prema izgledu, mjerači protoka mogu biti:

  • integralni dizajn - sekundarni pretvarač se montira direktno na primarni pretvarač;
  • udaljena verzija - sekundarni pretvarač je montiran na određenoj udaljenosti od primarnog i povezan s njim kabelom.

U većini slučajeva je svrsishodnije koristiti mjerače protoka u integralnom dizajnu. Međutim, postoji niz faktora u prisustvu kojih se koriste mjerači protoka u udaljenoj verziji:

  • visoka temperatura mjerenog medija;
  • toplota okruženje na lokaciji mjerača protoka;
  • visoke vibracije cjevovoda;
  • mogućnost poplave mjesta ugradnje mjerača protoka (za takve slučajeve primarni pretvarači u pravilu imaju vodootporni dizajn IP68);
  • otežan pristup mjestu ugradnje mjerača protoka.

U mnogim industrijama postoje eksplozivne zone u kojima zbog curenja i isparavanja zapaljivih materija nastaju ili mogu nastati eksplozivne gasne atmosfere. U takvim područjima potrebno je koristiti mjerače protoka otporne na eksploziju.

Najrasprostranjenije su dvije vrste zaštite od eksplozije mjerača protoka: svojstveno sigurno kolo - ova metoda podrazumijeva da ako dođe do iskre u električnim krugovima uređaja, njegova snaga neće biti dovoljna da zapali eksplozivnu smjesu;

vatrootporno kućište - ova metoda podrazumijeva da su električni krugovi uređaja smješteni u posebnu, vrlo izdržljivu školjku. To ne isključuje kontakt električnih krugova s ​​eksplozivnom smjesom i mogućnost njenog paljenja, ali je zajamčeno da će školjka izdržati višak tlaka koji nastaje eksplozijom, tj. bljesak neće ići dalje od plamenootpornog omotača.

Klasifikacija zadataka mjerenja protoka

Prema funkcionalnoj namjeni, problemi mjerenja protoka u industriji mogu se uslovno podijeliti na dva glavna dijela:

  • računovodstveni zadaci:
    • komercijalno;
    • operativni (tehnološki);
  • poslovi kontrole i upravljanja tehnološkim procesima:
    • održavanje datog protoka;
    • miješanje dva ili više medija u određenom omjeru;
    • procesi doziranja/punjenja.

Prisutni računovodstveni zadaci visoki zahtjevi na grešku mjerenja protoka i stabilnost mjerača protoka, budući da su njegova očitavanja osnova za obračun transakcija između dobavljača i potrošača. Operativni računovodstveni zadaci obuhvataju aplikacije kao što su intershop, intrashop računovodstvo, itd. U zavisnosti od zahteva za ove zadatke, moguće je koristiti merače protoka jednostavnijeg dizajna sa većom greškom merenja nego u komercijalnom računovodstvu.

Zadaci kontrole i upravljanja tehnološkim procesima su veoma raznovrsni, pa izbor vrste merača protoka zavisi od stepena važnosti i zahteva za ovaj proces.

Prema uslovima merenja, zadaci određivanja protoka mogu se klasifikovati na sledeći način:

  • mjerenje protoka u potpuno napunjenim (tlačnim) cjevovodima;
  • mjerenje protoka u nepotpuno napunjenim (netlačnim) cjevovodima, otvorenim kanalima i tacnama.

Zadaci mjerenja protoka u potpuno napunjenim cjevovodima su standardni, a većina mjerača protoka je dizajnirana posebno za ovu aplikaciju. Zadaci druge grupe su specifični, jer zahtevaju, pre svega, određivanje nivoa tečnosti. Štaviše, u zavisnosti od tipa posude ili kanala, brzina protoka se može odrediti kroz izmereni nivo na osnovu teorijski dokazanih i eksperimentalno potvrđenih zavisnosti protoka tečnosti od nivoa. Međutim, postoje primjene gdje je pored mjerenja nivoa tečnosti u kanalu, žlijebu ili nepotpuno napunjenom cevovodu potrebno odrediti i protok.

Merenje protoka tečnosti

Za mjerenje protoka tečnosti u industrijskim uslovima preporučljivo je koristiti elektromagnetne, ultrazvučne, masovne Coriolisove protokomjere i rotametre. Osim toga, u nekim slučajevima, korištenje vrtložnih mjerača protoka i mjerača protoka promjenjivog pada tlaka može biti optimalno rješenje.

Prilikom odabira uređaja za mjerenje protoka električno vodljivih tekućina i muljnih tvari, prije svega se preporučuje razmotriti mogućnost korištenja elektromagnetnih mjerača protoka.

