Расходомеры с отверстиями и клиновые расходомеры: Понимание различий

Расходомеры с отверстиями и клиновые расходомеры относятся к типу расходомеров постоянного сечения и дифференциального давления. Другими словами, у них одна и та же концепция.

Расходомер с отверстием предполагает установку круглой пластины с отверстием посередине в трубопровод, а затем измерение разницы давления пара до и после пластины с отверстием. На основании этих данных рассчитывается расход пара.

По мере сужения потока пара в отверстии пластины статическое давление уменьшается, а скорость потока увеличивается, в результате чего возникает разность давлений до и после пластины. Согласно уравнению неразрывности (закон сохранения массы) и уравнению Бернулли (закон сохранения энергии), скорость потока пропорциональна разности давлений: M2∝ΔP, где M - расход, а ΔP - разность давлений.

Сигнал разности давлений передается на датчик разности давлений по импульсным линиям, а затем поступает на интегратор расхода, который рассчитывает расход на основе сигнала разности давлений. Кроме того, температура и давление пара измеряются датчиками температуры и давления, а интегратор расхода рассчитывает компенсированный расход на основе текущей температуры и давления.

Клиновой расходомер работает за счет ограничения потока жидкости клином, создавая разность давлений выше и ниже клина, которая пропорциональна квадрату скорости потока. Эта разность давлений снимается с двух кранов давления по обе стороны клина и передается на преобразователь перепада давления, который преобразует ее в электрический сигнал. Затем этот сигнал обрабатывается специализированным интегратором расхода для определения скорости потока.

Почему стоит выбрать расходомер с отверстием

Почему стоит выбрать расходомер с отверстием

Преимущества:

1. Прочная и надежная конструкция: Конструкция дроссельного устройства проста, легко воспроизводима и прочна, что обеспечивает стабильную работу и долгий срок службы.
2. Подходят для трубопроводов большого диаметра: Расходомеры с отверстиями часто являются предпочтительным выбором для трубопроводов диаметром более DN 600 мм, что делает их идеальными для высокопроизводительных промышленных применений.
3. Долговечность: Прочная конструкция расходомеров с отверстиями способствует их долговечности, снижая необходимость в частой замене.
4. Широкие возможности калибровки: Хотя калибровка отдельных компонентов - обычное дело, технологические достижения улучшают возможности калибровки всей системы.
5. Экономичность: Расходомеры с отверстиями обеспечивают баланс между производительностью и доступностью, что делает их экономичным выбором для многих промышленных применений.

Недостатки:

1. Сложные требования к монтажу: Точная установка дроссельного устройства, импульсных линий и конденсатосборников требует внимательного отношения к деталям и квалифицированного технического персонала.
2. Проблемы калибровки: Калибровка всей системы по-прежнему затруднена, поскольку отдельные датчики (дифференциального давления, давления и температуры) обычно калибруются отдельно, что потенциально может повлиять на общую точность.
3. Эрозия и ухудшение точности: Конструкция пластин с отверстиями вызывает значительные перепады давления и повышенную скорость потока, что со временем приводит к эрозии. Это особенно проблематично при измерении легко испаряющихся жидкостей, таких как сжиженный газ или пропилен, где изменение свойств жидкости может ускорить эрозию и снизить точность.
4. Высокое энергопотребление: Значительная статическая потеря давления через отверстие в пластине приводит к увеличению потребности в энергии для насосов и двигателей, что противоречит современным целям энергоэффективности.
5. Ограниченный диапазон: Расходомеры с отверстиями, как правило, имеют более низкое значение коэффициента поворота по сравнению с другими типами расходомеров, что может ограничить их эффективность в приложениях с сильно меняющимся расходом.
6. Возможность образования нагара: В некоторых случаях применения, особенно при работе с вязкими жидкостями или жидкостями, содержащими твердые частицы, возможно образование налета или засорения, что требует регулярного технического обслуживания.
7. Требования к прямым участкам трубопровода: Для обеспечения точности расходомерам часто требуются значительные прямые отрезки труб вверх и вниз по течению, что может быть затруднительно при установке в условиях ограниченного пространства.

