Вихревой расходомер

Погружной вихревой расходомер

Погружной вихревой расходомер - это тип расходомера, который используется для измерения расхода жидкости или газа в трубопроводе. Он основан на принципе вихревых колебаний, которые возникают при протекании среды через препятствие в виде погруженного в потоке вибрирующего элемента.

Принцип работы погружного вихревого расходомера заключается в следующем: вибрирующий элемент (обычно называемый "вихрем") устанавливается поперек потока в трубопроводе. Когда жидкость или газ проходят через трубу, образуются вихревые колебания вокруг вихревого элемента. Частота вихревых колебаний пропорциональна скорости потока, а их количество пропорционально объемному расходу среды.

Датчик, встроенный в вихревой элемент, регистрирует вихревые колебания и преобразует их в электрический сигнал, который затем обрабатывается для определения расхода среды. По этому принципу можно измерять как объемный, так и массовый расход среды.

Погружные вихревые расходомеры обладают рядом преимуществ. Они имеют компактный и надежный дизайн, что облегчает их установку и обслуживание. Они также могут работать с различными типами жидкостей и газов, включая агрессивные и высокотемпературные среды. Кроме того, они обладают высокой точностью измерений и могут работать в широких диапазонах расхода.

Измерение расхода и давления пара

Измерение расхода и давления пара является важным фактором в различных отраслях, включая энергетику, химию и нефтепереработку. Правильный учет расходов позволяет оптимизировать производственные процессы, снизить затраты и повысить эффективность.

Учет расхода пара

Учет расхода пара включает в себя измерение количества пара, используемого в различных технологических процессах. Это важно для эффективной работы оборудования и минимизации потерь энергии. Для учета расхода пара применяются различные виды расходомеров, которые определяют точные данные о расходе пара.

Объемный и массовый расход — это два различных способа измерения потока вещества, и они имеют свои особенности и применения.

Объемный расход (Q) — это объем вещества, проходящий через определенную точку или сечение за единицу времени. Обычно измеряется в кубических метрах в секунду (м³/с), литрах в минуту (л/мин) и т.д. Объемный расход не зависит от плотности вещества. Он показывает, сколько объема проходит за единицу времени, независимо от того, сколько это весит.

Массовый расход (ṁ) — это масса вещества, проходящая через определенную точку или сечение за единицу времени. Обычно измеряется в килограммах в секунду (кг/с), тоннах в час (т/ч) и т.д. Массовый расход зависит от плотности вещества. Он позволяет учитывать, сколько массы проходит за единицу времени, что важно в многих приложениях, особенно в химической и пищевой промышленности.

Объемный расход чаще используется в системах, где важен объем (например, в системах водоснабжения, вентиляции, а также в некоторых процессах, где плотность вещества постоянна).

Массовый расход важен в тех случаях, когда необходимо знать количество вещества (например, в химических реакциях, производстве, энергетических расчетах), так как масса является более универсальным и инвариантным свойством, чем объем.

Существует несколько типов приборов для технологических измерений, контроля и учета объемного и массового расхода.

Расходомеры, измеряющие объемный расход

Расходомеры дифференциального давления

Основной принцип работы расходомеров дифференциального давления основан на уравнении Бернулли и законе сохранения энергии. Когда жидкость или газ проходит через сужение (например, через сопло или трубку Вентури), скорость потока увеличивается, а давление уменьшается. Разность давления между двумя точками (до и после сужения) используется для вычисления расхода. Основные элементы конструкции: диафрагмы, трубки Вентури и сопла. Подходят для измерения как объемной, так и массовой пары.

Вихревые расходомеры

Основываются на эффекте фона Кармана. Они генерируют вихри, частота которых пропорциональна скорости потока. Когда поток жидкости или газа проходит через специальное препятствие (например, струйник или преграду), в потоке образуются вихри. Эти вихри имеют определенную частоту, которая пропорциональна скорости потока. Специальные датчики (обычно пьезоэлектрические или ультразвуковые) фиксируют частоту возникновения вихрей.

Обеспечивают высокую точность и могут использоваться для измерения насыщенности пара. Имеют широкий диапазон измерений по расходу и давлению. Не требуют движущихся частей, что снижает механический износ и увеличивает срок службы. Подходят для измерения как газов, так и жидкостей.

Ультразвуковые расходомеры

Используют ультразвуковые волны для измерения скорости потока, что позволяет получать данные о расходе без механических частей. Ультразвуковые расходомеры работают на основе двух основных принципов:

1. Принцип времени пролета (времепролетный): Ультразвуковой датчик посылает ультразвуковой импульс по направлению потока и в обратном направлении. Время, необходимое для прохождения сигнала в одном направлении и в другом, измеряется. Скорость потока влияет на время пролета: если сигнал движется по направлению потока, время будет меньше, чем если он движется против потока. Разница во времени позволяет рассчитать скорость потока, а затем определить расход.
2. Принцип доплеровского смещения: в этом случае ультразвуковой сигнал отражается от частиц или пузырьков в потоке. Изменение частоты сигнала (доплеровское смещение) зависит от скорости потока.

Идеальны для сложных условий эксплуатации.

Cферы применения:

• регулирование водных ресурсов
• ирригация
• производства гидроэнергетики
• нефтепродукты
• ультрачистые жидкости
• пищевые жидкости
• сточные воды
• охлаждающая вода
• коммунальное водоснабжение

Турбинные расходомеры

Измеряют скорость потока с помощью вращающегося ротора. Турбинный расходомер состоит из корпуса, в котором размещена турбина с лопастями. Когда пар проходит через расходомер, он воздействует на лопасти турбины, заставляя их вращаться. Скорость вращения турбины пропорциональна скорости потока пара. Эта скорость фиксируется с помощью датчика, который преобразует механическое вращение в электрический сигнал.

Такой способ подходит для чистых жидкостей и газа. Наличие твердых частиц или примесей в потоке может повлиять на точность измерений и привести к износу лопастей.

Турбинные расходомеры обеспечивают высокую точность измерений, особенно в определенном диапазоне расхода. Они подходят для различных сред, включая пар, воду и другие жидкости. Механическая конструкция делает их достаточно надежными для использования в промышленных условиях.

Турбинные расходомеры широко используются в таких отраслях, как: энергетика (для измерения расхода пара в котлах и турбинах), xимическая промышленность, пищевая промышленность и нефтехимия

Каждое из устройств этого типа имеет свои преимущества и недостатки, что делает выбор подходящего устройства зависимым от общепринятых условий эксплуатации. Степень сухости влияет на плотность пара. Когда степень сухости снижается, количество влаги в паре увеличивается, что приводит к изменению его плотности. Многие расходомеры, такие как турбинные и дифференциального давления, зависят от плотности для расчета расхода. Если плотность меняется, это может привести к ошибкам в измерениях.

При низкой степени сухости пар может конденсироваться, образуя двухфазную среду (смесь пара и воды). Многие расходомеры не предназначены для работы с двухфазными средами, и их точность может значительно снизиться. Например, в случае вихревых и ультразвуковых расходомеров наличие жидкости в потоке может нарушить их работу и привести к неправильным показаниям.

Таким образом, степень сухости пара является критическим параметром, который необходимо учитывать при измерении расхода. Для обеспечения точности и надежности измерений в системах, использующих пар, важно регулярно мониторить степень сухости и, при необходимости, проводить корректировки в системе измерения и калибровке расходомеров.

Измерение давления насыщенного пара

Определение давления насыщенных паров — это важный аспект при работе с паровыми переменами. Давление насыщенного давления пара — это, при котором пар находится в равновесии с жидкой фазой при заданной температуре.

Для измерения давления пара применяются следующие устройства:

• Механические манометры: Просты в использовании и надежны, но могут быть ограничены диапазоном измерений.
• Электронные датчики давления (или преобразователи давления) — это электронное устройство, которое преобразует давление в электрический сигнал (например, в напряжение или ток).  Датчики давления могут использовать различные технологии, такие как пьезорезистивные, емкостные, индуктивные или оптические методы, и они часто обеспечивают более высокую точность и возможность передачи данных на расстояние.  Обеспечивают точность и могут интегрироваться в систему автоматизации. Обеспечивают электрический выход (например, 4-20 мА, 0-10 В и т.д.), что позволяет интегрировать их в системы автоматизации и контроля.

Разница между манометром и датчиком давления

Основные различия между манометром и датчиком давления заключаются в следующем:

Манометр : Механическое устройство, которое измеряет давление газа или жидкости с помощью механических элементов (например, мембраны, пружин или трубок Бурдона). При изменении давления в системе манометр показывает это изменение на шкале, обычно в единицах давления (например, в миллиметрах ртутного столба, барах или паскалях).

Датчик давления : Электронное устройство, которое может передавать данные на удаленные устройства или системы управления.

Таким образом, измерение расхода и давления пара является решающим фактором в управлении производственными процессами. Измерение расхода и давления пара на производстве имеет несколько ключевых целей и значений:

1. Эффективность процессов: Контроль расхода пара позволяет оптимизировать производственные процессы, снижая затраты на энергию и сырье. Это особенно важно в таких отраслях, как пищевая, химическая и нефтяная.
2. Безопасность: Мониторинг давления пара важен для предотвращения аварийных ситуаций. Избыточное давление может привести к разрушению оборудования или утечкам, что представляет опасность для работников и окружающей среды.
3. Качество продукции: В производственных процессах, где используется пар (например, в паровых котлах, сушильных установках), точный контроль расхода и давления влияет на качество конечного продукта. Неправильные параметры могут привести к дефектам.
4. Энергетический учет: Измерение расхода пара позволяет вести учет потребления энергии, что важно для анализа затрат, управления ресурсами и оптимизации процессов.
5. Соблюдение норм и стандартов: Во многих отраслях существуют строгие нормативные требования к использованию пара. Регулярное измерение и контроль помогают обеспечить соответствие этим требованиям.

Учитывая разнообразие технологий измерения, важно выбирать устройство в зависимости от специфики применения, требований к точности и условий эксплуатации.