Na osnovu njihovog karakteristike dizajna, razne obloge materijala i elektroda, ovi uređaji imaju široko područje aplikacije i koriste se za mjerenje protoka sljedećih medija:

  • opšti tehnički mediji (voda, itd.);
  • visoko korozivni mediji (kiseline, alkalije, itd.);
  • abrazivni i ljepljivi (ljepljivi) mediji;
  • kaše, paste i suspenzije sa sadržajem vlakana ili čvrstih materija većim od 10% (tež.).

Visoka tačnost merenja (± 0,2 ... 0,5% od izmerene vrednosti), kratko vreme odziva (do 0,1 s u zavisnosti od modela), bez pokretnih delova, visoka pouzdanost i dug radni vek, minimalno održavanje - sve to čini potpuno protočni elektromagnetni mjerači protoka su optimalno rješenje za probleme mjerenja protoka i obračuna količine elektroprovodljivih medija u cjevovodima malog i srednjeg prečnika.

Potopni elektromagnetni mjerači protoka imaju široku primjenu u operativnim zadacima upravljanja i tehnološkim procesima gdje nije potrebna visoka preciznost mjerenja, kao i pri mjerenju protoka u cjevovodima velikih prečnika (>CN400) i brzine protoka u otvorenim kanalima i tacnama.

Ultrazvučni mjerači protoka se uglavnom koriste za mjerenje protoka neprovodnih medija (ulja i rafiniranih proizvoda, alkohola, rastvarača, itd.). Mjerila protoka punog protoka koriste se i u komercijalnim mjernim jedinicama i u kontroli procesa. Greška mjerenja ovih uređaja, ovisno o verziji, iznosi oko ± 0,5% od izmjerene vrijednosti. U zavisnosti od principa merenja, medijum mora biti čist (vremenski impulsni protokomeri) ili sadržavati neotopljene čestice i/ili neotopljeni vazduh (doplerovi protokomeri). Kao primjer medija za drugi slučaj, može se navesti mulj, suspenzije, tekućine za bušenje itd.

Mjerači protoka sa pričvrsnim senzorima se lako instaliraju i po pravilu se koriste za operativno računovodstvo i u nekritičnim tehnološkim procesima (greška reda ± 1 ... 3% skale) ili u aplikacijama gdje nije moguća ugradnja mjerača punog protoka.

Coriolisovi mjerači masenog protoka, na osnovu svog principa mjerenja, mogu mjeriti protok gotovo svih medija. Ovi uređaji se odlikuju visokom preciznošću mjerenja (± 0,1…0,5% izmjerene vrijednosti pri mjerenju masenog protoka) i visokom cijenom. Stoga se Coriolisovi mjerači protoka prvenstveno preporučuju za upotrebu u jedinicama za nadzor, procesima doziranja/punjenja ili kritičnim tehnološkim procesima gdje je potrebno mjeriti maseni protok medija ili kontrolisati nekoliko parametara odjednom (maseni protok, gustina i temperatura).

Mjerači masenog protoka obično koriste nehrđajući čelik ili legure Hastelloy kao mjerne cijevi, tako da ovi uređaji nisu prikladni za mjerenje visoko korozivnih medija. Takođe, na tačnost mjerenja protoka mjeračima masenog protoka snažno utiče prisustvo neotopljenog gasa u mjerenom mediju.

Rotametri se koriste za mjerenje niskih brzina protoka. Klasa tačnosti ovih uređaja, ovisno o verziji, varira između 1,6 ... 2,5.

Nerđajući čelik i PTFE se koriste kao materijali za merne cevi, što omogućava korišćenje rotametara za merenje protoka korozivnih medija.

Metalni rotametri vam takođe omogućavaju merenje protoka medija visoke temperature. Treba napomenuti da je nemoguće izmjeriti protok ljepila, abrazivnih medija i medija s mehaničkim nečistoćama pomoću rotametara. Osim toga, postoji ograničenje za ugradnju ovog tipa mjerača protoka: dozvoljeno ih je instalirati samo na okomite cjevovode sa smjerom protoka mjerenog medija odozdo prema gore. Moderni rotametri, pored indikatora, mogu biti opremljeni mikroprocesorskim elektronskim modulom sa izlaznim signalom od 4 ... 20 mA, totalizatorom i graničnim prekidačima za rad u režimu protočnog releja.