Почему стоит выбрать клиновой расходомер

Почему стоит выбрать клиновой расходомер

Преимущества:

1. Исключительная производительность при работе со сложными жидкостями: Клиновые расходомеры отлично справляются с измерением сред с высокой вязкостью, низкими числами Рейнольдса, взвешенными частицами или увлекаемыми газами. Такая универсальность делает их идеальными для сложных промышленных применений.
2. Точность, не зависящая от жидкости: Точность измерений не зависит от диэлектрической проницаемости или других свойств жидкости, что обеспечивает стабильную работу в различных средах.
3. Противозасорная конструкция: Уникальная клиновидная форма препятствия создает эффект отклонения, значительно снижая риск засорения и обеспечивая надежную длительную работу.
4. Расширенные возможности компенсации: Встроенные функции корректируют изменения вязкости, температуры и плотности жидкости, поддерживая точность при различных условиях процесса.
5. Прочная конструкция: Высокая устойчивость к вибрациям, ударам, загрязнениям и коррозии, что делает их пригодными для использования в жестких промышленных условиях.
6. Двунаправленное измерение расхода: Возможность точного измерения расхода в обоих направлениях, что повышает универсальность в сложных трубопроводных системах.
7. Устойчивость и экономическая эффективность: Простая, но надежная конструкция обеспечивает высокую надежность, простоту установки и низкие затраты на эксплуатацию и обслуживание, что способствует повышению энергоэффективности и сокращению выбросов.
8. Необслуживаемая эксплуатация: Отсутствие движущихся частей или подверженных износу компонентов исключает необходимость повторной калибровки при длительном использовании, сокращая время простоя и расходы на техническое обслуживание.

Недостатки:

1. Более высокая первоначальная стоимость: Клиновые расходомеры, как правило, имеют более высокую цену по сравнению с традиционными расходомерами.
2. Индивидуальная калибровка: Каждое устройство требует индивидуальной калибровки, что потенциально увеличивает время выполнения заказа и усложняет управление запасами.
3. Ограниченная стандартизация: В этой области отсутствуют всеобъемлющие данные и установленные стандарты для проектирования, производства, расчетов, установки и использования, что потенциально усложняет процессы проектирования и закупок.

Меры предосторожности при установке

10 мер предосторожности при установке расходомера с отверстиями:

1. Перед установкой прибора технологический трубопровод должен быть продут, чтобы предотвратить прилипание ферромагнитных веществ к прибору, которые могут повлиять на работу прибора или даже повредить его. Если это неизбежно, на входе в прибор следует установить магнитный фильтр. Сам прибор не следует продувать воздухом перед вводом в эксплуатацию во избежание его повреждения.
2. Перед установкой прибор следует проверить на отсутствие повреждений.
3. Установка прибора может быть вертикальной или горизонтальной. При вертикальной установке угол между центральной линией прибора и вертикальной линией должен быть менее 2°. При горизонтальной установке угол между осевой линией прибора и горизонтальной линией должен быть менее 2°.
4. Трубопроводы до и после прибора должны иметь тот же диаметр, что и прибор. Фланцы или резьба, используемые для соединения трубопроводов, должны соответствовать фланцам и резьбе прибора. Прямой участок трубопровода вверх по течению должен быть не менее чем в пять раз больше номинального диаметра прибора, а прямой участок трубопровода вниз по течению должен быть больше или равен 250 мм.
5. Поскольку сигнал прибора передается через магнитную связь, для обеспечения работоспособности прибора в радиусе 250 м вокруг установки не должно быть ферромагнитных веществ.
6. Если прибор измеряет газ, он откалиброван на определенное давление. Если газ напрямую выходит в атмосферу с выхода прибора, это вызовет падение давления на поплавке и исказит данные. В этом случае на выходе прибора следует установить клапан.
7. Прибор, установленный в трубопроводе, не должен подвергаться нагрузкам. На входе и выходе прибора должны быть предусмотрены соответствующие опоры для труб, чтобы прибор находился в состоянии минимального напряжения.
8. При установке прибора с фторопластовой облицовкой следует соблюдать особую осторожность. Под давлением PTFE деформируется, поэтому гайки фланцев не следует затягивать слишком сильно.
9. Приборы с ЖК-дисплеями должны быть установлены таким образом, чтобы на дисплей не попадали прямые солнечные лучи и не сокращали срок службы ЖК-дисплея.
10. При измерении низкотемпературных сред следует выбирать тип с рубашкой.

28 меры предосторожности при установке расходомера с пластинчатым отверстием

1. Расходомер с пластинчатым отверстием не должен устанавливаться на сформированный трубопровод.
2. Следует обратить внимание на длину прямого участка трубы до и после расходомера.
3. Для электромагнитных и массовых расходомеров с требованиями к заземлению, заземление должно быть выполнено в соответствии с инструкциями.
4. В процессе сварки трубопровода заземляющий провод должен обходить корпус прибора, чтобы предотвратить протекание тока заземления через корпус прибора и его повреждение.
5. Во время технологическая сваркаТок заземления не должен проходить через капиллярную трубку прибора с одним или двумя фланцами.
6. Для направляющих трубок среднего и высокого давления, аргонодуговая сварка или муфтовой сварки. При скорости ветра >2 м/с необходимо принять меры по защите от ветра. Если скорость ветра >8 м/с, сварку следует прекратить.
7. Обратите внимание на направление установки устройства отвода давления расходомера с пластинчатым отверстием.
8. Направляющие трубы из нержавеющей стали категорически запрещается нагревать или сплющивать.
9. Место установки трубки, направляющей давление прибора, воздушного канала и проходной трубки не должно мешать производственному процессу в будущем, избегать мест с высокой температурой и коррозией, и должно быть прочно закреплено. Самый нижний конец проходной трубки сверху вниз должен быть ниже входа проводки подключенного прибора. Со стороны прибора следует добавить Y-образные или конусообразные взрывозащищенные уплотнительные соединения. В самой нижней точке главного воздушного канала прибора должен быть установлен клапан конденсации (загрязнения).
10. Медные прокладки, используемые в приборах, следует отжигать перед применением, а также обращать внимание на допустимую температуру, среду и давление для прокладок из различных материалов.
11. В распределительной коробке прибора нельзя смешивать различные системы заземления. Экранирующие провода всех приборов должны быть подключены отдельно к верхнему и нижнему экранирующим слоям и не должны быть скручены вместе.
12. Если прибор находится в неудобном для наблюдения и обслуживания положении, измените его положение или установите платформу.
13. В проводах приборов не должно быть стыков, и должны быть сделаны скрытые записи. Для компенсации стыков проводов следует использовать сварку или соединения под давлением.
14. Сварные швы из нержавеющей стали должны быть протравлены, пассивированы и нейтрализованы.
15. Для приборов и арматуры, требующих обезжиривания, обезжиривание должно проводиться строго в соответствии с техническими условиями. После обезжиривания следует тщательно загерметизировать и хранить инструменты и арматуру, чтобы предотвратить вторичное загрязнение при хранении и установке.
16. Трубопроводы из нержавеющей стали категорически запрещено напрямую контактировать с трубопроводами из углеродистой стали.
17. Кабельные лотки из оцинковки и алюминиевого сплава категорически запрещены электрическая сваркагазовая резка и штамповка. Вместо этого следует использовать механические инструменты для резки и пробивки, такие как пильные диски и специальные пробивные машины.
18. Трубы из нержавеющей стали категорически запрещено электрическая сваркагазовая резка и штамповка. Вместо них следует использовать плазменную или механическую резку и штамповку.
19. Для проходных труб с приборными проводами во взрывоопасных зонах необходимо обеспечить непрерывность электрического тока. Для резьбы заземленной проходной трубы следует использовать токопроводящую пасту. Резьба проходной трубы на напряжение менее или равное 36 В должна быть покрыта антикоррозийным покрытием. Открытая резьба должна быть не более одного витка.
20. Во взрывобезопасных зонах необходимо обеспечить непрерывность электрического тока с помощью проходных труб.
21. Сопротивление изоляции приборных линий ниже 100 В следует измерять с помощью вибростенда 250 В, и оно должно составлять ≥5 мегаом.
22. Кабельные лотки из алюминиевого сплава должны быть соединены проводами короткого замыкания, а оцинкованные кабельные лотки должны иметь не менее двух затянутых винтов против ослабления. Для кабельных лотков длиной менее 30 метров оба конца должны быть надежно заземлены, а для тех, что длиннее 30 метров, через каждые 30 метров необходимо добавить точку заземления.
23. Если приборные линии различных систем заземления или приборные линии находятся в одном кабельном лотке, для их разделения следует использовать металлическую перегородку.
24. Категорически запрещается использовать газ методы сварки при монтаже и обработке приборных панелей, шкафов, ящиков и столов. Не следует использовать сварку для установки и крепления, а также механическая перфорация Для открытия отверстий следует использовать методы.
25. Глухой конец приборной теплотрассы и обратки должен быть не более 100 мм.
26. Для предотвращения протечки клапана, особенно во взрывоопасных зонах, на выпускное отверстие сливного клапана излучателя следует установить трубную заглушку.
27. Один конец прибора и его кабельного лотка, импульсного трубопровода и напорного трубопровода должен быть закреплен в зоне теплового расширения (например, башни и аксессуары, которые перемещаются при тепловом расширении башни), а другой конец - в зоне нетеплового расширения (например, в помещениях охраны труда). При подключении приборов, гибких труб, кабельных лотков и импульсных труб следует оставлять определенный запас на тепловое расширение в соответствии с фактической ситуацией на объекте.
28. Кабельные лотки и кабелепроводы, прикрепленные к башне, должны быть оснащены тепловыми компенсаторами или гибкими соединениями в соответствии с реальной ситуацией на объекте.

4 меры предосторожности при установке и использовании клиновых расходомеров:

1. Устанавливайте в соответствии с направлением, указанным на клиновом расходомере

Хотя в некоторых статьях и материалах утверждается, что для установки клиновых расходомеров не требуется направление и что их можно использовать для измерения обратного потока, принцип измерения клиновых расходомеров показывает, что при использовании стандартного V-образного клина дросселирование жидкости одинаково как для прямого, так и для обратного потока.

Однако производители указывают направление потока жидкости на корпусе клинового расходомера. Если посмотреть на два торцевых фланца клинового расходомера, то можно заметить, что место установки клина находится не в центре клинового расходомера.

Поэтому важно устанавливать клиновой расходомер в направлении, указанном на приборе, чтобы избежать увеличения погрешности измерений, вызванной неправильным направлением установки.

2. Направление интерфейса отвода давления

Согласно руководству по нарезке давления для измерительных приборов, при измерении расхода газа интерфейс нарезки давления располагается в средней и верхней части дроссельного элемента, при измерении расхода жидкости интерфейс нарезки давления располагается в средней и нижней части дроссельного элемента, а при измерении грязных и загрязненных сред интерфейс нарезки давления располагается в середине дроссельного элемента.

Однако клиновой блок клинового расходомера неравномерно распределен во внутренней камере прибора, а положение интерфейса отвода давления, предварительно заданное производителем, расположено выше и ниже приварки клинового блока на приборе.

Если при измерении жидкости интерфейс отвода давления устанавливается в средней и нижней части трубопровода, клиновой блок внутри клинового расходомера также располагается в средней и нижней части трубопровода.

Это означает, что жидкость должна поступать из верхней части клинового расходомера, что может привести к оседанию примесей в нижней части прибора, что может привести к блокированию интерфейса отвода давления перед клиновым блоком и сбою измерений. Поэтому при установке необходимо руководствоваться реальной ситуацией.

3. Вертикальная прокладка трубопроводов

Рекомендуется устанавливать клиновой расходомер горизонтально и свести к минимуму использование вертикальной установки, поскольку калибровку нулевой точки клинового расходомера трудно выполнить при вертикальной установке.

Калибровка клинового расходомера в нулевой точке требует заполнения клинового расходомера рабочей средой. После закрытия клапанов до и после трубопровода необходимо откалибровать расходомер, убедившись, что рабочая среда в клиновом расходомере находится в статическом состоянии.

Поскольку прибор для измерения расхода дросселирующего элемента обычно не предназначен для удаления вторичного трубопровода, как правило, до и после дросселирующего элемента отсутствуют технологические отсечные клапаны. В этой ситуации калибровка клинового расходомера усложняется.

Если клиновой расходомер установлен горизонтально, можно предположить, что статическая жидкость не оказывает дополнительного влияния на перепад давления, определяемый клиновым расходомером.

Поэтому для калибровки расходомера в нулевой точке достаточно закрыть передний и задний клапаны отбора давления клинового расходомера и выпустить воздух в атмосферу.

Если клиновой расходомер установлен вертикально, в полости клинового расходомера будет создаваться статическое статическое давление, которое увеличит значение дифференциального давления датчика дифференциального давления в камере положительного давления и приведет к тому, что значение дифференциального давления в нулевой точке клинового расходомера будет ненулевым.

Кроме того, в трубе опорного давления для измерения отрицательного давления будут возникать ошибки статического давления. Поэтому калибровка нулевой точки в настоящее время затруднена.

Даже при использовании двухфланцевого преобразователя мы можем рассчитать статическое давление, добавляемое при измерении отрицательного давления, но мы можем рассчитать плотность измеряемой среды только на основе идеального значения при проектировании.

Грубый расчет статического давления внутри клинового расходомера и внесение изменений в калибровку снизит надежность определения нулевой точки.

Поэтому при практической установке лучше не устанавливать клиновой расходомер вертикально. Если технологический процесс не удовлетворяет требованиям горизонтальной установки, помимо обеспечения заполнения клинового расходомера рабочей средой, необходимо точно рассчитать модифицированную разность давлений в нулевой точке при вертикальной установке. Мы не можем просто закрыть клапаны отбора положительного и отрицательного давления и выполнить калибровку нулевой точки.

4. Установка дренажного и предохранительного клапана

В режиме измерения расхода клинового расходомера + двухфланцевого преобразователя между клапаном отбора давления и двухфланцевой соединительной частью должен быть установлен дренажный и предохранительный клапан.

Этот клапан очень важен. В процессе калибровки расходомера он может обеспечить соответствие давления между положительным и отрицательным фланцами атмосферному давлению, что гарантирует надежность калибровки, а также безопасность обслуживающего персонала.

Если двухфланцевый передатчик поврежден и требует замены, с помощью дренажного клапана и клапана сброса давления можно определить, не протекает ли клапан отбора давления.

Только при обеспечении безопасности можно снять двухфланцевый излучатель. Во многих случаях при монтаже оборудования не устанавливается дренажный клапан и клапан сброса давления, что является неправильным и должно быть устранено.

Резюме: Независимо от типа расходомера, установка и использование должны выполняться в соответствии с инструкциями производителя и с учетом его уникальных характеристик.

Технические характеристики

Технические характеристики расходомера со встроенным отверстием:

1. Высокая точность: 0,5%
2. Высокая стабильность: лучше, чем 0,1% Fs в год
3. Высокое статическое давление: 40 МПа
4. Не требуется регулировка для непрерывной работы в течение 5 лет
5. Незначительное влияние температуры и статического давления
6. Устойчивость к высокому избыточному давлению

Тип фланцевого соединения (малый диаметр) [фланцевый нажимной штуцер]:

• Соединение: плоская сварка или фланец под приварку встык [стандарт исполнения фланца: JB/T8205-92]
• Среда: вязкая жидкость, грязный газ
• Отвод под давлением: фланцевый отвод под давлением
• Точность: ±0.5%, ±1%
• Размер трубы: 15-80 мм
• Повторяемость: +0,1%
• Давление: 0-42 МПа
• Коэффициент дальности: 10:1
• Температура: -100~800℃
• Число Рейнольдса: 5×102-1×107
• Материал: различные материалы

Приложения

Расходомеры с отверстиями находят широкое применение для непрерывного измерения объемного и массового расхода различных жидкостей, включая жидкости, газы, природный газ и пар. Его универсальность распространяется на многочисленные отрасли промышленности, такие как нефтяная, химическая, газовая, металлургическая, электроэнергетическая, фармацевтическая, пищевая, агрохимическая и природоохранная.

Клиновой расходомер, новый дроссельный прибор для измерения перепада давления, предлагает уникальные преимущества в сложных сценариях измерения расхода. Он превосходно справляется с точным измерением расхода высоковязких жидкостей, условий с низким числом Рейнольдса (до 500) и приложений, характеризующихся низкими скоростями потока, малыми расходами и большими диаметрами труб. Эти возможности делают клиновой расходомер незаменимым инструментом в ситуациях, когда обычные расходомеры не могут обеспечить точность измерений.

В нефтехимической и углехимической промышленности клиновые расходомеры нашли особое применение в следующих областях:

1. Нефтеперерабатывающие установки и заводы по производству этилена, где точное измерение расхода имеет решающее значение для контроля и эффективности процесса
2. Работа с высоковязкими и загрязненными средами, обеспечение точных измерений, несмотря на сложные свойства жидкостей
3. Экстремальные условия эксплуатации, связанные с высокой температурой, высоким давлением и абразивными средами
4. Измерение многофазных потоков, таких как угольно-водная суспензия (включая черную и зольную воду), угольно-нефтяная суспензия и подобные гетерогенные смеси

Способность клиновых расходомеров сохранять точность и надежность в таких сложных условиях эксплуатации закрепила за ними репутацию лучших решений для сложных задач измерения расхода в тяжелой промышленности.