Iako su vrtložni mjerači razvijeni posebno za mjerenje protoka plina/pare, mogu se koristiti i za mjerenje protoka tekućih medija. Međutim, zbog njihovih konstruktivnih karakteristika, najpreporučljivije primjene ovih uređaja u poslovima operativnog računovodstva i upravljanja tehnološkim procesima su: mjerenje protoka visokotemperaturnih tečnosti sa temperaturama do +450 °C; mjerenje protoka kriogenih tečnosti sa temperaturama do -200 °C; pri visokom, do 25 MPa, procesnom pritisku u cjevovodu; mjerenje protoka u cjevovodima velikog promjera (potopni vrtložni mjerači protoka). U tom slučaju tečnost mora biti čista, jednofazna, viskoziteta ne više od 7 cP.

Merenje protoka gasa i pare

Za razliku od tečnosti, koje se uslovno mogu smatrati praktično nestišljivim medijima, zapremina gasovitih medija značajno zavisi od temperature i pritiska. Stoga, kada se uzme u obzir količina gasova, oni rade sa zapreminom i protokom, svedenim ili na normalne uslove (T = 0 °C, P = 101,325 kPa aps.), ili na standardnim uslovima(T = +20 °C, P = 101,325 kPa aps.).

Dakle, za mjerenje količine plina i pare, zajedno sa volumetrijskim mjeračem protoka, potrebni su senzori tlaka i temperature, bilo mjerač gustine ili mjerač masenog protoka, kao i računarski uređaj (korektor ili drugi sekundarni uređaj sa odgovarajućim matematičke funkcije). Kontrola protoka gasa u procesnim aplikacijama često je ograničena samo na merenje zapreminskog protoka, ali za preciznu kontrolu takođe je neophodno odrediti brzinu protoka u normalnim uslovima, posebno u slučaju velikih fluktuacija u gustini gasa.

Najčešće korišćena metoda za merenje protoka gasa i pare je metoda promenljivog pada pritiska (RPD), a uređaji za sužavanje tradicionalno se koriste kao primarni pretvarači protoka, prvenstveno standardni otvor. Glavne prednosti PPD mjerača protoka su provjera bez izlivanja, niska cijena, širok raspon aplikacije i veliko iskustvo u radu. Međutim, ova metoda ima i vrlo ozbiljne nedostatke: kvadratnu ovisnost pada tlaka od brzine protoka, velike gubitke tlaka na ograničavajućim uređajima i stroge zahtjeve za ravne dijelove cjevovoda. Kao rezultat toga, trenutno, kako u Rusiji tako i širom svijeta, postoji jasan trend zamjene sistema za mjerenje protoka sa otvorima sa mjeračima protoka sa drugim principima mjerenja. Za cjevovode malih i srednjih prečnika sada postoji širok izbor razne metode i instrumente za mjerenje protoka, ali za cjevovode promjera od 300 ... 400 mm i više, praktički ne postoji alternativa metodi zadržavanja pritiska. Da bi se otklonili nedostaci tradicionalnih PPD mjerača protoka sa otvorom, uz zadržavanje prednosti same metode, omogućava se korištenje usrednjenih tlačnih cijevi serije Torbar kao primarnih pretvarača protoka i digitalnih senzora razlike tlaka serije EJA/EJX kao sredstvo za merenje diferencijalnog pritiska (manometri diferencijalnog pritiska). Istovremeno, gubici tlaka se smanjuju za desetine i stotine puta, ravni dijelovi se smanjuju u prosjeku 1,5 ... 2 puta, dinamički raspon protoka može doseći 1:10.

Nedavno su vrtložni mjerači protoka našli širu primjenu za mjerenje protoka plina i pare. U poređenju sa mjeračima protoka s promjenjivim pritiskom, oni nude širi pad, manji pad tlaka i direktan

parcele. Ovi uređaji su najefikasniji u mjerenju, prvenstveno komercijalnom, iu kritičnim zadacima kontrole protoka. Upotreba merača protoka sa ugrađenim temperaturnim senzorom ili standardnog merača protoka u kombinaciji sa senzorima temperature i pritiska omogućava određivanje masenog protoka medija, što je posebno važno pri merenju protoka pare.

Međutim, ovi uređaji se, zbog posebnosti principa mjerenja, ne koriste za:

mjerenje protoka višefaznih, ljepljivih medija i medija sa čvrstim inkluzijama; mjerenje protoka medija sa malim brzinama protoka.

Pri malim i srednjim brzinama protoka, rotametri se široko koriste za mjerenje protoka plinova. Ovi uređaji su dizajnirani za rad i sa visokotemperaturnim i sa korozivnim medijima i imaju široku primjenu različite verzije. Međutim, kao što je gore spomenuto, rotametri se postavljaju samo na vertikalne cjevovode sa smjerom protoka odozdo prema gore i ne koriste se za mjerenje brzine protoka ljepljivih medija i medija koji sadrže čvrste tvari, uključujući abrazivne.

Podijeli: