Najrasprostranjeniji instrumenti za mjerenje protoka tvari koje teku kroz cjevovode mogu se podijeliti u sljedeće grupe:

1. Mjerači protoka varijabilni diferencijal pritisak.

2. Merači protoka konstantnog diferencijalnog pritiska.

3. Elektromagnetni mjerači protoka.

4. Brojači.

5. Ostalo.

Merači protoka sa varijabilnim diferencijalnim pritiskom.

Mjerači protoka varijabilnog diferencijalnog tlaka temelje se na ovisnosti o protoku diferencijalnog tlaka koji stvara uređaj instaliran u cjevovodu, ili sam drugi element.

Mjerač protoka uključuje: pretvarač protoka koji stvara razliku tlaka; diferencijalni manometar koji mjeri ovu razliku i spojne (pulsne) cijevi između pretvarača i diferencijalnog manometra. Ako je potrebno očitavanje mjerača protoka prenijeti na znatnu udaljenost, na navedena tri elementa dodaje se sekundarni pretvarač koji pretvara kretanje pokretnog elementa mjerača diferencijalnog tlaka u električni i pneumatski signal koji se prenosi preko komunikacijsku liniju do sekundarnog mjernog uređaja. Ako primarni diferencijalni manometar (ili sekundarni mjerni uređaj) ima integrator, tada takav uređaj mjeri ne samo brzinu protoka, već i količinu propuštene tvari.

Ovisno o principu rada pretvarača protoka, ovi mjerači protoka su podijeljeni u šest nezavisnih grupa:

1. Mjerači protoka sa uređajima za ograničavanje.

2. Mjerači protoka sa hidrauličkim otporom.

3. Centrifugalni mjerači protoka.

4. Mjerači protoka sa uređajem za pritisak.

5. Mjerači protoka sa pojačivačem pritiska.

6. Mlazni mjerači protoka.

Pogledajmo pobliže mjerače protoka s uređajem za ograničavanje, jer se oni najčešće koriste kao glavni industrijski uređaji za mjerenje protoka tekućine, plina i pare, uključujući i u našem poduzeću. Oni se temelje na ovisnosti o brzini protoka pada tlaka koji stvara restrikcijski uređaj, uslijed čega se dio potencijalne energije protoka pretvara u kinetičku energiju.

Postoji mnogo vrsta uređaja za stezanje. Dakle, na slici 1, a i b su prikazane standardne dijafragme, na sl. 1, c – standardna mlaznica, na sl. 1, d, e, f - dijafragme za mjerenje kontaminiranih materija - segmentne, ekscentrične i prstenaste. U narednih sedam pozicija na sl. Slika 1 prikazuje uređaje za ograničavanje koji se koriste pri niskim Reynoldsovim brojevima (za supstance visokog viskoziteta); pa, na sl. 1, g, h i prikazane su dijafragme - dvostruke, sa ulaznim konusom, sa duplim konusom, a na sl. 1, j, l, m, n - mlaznice-polukružne, četvrtine kruga, kombinovane i cilindrične. Na sl. 1, o prikazuje dijafragmu s promjenjivom površinom otvaranja, koja automatski kompenzira utjecaj promjena tlaka i temperature tvari. Na sl. 1, n, p, s, t prikazane su cijevi mjerača protoka - Venturi cijev, Venturi mlaznica, Dallova cijev i Venturi mlaznica sa dvostrukim suženjem. Karakteriše ih vrlo mali gubitak pritiska.

Slika 1.

Razlika tlaka prije i poslije uređaja za ograničavanje mjeri se pomoću diferencijalnog manometra. Kao primjer, razmotrite princip rada uređaja 13DD11 i Sapphire-22DD.

Slika 2.

Princip rada pretvarača diferencijalnog pritiska 13DD11 zasniva se na pneumatskoj kompenzaciji snage. Dijagram uređaja je prikazan na sl. 2. Pritisak se dovodi u pozitivne 2 i negativne 6 šupljine pretvarača, koje čine prirubnice 1, 7 i membrane 3.5. Izmjerena razlika tlaka djeluje na membrane zavarene na osnovu 4. Unutrašnja šupljina između membrana je ispunjena silikonskom tekućinom. Pod uticajem membranskog pritiska, poluga 8 se zakreće pod malim uglom u odnosu na oslonac - elastičnu membranu izlaza 9. Ventil 11 se kreće u odnosu na mlaznicu 12, napajan komprimovanim vazduhom. U ovom slučaju, signal u liniji mlaznice kontroliše pritisak u pojačalu 13 iu mehu sa negativnom povratnom spregom 14. Potonji stvara moment na poluzi 8, kompenzujući moment koji nastaje zbog razlike pritiska. Signal koji ulazi u mijeh 14, proporcionalan izmjerenoj razlici tlaka, istovremeno se šalje na izlazni vod pretvarača. Opruga korektora nule 10 omogućava vam da postavite početnu vrijednost izlaznog signala na 0,02 MPa. Pretvarač se podešava na zadatu granicu mjerenja pomicanjem mijeha 14 duž poluge 8. Na sličan način su dizajnirani mjerni pneumatski pretvarači drugih modifikacija.

Slika 3.

Pretvarači diferencijalnog pritiska Sapphire-22DD (slika 3) ima dve komore: pozitivnu 7 i negativnu 13, u koje se dovodi pritisak. Izmjerena razlika tlaka djeluje na membrane 6, zavarene po obodu do osnove 9. Prirubnice su zaptivene zaptivkama 8. Unutrašnja šupljina 4, ograničena membranama i mjeračem naprezanja 3, ispunjena je silikonskom tekućinom. Pod uticajem razlike pritisaka, membrana pomera šipku 11, koja prenosi silu kroz šipku 12 na polugu merača naprezanja 3. To izaziva otklon membrane merača naprezanja 3 i odgovarajući električni signal koji se prenosi na elektronski uređaj 1 kroz zapečaćeni terminal 2.

Merači protoka konstantnog diferencijalnog pritiska.

Princip njihovog rada zasniva se na percepciji dinamičkog pritiska kontrolisanog medija, u zavisnosti od brzine protoka, od strane osetljivog elementa (na primer, plovka) koji se nalazi u toku. Kao rezultat protoka, senzorski element se pomiče, a količina kretanja služi kao mjera protoka.

Uređaji koji rade na ovom principu su rotametri (slika 4).

Slika 4.

Protok kontrolirane tvari ulazi u cijev odozdo prema gore i nosi plovak zajedno sa sobom, pomičući ga prema gore do visine H. Istovremeno se povećava razmak između nje i zida konične cijevi, kao rezultat , brzina tečnosti (gasa) se smanjuje, a pritisak iznad plovka raste.

Na plovak djeluje sila odozdo prema gore:

G1=P1·S ⇒ R1=G1/S

i od vrha do dna

G2=P2·S+q ⇒ P2=G2/S-q/S,

gdje je P1, P2 – pritisak tvari na plovak odozdo i odozgo;

S—površina plutanja;

q je težina plovka.

Kada je plovak u ravnoteži G1=G2, dakle:

P1 - P2=q/S,

pošto je q/S=const, to znači:

P1 - P2=konst,

Stoga se takvi uređaji nazivaju mjerači protoka konstantnog diferencijalnog tlaka.

U ovom slučaju, zapreminski protok se može izračunati pomoću formule:

gdje je Fc površina poprečnog presjeka konične cijevi na visini h, m2; F-površina gornje krajnje površine plovka, m2; p-gustina mjerenog medija, kg m3; c – koeficijent u zavisnosti od veličine i dizajna plovka.

Rotametri sa staklenom cijevi koriste se samo za vizualna očitavanja protoka i nemaju uređaje za prijenos signala na daljinu.

Rotametar se ne smije ugraditi u cjevovode koji su izloženi jakim vibracijama.

Dužina pravog dijela cjevovoda prije rotametra mora biti najmanje 10 Du, a poslije rotametra najmanje 5 Du.

Slika 5.

Fluoroplastični pneumatski rotametar tipa RPF

Rotametri tipa RPF dizajnirani su za mjerenje volumetrijskog protoka glatko promjenjivih homogenih tokova čistih i lagano kontaminiranih agresivnih tekućina s raspršenim nemagnetnim inkluzijama stranih čestica, neutralnih do fluoroplastičnih i pretvarajući brzinu protoka u jedinstveni pneumatski signal.

RPF se sastoji od rotometrijskog i pneumatskog dijela (pneumatske glave).

Tijelo rotometrijskog dijela 1 (sl. 5) je pravotočna cijev sa prstenovima 6 zavarenim na krajevima.

Unutar kućišta se nalaze: plovak 2 koji se kreće pod dejstvom merenog protoka, čvrsto povezan sa dvostrukim magnetima 7, merni konus 4, vođice 3, 12.

Tijelo rotometrijskog dijela je obloženo fluoroplastikom-4, a vodilice 3, 12, plovak 2 i mjerni konus 4 su od fluoroplasta-4.

Pneumatska glava je dizajnirana da daje lokalna očitavanja i predstavlja okruglo kućište 20, u kojem se nalaze: servo pogon 16, pneumatski relej 13, manometri 18, strelica 9, pokretni mehanizam 10, skala lokalnih očitavanja i ulaz i izlazne armature.

Servo pogon 16 je metalna čašica 15 u kojoj se nalazi sklop mijeha 17. Mjeh 17 odvaja unutrašnju šupljinu servo pogona od vanjskog okruženja i zajedno sa oprugom 24 služi kao elastični element.

Donji kraj mijeha je zalemljen na pokretno dno, na koje je šipka 14 čvrsto povezana Na suprotnom kraju šipke 14 nalazi se mlaznica 25 i mehanički relej 8.

Tokom rada, mehanički relej osigurava da je mlaznica zatvorena poklopcem kada se protok povećava, a mlaznica se otvara kada se protok smanjuje.

Mehanički relej (slika 6) sastoji se od nosača 1 pričvršćenog na blok 3, zatvarača 2 koji je postavljen zajedno sa magnetom za praćenje 5 na jezgra u nosaču 4. Konzola 4 je pričvršćena vijcima na blok 3. Podešavanje položaja mehanički relej u odnosu na mlaznicu izvodi se pomicanjem mehaničkog releja duž ose servo šipke.

Slika 6.

Mehanizam za kretanje 10 je okretno povezan sa mehaničkim relejem 8 pomoću šipke 11 i pretvara vertikalno kretanje šipke 14 u rotaciono kretanje strelice 9.

Svi dijelovi zračne glave su zaštićeni od udara okruženje(prašina, prskanje) i mehanička oštećenja poklopca.

Princip rada rotametra zasniva se na percepciji plovka koji se kreće u mernom konusu 4 dinamičkog pritiska koji prolazi od dna ka vrhu merenog protoka (slika 6).

Kada se plovak podigne, prolazni razmak između mjerne površine stošca i ruba plovka se povećava, a pad tlaka preko plovka se smanjuje.

Kada pad tlaka postane jednak težini plovka po jedinici površine poprečnog presjeka, dolazi do ravnoteže. U ovom slučaju, svaka brzina protoka mjerene tekućine pri određenoj gustoći i kinematičkom viskozitetu odgovara strogo definiranoj poziciji plovka.

U principu, magnetopneumatski pretvarač koristi svojstvo percepcije pomoću magneta za praćenje 6, mehaničkog kretanja dvostrukih magneta 7, kruto povezanih sa plovkom, i pretvaranje tog kretanja u izlazni pneumatski signal (slika 7).

Pomicanje plovka prema gore uzrokuje promjenu položaja magneta za praćenje 6 i prigušivača 5 koji je čvrsto povezan s njim. pneumatski relej 4 (slika 7).

Signal pojačane snage ulazi u unutrašnju šupljinu stakla 15 (slika 5). Pod uticajem ovog signala, elastični element (meh 17-opruga 24) servo pogona 16 je komprimovan, šipka 14, čvrsto povezana sa donjim krajem meha 17, mlaznica 25, mehanički relej 8, montiran na štapu 14, kreće se prema gore.

Pomicanje šipke 14 se događa sve dok magnet za praćenje 5 sa prigušivačem ne zauzme svoj prvobitni položaj u odnosu na dvostruke magnete 7.

Slika 7.

Kada se plovak pomiče prema dolje, mijenja se položaj magneta za praćenje 5 i ventila koji je s njim povezan, dok se razmak između ventila i mlaznice 25 povećava, čime se smanjuje komandni tlak i tlak na izlazu pneumatskog releja. Višak vazduha iz šupljine čaše 15 (slika 4) odvodi se u atmosferu preko pneumatskog relejnog ventila. Pošto je pritisak u staklu 15 opao, štap 14 se pod dejstvom elastičnog elementa (meh-opruge) na mestu sa mehaničkim relejem 8 pomera prema dole (prema kretanju plovka) sve dok magnet za praćenje 5 sa amortizer zauzima svoj prvobitni položaj u odnosu na dva magneta.

Pneumatski relej je dizajniran da pojača izlazni pneumatski signal u smislu snage.

Princip rada VIR mjerača protoka zasniva se na rotometrijskoj metodi mjerenja, odnosno mjera protoka u njemu je vertikalno kretanje plovka pod utjecajem strujanja tekućine koja teče oko njega. Kretanje plovka pretvara se u električni signal.

Slika 8.

Fundamental električni dijagram VIR sa dijagramom povezivanja na pretvarač (KSD) prikazan je na Sl. 8.

VIR je rotometrijski par (mjerni konus, plutajuća jezgra), koji reaguje na promjene u protoku mjerene tekućine, preko diferencijalnog transformatora T1, koji pretvara kretanje plutajućeg jezgra u napon naizmjenične struje. Pretvarač (KSD) je dizajniran da napaja primarni namotaj transformatora senzora T1 i pretvara napon naizmjenične struje induciran u sekundarnom namotaju diferencijalnog transformatora T1 senzora u očitavanja na skali instrumenta koja odgovaraju protoku tekućine koja teče.

Promjena napona na sekundarnom namotu diferencijalnog transformatora T2, uzrokovana pomicanjem jezgre s plovkom u senzoru, pojačava se i prenosi na reverzibilni motor.

Pokretno jezgro diferencijalnog transformatora T2 je element negativne povratne sprege koji kompenzuje promjenu napona na ulazu transformatora T2. Jezgro se kreće kroz greben kada se reverzibilni RD motor rotira. Istovremeno, rotacija reverzibilnog motora se prenosi na pokazivač instrumenta.

Rotametarski senzor (slika 9) sastoji se od kućišta 1, rotometrijske cijevi 2, namotaja diferencijalnog transformatora 3, plutajućeg jezgra 4 i priključne kutije 5.

Kućište je cilindar sa poklopcima 9, unutar kojeg prolazi rotometrijska cijev, a na njegovu bočnu površinu zavarena je priključna kutija sa poklopcem 6 koja je pričvršćena sa šest vijaka. Kućište sadrži zavojnicu diferencijalnog transformatora punjenu smjesom 10 (VIXINT K-18).

Rotametrijska cijev je cijev od nehrđajućeg čelika, na čijim krajevima su zavarene prirubnice 7 koje služe za montažu senzora na proizvodnu liniju. Unutar rotometrijske cijevi nalazi se fluoroplastična cijev 8 sa unutrašnjim mjernim konusom.

Slika 9.

Zavojnica diferencijalnog transformatora je namotana direktno na rotometrijsku cijev, krajevi namotaja zavojnice su spojeni na prolazne stezaljke priključne kutije.

Jezgro plovka sastoji se od posebno dizajniranog plovka od fluoroplastike-4 i jezgra od električnog čelika smještenog unutar plovka.

Zavojnica diferencijalnog transformatora s plutajućim jezgrom čini diferencijalni transformator senzora, čiji primarni namotaj napaja pretvarač, a napon inducirani u sekundarnom namotu se dovodi u pretvarač.

Elektromagnetni mjerači protoka.

Elektromagnetni mjerači protoka zasnovani su na interakciji pokretne električno provodljive tekućine s magnetskim poljem, podliježući zakonu elektromagnetne indukcije.

Glavne primjene su elektromagnetni mjerači protoka koji mjere emf indukovanu u tekućini kada ona prođe kroz magnetsko polje. Da bi se to uradilo (Sl. 10), dvije elektrode 3 i 5 se umetnu u dio 2 cjevovoda napravljenog od nemagnetnog materijala, obložene iznutra neprovodljivom izolacijom i postavljene između polova 1 i 4 magneta ili elektromagneta. u smjeru okomitom i na smjer kretanja tekućine i na smjer linija magnetskog polja. Razlika potencijala E na elektrodama 3 i 5 određena je jednadžbom:

gdje je – B – magnetna indukcija; D – rastojanje između krajeva elektroda, jednako unutrašnjem prečniku cevovoda; v i Q0 su prosječna brzina i zapreminski protok tečnosti.

Slika 10.

Dakle, izmjerena razlika potencijala E je direktno proporcionalna zapreminskom protoku Q0. Da bi se uzeli u obzir ivični efekti uzrokovani nehomogenošću magnetnog polja i ranžirnim efektom cijevi, jednačina se množi sa korekcijskim faktorima km i ki, obično vrlo blizu jedinice.

Prednosti elektromagnetnih mjerača protoka: neovisnost očitavanja od viskoziteta i gustine tvari koja se mjeri, mogućnost upotrebe u cijevima bilo kojeg promjera, bez gubitka tlaka, linearnost skale, potreba za kraćim dužinama ravnih dijelova cijevi, velika brzina , sposobnost mjerenja agresivnih, abrazivnih i viskoznih tekućina. Ali elektromagnetski mjerači protoka nisu primjenjivi za mjerenje protoka plina i pare, kao ni dielektričnih tekućina, kao što su alkoholi i naftni derivati. Pogodni su za mjerenje protoka tekućina sa specifičnom električnom provodljivošću od najmanje 10-3 S/m.

Counters.

Prema principu rada, svi mjerači tekućine i plina podijeljeni su na brze i volumetrijske.

Mjerači brzine su dizajnirani na način da tekućina koja teče kroz komoru uređaja rotira okretnu ploču ili impeler, čija je kutna brzina proporcionalna brzini protoka, a samim tim i brzini protoka.

Merači zapremine. Tečnost (ili gas) koja ulazi u uređaj meri se u odvojenim, jednakim zapreminskim dozama, koje se zatim zbrajaju.

Brzi brojač sa šrafom.

Za mjerenje velikih količina vode koristi se brzi mjerač s šrafom.

Slika 11.

Protok tečnosti 4 sl. 11, ulazeći u uređaj, izravnava se strujnim ispravljačem 3 i pada na lopatice okretne ploče 2, koja je izrađena u obliku višenastavnog propelera sa velikim nagibom lopatice. Rotacija gramofona se prenosi preko pužnog para i prijenosnog mehanizma 4 do uređaja za brojanje. Za podešavanje uređaja, jedna od radijalnih lopatica ispravljača protoka je rotirajuća, tako da promjenom brzine protoka možete ubrzati ili usporiti brzinu okretne ploče.

Brzi brojač sa vertikalnim impelerom.

Ovaj mjerač se koristi za mjerenje relativno malih protoka vode i dostupan je za nominalne protoke od 1 do 6,3 m3/h sa kalibrima od 15 do 40 mm.

Slika 12.

Ovisno o raspodjeli protoka vode koja ulazi u impeler, postoje dvije modifikacije brojila - jednomlazni i višemlazni.

Slika 12 prikazuje dizajn brojača sa jednim mlazom. Tečnost se dovodi do radnog kola tangencijalno na krug opisan srednjim radijusom lopatica.

Prednost višemlaznih mjerača je relativno malo opterećenje na oslonu i osovinu radnog kola, ali nedostatak je složeniji dizajn od jednomlaznih mjerača i mogućnost začepljenja otvora za dovod mlaza. Gramofoni i impeleri pultova izrađeni su od celuloida, plastike i tvrde gume.

Brojilo se postavlja na linearnom dijelu cjevovoda, a na udaljenosti od 8-10 D ispred njega (D-prečnik cjevovoda) ne bi smjeli biti uređaji koji narušavaju protok (koljena, T, ventili itd. .). U slučajevima kada se ipak očekuje izobličenje protoka, ispred brojila se postavljaju dodatni ispravljači protoka.

Brojila sa horizontalnim impelerom mogu se ugraditi na horizontalne, nagnute i vertikalne cevovode, dok se brojila sa vertikalnim impelerom mogu ugraditi samo na horizontalne cevovode.

Merač zapremine tečnosti sa ovalnim zupčanicima.

Rad ovog merača zasniva se na pomeranju određenih zapremina tečnosti iz merne komore uređaja ovalnim zupčanicima koji su zupčani i rotiraju pod uticajem razlike pritisaka na ulaznim i izlaznim cevima uređaja.

Slika 13.

Dijagram takvog brojača je prikazan na slici 13. U prvom početnom položaju (slika 13, a) površina r zupčanika 2 je pod pritiskom nadolazeće tečnosti, a jednaka površina r je pod pritiskom odlazeću tečnost. Manje unosa. Ova razlika pritiska stvara obrtni moment koji rotira zupčanik 2 u smjeru kazaljke na satu. U ovom slučaju, tekućina iz šupljine 1 i šupljine koja se nalazi ispod zupčanika 3 istiskuje se u izlaznu cijev. Moment zupčanika 3 je nula, pošto su površine a1g1 i g1b1 jednake i pod istim ulaznim pritiskom. Dakle, zupčanik je sa 2 pogona, a zupčanik sa 3 pogona.

U srednjem položaju (sl. 13, b), zupčanik 2 se okreće u istom smjeru, ali će njegov obrtni moment biti manji nego u položaju a, zbog protuprotivnog momenta stvorenog pritiskom na površinu dg (d-tačka kontakta zupčanika). Površina a1b1 zupčanika 3 je pod ulaznim pritiskom, a površina b1 b1 je pod izlaznim pritiskom. Zupčanik doživljava obrtni moment u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. U ovom položaju se pokreću oba zupčanika.

U drugom početnom položaju (sl. 13, c), zupčanik 3 je pod uticajem najvećeg obrtnog momenta i on je pogonski, dok je obrtni moment zupčanika 2 nula, on je pogonski.

Međutim, ukupan obrtni moment oba zupčanika za bilo koju poziciju ostaje konstantan.

Tokom punog okretanja zupčanika (jedan ciklus brojača), šupljine 1 i 4 se dva puta pune i dva puta prazne. Zapremina četiri doze tekućine istisnute iz ovih šupljina čini mjerni volumen brojača.

Što je veći protok tekućine kroz mjerač, to se zupčanici brže okreću. Premještanje izmjerenih zapremina. Prijenos od ovalnih zupčanika do mehanizma za brojanje vrši se putem magnetne spojnice, koja radi na sljedeći način. Pogonski magnet je fiksiran na kraju ovalnog zupčanika 3, a pogonski je na osi, spajajući spojnicu sa menjačem 5. Komora u kojoj se nalaze ovalni zupčanici odvojena je od menjača 5 i mehanizma za brojanje 6. nemagnetnom pregradom. Rotirajući, pogonsko vratilo jača pogonjeno.

• Plinski ventili (magnetni ventili, sigurnosni zaporni ventili, sigurnosni ventili, zaporni ventili i blokovi ventila)
• Ormari sa jednim redukcijskim vodom i bajpasom
• Ormari sa glavnim i pomoćnim redukcijskim vodovima

Sigurnosni uređaji za plin, uključujući plinske alarme

Sredstva za merenje i regulaciju pritiska

• Manometri tlaka, vakuum manometri, mjerači tlaka i vakuuma koji pokazuju i signaliziraju
• Manometri, mjerači propuha i mjerači tlaka koji pokazuju i signaliziraju
• Povezana oprema (membranski separatori medija, apsorberi pulsiranja, pozicioneri, itd.)

Sredstva za merenje i regulaciju temperature

• Mjerači temperature, mjerači temperature i regulatori temperature
• Regulatori za regulaciju temperature u sistemima grijanja
• Uređaji za kontrolu temperature, višekanalni brojila i kontroleri

Sredstva za merenje i kontrolu nivoa

• Povezana oprema za uređaje za mjerenje i kontrolu nivoa

Zaporni ventili i zaporni i kontrolni ventili

• Upravljački, miješajući, zaporni i regulacijski ventili i regulatori tlaka vode
• Povezana oprema (detektori curenja, KOF, termalni poklopci, itd.)

Industrijsko plinsko grijanje, plinsko infracrveno grijanje

• Industrijski gasni infracrveni emiteri lakog tipa
• Industrijski plinski infracrveni tamni emiteri
• Vazdušne zavese, gas-vazdušni grejači, generatori toplote
• Plafonski, zidni (zidni) infracrveni paneli i trakasti infracrveni sistemi grejanja

Vaša aplikacija

Kupite proizvod koji vam je potreban. Da biste to učinili, idite na stranicu sa njenim opisom i kliknite na dugme
"Dodaj proizvod na zahtjev."

Mjerenje potrošnje pare. Avanture inžinjera instrumentacije ili vrtložni mjerači protoka kao prava alternativa restrikcijskim uređajima

Izdanje: Energetska analiza i energetska efikasnost br. 6.

15.10.2006

Godina: 2006

Zbog specifičnosti ovog okruženja, mjerenje protoka pare je izolovano od obima problema mjerenja plina. To je prvenstveno uslovljeno visokim temperaturama i pritiskom u parovodima, kao i prisustvom u njima, uključujući i kao rezultat povećanog trošenja cevovoda u ovim ekstremnim uslovima, raznih mehaničkih inkluzija (proizvodi korozije, kamenac, itd.), kao što su kao i kondenzat. Stoga, uz svu raznolikost metoda za mjerenje protoka, zapravo postoje samo dvije alternative za rješavanje problema mjerenja pare:

• mjerači protoka zasnovani na metodi promjenjivog pada tlaka preko uređaja za ograničavanje (SU);
• vrtložni mjerači protoka (VR).

1. Treba li odabrati mjerač protoka samo na osnovu cijene, dinamičkog raspona (DR), tačnosti i intervala kalibracije (CTI)?
2. Da li se zaista dopisuju? tehničke specifikacije Mjerači protoka ruske proizvodnje naspram najboljih stranih analoga?

Prosječni metrolog u svom umu ima sljedeće karakteristike metoda mjerenja protoka koje se razmatraju:

U skladu s tim, zaključak je vrlo jednostavan: ako imate sredstva, onda je bolje kupiti vrtložni mjerač protoka, jer je precizniji i rjeđe se kalibrira; ako je finansiranje ograničeno, ostaje samo “stara dobra” dijafragma.

Članak je mogao biti završen ovim zaključkom, da nije bilo ključnih tačaka navedenih u preambuli. Stoga predlažemo da zaboravite slike i brojeve mjernih metoda koje se proučavaju i započnete odabir mjerača protoka pare od nule.

Za početak, prisjetimo se što su mjerači protoka na kontrolnom sistemu i vrtložni mjerači protoka.

Prvi se sastoji od određenog uređaja za ograničavanje ugrađenog u cjevovod. Obično se kao uređaj za sužavanje koristi takozvana dijafragma: disk čiji je unutrašnji prečnik manji od unutrašnjeg prečnika cevovoda. Zbog lokalnog suženja, dijafragma stvara razliku tlaka, čiju vrijednost mjeri senzor diferencijalnog tlaka. Apsolutni pritisak pare u cevovodu i temperatura pare se mere istovremeno. Ako je koeficijent protoka dijafragme poznat, ova informacija je dovoljna za izračunavanje brzine protoka gasa ili pare i, shodno tome, određivanje količine proizvoda potrošenog tokom izvještajnog perioda.

Vrtložni princip mjerenja protoka zasniva se na von Kármán efektu, koji se sastoji u tome da kada strujanje tekućine ili plina teče oko slabo blefiranog tijela, dolazi do pravilnog formiranja vrtloga, tj. naizmenično formiranje i osipanje vrtloga sa obe strane navedenog tela, a učestalost ponavljanja vrtloga je proporcionalna brzini protoka. Ovo formiranje vrtloga je praćeno redovnim periodičnim pulsiranjem pritiska i brzine protoka u tragu iza tela blefa. Shodno tome, mjerenjem frekvencije ovih pulsacija moguće je odrediti brzinu ili protok plina ili pare u radnim uvjetima. Za određivanje količine propuštene pare potrebno je, kao iu slučaju SU, dodatno izmjeriti pritisak i temperaturu pare.

U članku ćemo razmotriti karakteristike dvaju podvrsta vrtložnih mjerača protoka (VR), koji su postali široko rasprostranjeni u Rusiji, a koji se razlikuju po metodi otkrivanja vrtloga:

1. Pulsacije pritiska ili brzine bilježe senzori smješteni na površini protočnog dijela.
2. Pulsacije pritiska utiču na osetljivi element (krilo, cev, piezomikrofon, itd.) iza tela blefa, koji ih prenosi na senzor skriven duboko u uređaju.

Dakle, vratimo se na zadatak - moramo instalirati jedinicu za doziranje pare.

Vjerovatno je da će brzina protoka pare varirati u zavisnosti od doba godine, obima proizvodnje i drugih faktora, pa je potrebno osigurati da mjerač protoka ima marginu mjernog opsega.

Standardni omjer maksimalnog i minimalnog protoka mjerenog pomoću kontrolnog sistema je 1:3, ali može doseći 1:10 (ako koristite „inteligentne“, ali i veoma skupe senzore diferencijalnog pritiska sa više opsega). Ovo je već dobro, ali cijena čvora u ovom slučaju će također biti postavljena na maksimum njegovog "dinamičkog raspona".

Širok dinamički raspon je nesumnjiva prednost vrtložnih mjerača protoka. Ova brojka varira od 1:20 do 1:40. Ali ni ovdje nije sve glatko. Na kraju krajeva, koeficijent konverzije vrtložnog mjerača protoka (tj. odnos učestalosti formiranja vrtloga i trenutnog protoka mjerenog medija kroz mjerni dio uređaja) je stabilan u vrlo ograničenom rasponu brzina protoka koji se određuje pomoću Reynoldsov broj Re (kriterijum hidrodinamičke sličnosti). Da bi se postigla maksimalna tačnost, potrebno je uvesti pojedinačne korektivne faktore kako bi se osigurala tačnost mjerenja u cijelom rasponu. Upotreba niza koeficijenata zahtijeva dobru procesorsku snagu procesora, tako da moderni inteligentni vrtložni mjerači protoka moraju imati procesore najnovije generacije. Nažalost, ne koriste svi domaći uređaji digitalnu obradu signala uz korekciju Karmanove zavisnosti, pa se greška mjerenja kod takvih uređaja povećava sa povećanjem dinamičkog raspona.

Zanimljivo je da je korištenje digitalne spektralne obrade signala omogućilo da se prevaziđe još jedan dosadan nedostatak VR-a u prošlosti. Činjenica je da princip mjerenja uključuje detekciju pulsiranja protoka. U ovom slučaju, vanjske vibracije bi se mogle nametnuti na korisni signal, pa čak i potpuno ga blokirati. Interferencija je dovela do smanjenja točnosti mjerenja i mogućnosti pojavljivanja izlaznog signala u odsustvu protoka u cjevovodu, takozvanog „samohodnog“ fenomena.

Moderni pametni VR analiziraju spektar signala, uklanjajući šum i pojačavajući korisne harmonike, čime se garantuje tačnost mjerenja. Istovremeno, pokazatelji otpornosti na vibracije u prosjeku su se povećali za red veličine.

Karakteristike mjerenja pare koje treba uzeti u obzir pri odabiru mjernog instrumenta su visoka temperatura medija, moguće začepljenje cjevovoda u blizini mjerača protoka, mogućnost pojave naslaga na unutrašnjim površinama mjerača protoka, kao i vjerovatnoća periodične pojave vodenog udara i termičkog udara. Razmotrimo uticaj ovih faktora.

Temperatura pare može varirati od 100 0C do 600 0C. U ovom slučaju, mjerači protoka na CS mogu se koristiti u cijelom naznačenom rasponu. Međutim, tačnost mjerenja mjerača protoka na kontrolnom sistemu će se pogoršavati s povećanjem temperature, što je povezano s promjenama unutrašnjeg promjera cjevovoda i promjera dijafragme, kao i dodatnom temperaturnom greškom senzora pritiska. Utjecaj promjena geometrijskih dimenzija posebno je kritičan pri mjerenju na cjevovodima prečnika manjeg od 300 mm, a dodatna temperaturna greška senzora pritiska (na primjer, Metran-100) iznosi 0,9% na 100°C.

Opseg radne temperature VR može biti 150, 200, 350, 450 0C, ovisno o modelu i proizvođaču. Štoviše, posljednje dvije vrijednosti odgovaraju karakteristikama uvezenih uređaja. Nadamo se da će čitatelji jasno razumjeti razliku između pojmova „uređaj radi i nešto pokazuje“ i „uređaj radi u skladu sa navedenim karakteristikama“. Vrlo često proizvođači VR šute o dodatnoj temperaturnoj grešci povezanoj s promjenama geometrijskih dimenzija elemenata protočnog dijela. Strani mjerači protoka automatski ispravljaju očitavanja protoka na osnovu temperature, ponekad dostižući 0,2% na svakih 100 0C. Domaći pametni VR također vrši korekciju temperature. Stoga ne zaboravite provjeriti kod proizvođača dostupnost takve korekcije grešaka prilikom odabira mjerača protoka.

Začepljenje cjevovoda i pojava naslaga na glavnim elementima pretvarača protoka tokom vremena mogu poništiti vaše napore u odabiru i ugradnji mjerne jedinice. Razlog je jednostavan: dizajn mjerača protoka na kontrolnom sistemu pretpostavlja stvaranje naslaga na dnu cjevovoda u blizini prednjeg zida dijafragme. Kako se začepljenje povećava, povećava se i njegov uticaj na sistem kontrole grešaka, koji ponekad dostiže i desetine procenata. Prianjanje tvari na površinu dijafragme, kao i trošenje njenih rubova, pomaže da se jedinica za doziranje pretvori u senzor za prisutnost protoka u cjevovodu. Da se to ne bi dogodilo, potrebno je periodično (svaka dva mjeseca) čistiti mjerač protoka na kontrolnoj jedinici.

Šta je sa VR? Zagađivači imaju značajno manji uticaj na proces formiranja vrtloga nego na pad pritiska na kontrolnoj jedinici, štaviše, jednostavno nema šupljina i džepova u kojima se talože mogu akumulirati u kontrolnoj jedinici, pa je stabilnost očitavanja potonje mnogo veća; . Osim toga, eksperimentalno je dokazano da formiranje vrtloga dovodi do samočišćenja ne samo samog tijela blefa, već i dijela cjevovoda na udaljenosti od približno 1 nominalnog prečnika cjevovoda (DN) prije i 2- 4 DN nakon blefa tijela. Upotreba posebnih oblika i veličina blef tijela omogućila je dodatno smanjenje utjecaja ovih promjena u geometrijskim dimenzijama VR protočnog dijela.

Danas proizvođači koriste posebno oblikovana blef tijela. Oni su projektovani tako da njihova promena znatno manje utiče na tačnost merenja nego kod kontrolnih sistema i VR sa pravougaonim ili, posebno, cilindričnim blef tijelima. Međutim, treba imati na umu da se krpe, ključevi i druge vrste "mehaničkih nečistoća" ponekad mogu "transportirati" u našim cjevovodima zajedno s parom. Stoga, ako filter (barem velika mreža) nije instaliran prije mjerne stanice, obratite pažnju na VR sa uklonjivim kućištem dipl. Takav se uređaj može očistiti bez demontaže i naknadne provjere.

Važan pokazatelj pouzdanosti jedinice za doziranje pare je njegova otpornost na vodeni čekić, koji često nastaju kao rezultat neispravnosti izvora topline i “osobne inicijative” servisera. Kako bi čitalac imao poštovanja prema ovoj pojavi, napominjemo da vodeni čekić i obično naknadno povećanje pritiska dovode do pucanja grejnih baterija i često su glavni razlog kvara senzora.

Mjerači protoka na kontrolnim sistemima se ne boje vodenog udara, ali su VR-ovi podijeljeni u dva tabora. U VR baziranim na pulsiranju pritiska, osjetljivi elementi se nalaze ispod tanke membrane i stoga nisu zaštićeni od vodenog udara. Proizvođači, u pravilu, na to iskreno upozoravaju, podsjećajući, međutim, da jamstvo za uređaj u ovom slučaju ne vrijedi. U VR na osnovu naprezanja savijanja senzorski element je odvojen od medijuma koji se meri, tako da ne zna ništa o vodenim čekićima.

Kada se para dovodi kroz hlađeni cjevovod, dolazi do naglog povećanja temperature, a osjetljivi elementi senzora postaju jako vrući iznutra, a hlade se izvana. Ovo povećanje temperature naziva se toplotni šok i, shodno tome, takođe opasno samo za VR pulsacije pritiska, čiji su osjetljivi elementi u neposrednoj blizini mjerenog medija.

Sada zamislimo cjevovod na koji ćemo instalirati jedinicu za doziranje. Ako je mjerna jedinica postavljena na ulici ili u negrijanoj prostoriji, tada će upravljačkom sustavu biti potrebna veća pažnja: impulsni vodovi koji povezuju senzor tlaka s cjevovodom mogu se smrznuti, pa će se morati zagrijati i pročistiti.

Vortex mjerači protoka se lako instaliraju i ne zahtijevaju održavanje. Preporučujemo samo da se uvjerite da uređaj odgovara klimatskoj verziji C3 od (-40 do +70) 0C i vodite računa da je računar toplim.

Govoreći o kompjuterima. Sam volumetrijski protok pare, čije vrijednosti daje mjerač protoka, nema praktičnu vrijednost. Morate znati ili masu pare ili toplotnu energiju koju on nosi. U te svrhe koriste se toplinski kalkulatori koji izračunavaju potrebne parametre na osnovu podataka sa senzora protoka, pritiska i temperature. Neophodne i obavezne funkcije računara uključuju održavanje arhive izmerenih parametara, kao i praćenje i snimanje vanrednih situacija.

Mjerač protoka možete spojiti na računar koristeći strujni signal od 4-20 mA, koji je dostupan, možda, u svim mjeračima protoka, i SU i vortex.

Prednosti vrtložnih mjerača protoka uključuju dodatni signal izlazne frekvencije. Njegove prednosti su veća preciznost. Imajte na umu da proizvođači navode relativnu grešku za frekvencijski signal i smanjenu grešku za strujni izlaz. Navedena greška znači da će se tačnost vrijednosti proporcionalno pogoršavati kako se udaljavate od maksimalnog protoka. Na primjer, ako je za mjerač protoka sa DD od 1:10 prikazana smanjena greška od recimo 1,0%, to znači da će pri maksimalnoj brzini protoka relativna greška zapravo biti 1,0%, a na minimumu će odgovarati 10%. Zaključak je jednostavan: frekvencijski signal je poželjniji. Štaviše, svi moderni računari imaju frekvencijski ulazni signal od 0-1000 Hz ili 0-10000 Hz.

Strani proizvođači digitalni izlazni signal smatraju dodatnom opcijom, budući da su potrošači već dugo cijenili prednosti digitalne komunikacije. U Rusiji je trenutno suprotna situacija: digitalni signal se nudi kao besplatni bonus, ali se zapravo koristi u rijetkim slučajevima. Ovo je često olakšano Ruski proizvođači sekundarnu opremu, smatrajući da je podrška za digitalne ulazne signale nepotrebna. Osim toga, proći digitalni signal Potrebne su bolje komunikacijske linije, koje trenutno nisu svugdje dostupne. Međutim, prisustvo digitalnog kanala u mjeraču protoka može biti vrlo korisno pri automatizaciji tehnološkim procesima ili jednostavno kada prikazujete očitanja instrumenta na računaru. Napominjemo važnu stvar: birajte uređaje sa standardiziranim, međunarodno priznatim digitalnim protokolima HART, Foundation Field Bus, ProfiBus, Modbus. U suprotnom, zatvoreni standardi, razumljivi samo proizvođaču uređaja, neće biti od male koristi.

Vratimo se, međutim, na cjevovod i mjesto ugradnje jedinice za doziranje pare. Većina instrumenata za mjerenje protoka mora biti instalirana na ravnim dijelovima cjevovoda dužine od 1 do 100 nominalnih prečnika (DN). Za merače protoka sa sistemom upravljanja potrebni su najduži pravi delovi od 30 do 100 DN. Nepoštovanje ovih zahtjeva dovodi do narušavanja ujednačenosti protoka medija i, kao posljedica, smanjenja točnosti mjerenja.

U poređenju sa sistemima upravljanja, VR imaju manje stroge zahteve za dužinu ravnih delova. Odgovarajuće preporuke su 30 DN, uz moguće smanjenje na 10 DN ovisno o konfiguraciji cjevovoda. U većini slučajeva, smanjenje na 10Du bez pogoršanja točnosti moguće je samo nakon uvođenja dodatnih faktora korekcije koji uzimaju u obzir karakteristike lokacije ugradnje.

Imajte na umu da neki ruski proizvođači VR izvještavaju o “pobjedi nad zakonima hidrodinamike” i navode zahtjeve za ravne dionice od 3 do 5Dn, što je 2 pa čak i 3 puta bolje od onih kod stranih modela. Ostavimo podcjenjivanje zahtjeva za dužinama ravnih dionica na savjesti ovih proizvođača. I preporučujemo da se potrošači ne bave samozavaravanjem i instaliraju VR na cjevovode s ravnim dijelovima dužine najmanje 10Du, a SU - najmanje 30Du.

A sada pozivamo čitatelje da napregnu maštu i zamisle ne jedan, već tri identična cjevovoda s parom i tri inženjera Shaibov, Fishkin i Vikhrev, od kojih ćemo svakom vjerovati da će instalirati i održavati mjernu jedinicu na jednom od cjevovoda.

Inženjeri su odlučili da krenu različitim putevima kako bi riješili problem mjerenja pare i odabrali mjerač baziran na upravljačkom sistemu, uvozni parni mjerni uređaj baziran na VR-u i domaći parni mjerni uređaj baziran na VR-u. Istovremeno, Shaibov se prvenstveno rukovodio cijenom mjerne jedinice. Fishkin je odlučio izdvojiti novac, vjerujući da "škrtac plaća dva puta", i kupio je uvozni vrtložni mjerač protoka. Vikhrev je temeljito proučio to pitanje i, prema principu "ako nema razlike, zašto plaćati više?", odlučio se na domaći vrtložni mjerač protoka za naprezanja savijanja. Pazimo na naše likove.

Nevolje su čekale naše heroje već u prvoj fazi, prilikom kupovine mjerača protoka.

Prilikom proračuna, Shaybov nije sumnjao da će se cijena senzora tlaka povećati za trećinu zbog činjenice da će se jedinica nalaziti u negrijanoj prostoriji, a ispostavilo se da impulsni vodovi s blokovima ventila nisu tako jeftini kao očekivano. Kao rezultat toga, cijena mjerne jedinice na upravljačkom sistemu bila je jednaka rješenju zasnovanom na domaćem VR.

Fishkin je bio malo uznemiren kada je nakon 5 sedmica čekanja da dobije opremu saznao da će morati čekati još nekoliko sedmica zbog kašnjenja na carini.

Vikhrevovi problemi u ovoj fazi mogu se pripisati samo poteškoćama u odabiru iz velikog asortimana računara. (Međutim, ne bismo željeli da se u ovom članku ne dotičemo problema izbora računara, pa ćemo vjerovati Vikhrevovom izboru i nećemo ga ni pitati kakav je računar kupio).

Konačno, svi inženjeri su dobili opremu, ostalo je samo da se ona ugradi i prva faza je završena. Vikhrev je to najbrže uspio, jer su uz mjerač protoka isporučeni tehnološki umetak i set montažnih dijelova. Shaibov je morao potrošiti znatno više vremena kako bi ispunio sve obavezne zahtjeve za ugradnju membrane: osiguravanje podudaranja promjera cjevovoda i kućišta dijafragme, poravnanje kontrolnog sistema i cjevovoda, te povezivanje komora upravljačkog sistema sa senzor diferencijalnog pritiska koji koristi impulsne vodove. Šaibov je takođe morao da se pomiri sa tim tačnost mjerne jedinice će biti niža od navedene zbog neuračunatih faktora: hrapavost cjevovoda i neslaganje između stvarnog unutrašnjeg promjera cjevovoda i izračunatih podataka.

Instalacija dozatora na bazi uvozne opreme protekla je bez problema, zahvaljujući dobro ilustrovanom uputstvu za upotrebu. Međutim, lokalni diler je bacio "muhu u mast" odbivši da isporuči set montažnih dijelova za mjerač protoka i prebacio njegovu proizvodnju na Fishkin. Fishkinova radost zbog uspješne instalacije jedinice također je bila kratkog vijeka, jer se programiranje uređaja pokazalo teškim zbog nedostatka menija na ruskom jeziku i očiglednih grešaka u prijevodu u pratećoj dokumentaciji. Poziv lokalnom dobavljaču pokazao je da nemaju stručnjaka za konfiguraciju opreme, pa su sva pitanja preusmjerena na sjedište predstavništva kompanije u Rusiji. I Fishkin je dugo čekao odgovore na svoja pitanja. Međutim, Fishkin je već navikao da čeka...

Dakle, oprema je instalirana i povezana, čvor je pušten u rad. Međutim, vrijeme je prolazilo i Šajbov je počeo da sumnja da je svjedočenje SU-a neistinito. Nakon otvaranja, čišćenja dijafragme i susjednog dijela cjevovoda od začepljenja i pročišćavanja impulsnih vodova, očitanja su počela odgovarati očekivanim, međutim zaključak je bio razočaravajući: jedinicu je potrebno čistiti jednom u dva mjeseca.

Fishkin i Vikhrev su s nekim likovanjem gledali kako se kolega diže, misleći da će se svojih jedinica BP sjetiti tek za tri godine, kada dođe vrijeme za njihovu verifikaciju. Međutim, izdata uredba lokalnog Centra za migracije raspršila je očekivanja: u regionu je uvedena naredba za provjeru svih mjerača protoka i toplinske energije svake godine, bez obzira na zahtjeve saveznih propisa.

Došao je Shaibovljev najbolji čas: cijela verifikacija mjerne jedinice rezultirala je sljedećim uklanjanjem membrane (preko godinu dana prijateljstva sa upravljačkim sistemom, inženjer je naučio brzo ukloniti membranu, pošto je ovu proceduru provodio redovno) i merenje njegove geometrije u prisustvu predstavnika Centra za praćenje, kao i verifikacija senzora pritiska i temperature.

Uvezeni Fishkin mjerač protoka može se provjeriti na dva načina: ispiranjem uređaja na postolju za vodu ili korištenjem metode bez prolivanja. Pokazalo se da je druga opcija poželjnija. Procedura verifikacije se pokazala prilično jednostavnom: mjerenje geometrije tijela blefa i provjera elektronske jedinice. Istina, Fishkin je morao dodatno kupiti poseban, skup komplet za verifikaciju, koji bi mogao biti odbačen da je uređaj koristio standardne, a ne jedinstvene, vlasničke konektore.

Vikhrev je bio spreman za postupak verifikacije i čak ga je čekao, jer je još u fazi kupovine napravio izbor u korist VR napona savijanja, koji se zbog svoje svestranosti mogu provjeriti ne samo na zraku, već i na štand za provjeru vode, koji je dostupan u bilo kojem regionalnom centru. Ugodno iznenađenje za Vikhreva bila je prisutnost službeno odobrene metode provjere bez prolijevanja slične Fishkinovom mjeraču protoka.

Na kraju, pozivamo vas da zamislite da su inžinjerski mjerači protoka pokvarili. Žao nam je samo Šaibova: na kraju krajeva, on više ne napušta kontrolni sistem, jer je sastavni dio računovodstvene jedinice. Neka kvarovi Fishkin i Vikhrev mjerača protoka budu iste prirode, zamislimo, na primjer, da je frekvencijski izlaz oba uređaja otkazao zbog greške radnika koji je pomiješao polaritet kontakata.

Dakle, požalivši se na radnike, Fishkin i Vikhrev su počeli proučavati priručnike za rad mjerača protoka. Koristeći ugrađenu funkciju samodijagnoze, Fishkin je bio uvjeren da je otkazao samo frekvencijski izlaz. Pozvavši servisni centar (SC), otkrio je da je zamjena elektronike petominutna procedura, zahvaljujući modularnom dizajnu uređaja. Međutim, servisni centar je odbio da dostavi dokumentaciju za popravku i zamjenski modul, objašnjavajući takvu tajnost politikom kompanije proizvođača. Fishkin je uređaj morao poslati u servisni centar, gdje, kako se kasnije ispostavilo, upravo takav modul trenutno nije bio na lageru, pa je naručen u inostranstvu. Evo petominutne procedure za vas. Međutim, čekaj, Fishkin, čekaj. Navikli ste na to.

Vikhrev je također nazvao SC i, čak i znajući za Fishkinove nesreće, bio je spreman da pošalje uređaj tamo. Ali u SC je bio prijatno iznenađen. Vikhrev je obaviješten da se njegov uređaj može popraviti na terenu i poslana mu je dokumentacija za popravku, nudeći izbor ili da sam zamijeni modul ili da ukloni uređaj i pošalje ga u najbliži servisni centar. Vidjevši da za zamjenu elektronike trebate samo odvrnuti nekoliko vijaka i nema potrebe za rastavljanjem cijelog mjerača protoka, a još manje zaustavljanjem dovoda pare u cjevovod, Vikhrev je odlučio sam izvršiti popravke. Nekoliko dana kasnije, proizvođač je poslao Vikhrevu zamjenski elektronski modul, koji je dobio ujutro; a do ručka je neispravan modul zamijenjen i uređaj je ponovo počeo s radom.

• trebalo bi da izaberete VR, jer Kontrolni sistem zahtijeva stalno održavanje. U suprotnom će mjerna greška kontrolne jedinice značajno premašiti navedene vrijednosti;
• Sve pratećih dokumenata mora biti na ruskom;
• mjerač protoka mora imati službeno odobrenu metodu verifikacije bez prolivanja i biti univerzalan kako bi se osigurala mogućnost njegove verifikacije na postolju za vodu;
• osjetljivi element mjerača protoka mora biti pouzdano zaštićen od hidrauličkih i termičkih udara;
• Dizajn mjerača protoka mora biti modularan, sa mogućnošću brze i praktične zamjene svakog modula na terenu;
• dokumentaciju za popravku mora obezbijediti proizvođač na zahtjev potrošača;
• Regionalni servisni centar proizvođača mora omogućiti brzu popravku neispravnog mjerača protoka, uključujući direktno na mjestu rada.

Na naše preporuke izmišljeni likovi Napominjemo da se prilikom odabira mjerača protoka odlučujete ne samo na osnovu brojeva istaknutih u reklamnim brošurama, već i na osnovu drugih važnih tehničkih i operativnih karakteristika.

Uživajte u svojoj pari!

Preciznost mjerenja protoka pare ovisi o brojnim faktorima. Jedan od njih je stepen suvoće. Ovaj indikator se često zanemaruje pri odabiru mjernih instrumenata i potpuno uzalud. Činjenica je da je zasićena vlažna para u suštini dvofazni medij, što uzrokuje niz problema u mjerenju njenog masenog protoka i toplinske energije. Danas ćemo shvatiti kako riješiti ove probleme.

Svojstva vodene pare

Za početak, hajde da definiramo terminologiju i saznamo koje su karakteristike mokre pare.

Zasićena para je vodena para koja je u termodinamičkoj ravnoteži sa vodom, čiji su pritisak i temperatura međusobno povezani i smešteni na krivulji zasićenja (slika 1), koja određuje tačku ključanja vode pri datom pritisku.

Pregrijana para je vodena para zagrijana na temperaturu iznad tačke ključanja vode pri datom pritisku, dobijena, na primjer, od zasićene pare dodatnim zagrijavanjem.

Suva zasićena para (slika 1) je bezbojni prozirni gas, homogena je, tj. homogeno okruženje. U određenoj mjeri, ovo je apstrakcija, jer ga je teško dobiti: u prirodi se nalazi samo u geotermalnim izvorima, a zasićena para koju proizvode parni kotlovi nije suha - tipične vrijednosti suhoće za moderne kotlove su 0,95- 0,97. Najčešće je stepen suhoće još niži. Osim toga, suha zasićena para je metastabilna: kada toplina dolazi izvana, lako se pregrije, a kada se toplina oslobodi, postaje vlažno zasićena:

Slika 1. Linija zasićenja vodenom parom

Vlažna zasićena para (slika 2) je mehanička mješavina suhe zasićene pare sa suspendiranom finom tekućinom koja je u termodinamičkoj i kinetičkoj ravnoteži s parom. Fluktuacije u gustini gasne faze i prisustvo stranih čestica, uključujući i one koje nose električna naboja - jone, dovode do pojave kondenzacionih centara koji su homogene prirode. Kako se vlažnost zasićene pare povećava, na primjer, zbog gubitaka topline ili povećanog pritiska, sitne kapljice vode postaju centri kondenzacije i postepeno rastu u veličini, a zasićena para postaje heterogena, tj. dvofazni medij (mješavina pare i kondenzata) u obliku magle. Zasićena para, koja predstavlja gasnu fazu mešavine pare i kondenzata, prilikom kretanja prenosi deo svoje kinetičke i toplotne energije u tečnu fazu. Gasna faza toka u svojoj zapremini nosi kapljice tečne faze, ali je brzina tečne faze toka znatno manja od brzine njene parne faze. Vlažna zasićena para može formirati interfejs, na primer pod uticajem gravitacije. Struktura dvofaznog toka tokom kondenzacije pare u horizontalnim i vertikalnim cevovodima menja se u zavisnosti od odnosa udela gasne i tečne faze (slika 3):


Slika 2. PV dijagram vodene pare

Slika 3. Struktura dvofaznog toka u horizontalnom cjevovodu

Priroda strujanja tečne faze zavisi od odnosa sila trenja i gravitacije, a u horizontalno lociranom cevovodu (slika 4) pri velikoj brzini pare tok kondenzata može ostati filmski, kao u vertikalnom cijev pri srednjoj brzini može poprimiti spiralni oblik (slika 5) , a pri malom protoku filma se uočava samo na gornjem dijelu; unutrašnja površina cjevovod, a na dnu se formira kontinuirani tok, "tok".

Dakle, u opštem slučaju, strujanje mešavine pare i kondenzata pri kretanju se sastoji od tri komponente: suve zasićene pare, tečnosti u obliku kapi u jezgru toka i tečnosti u obliku filma ili mlaza na zidovima cjevovoda. Svaka od ovih faza ima svoju brzinu i temperaturu, a kada se smjesa pare i kondenzata kreće, dolazi do relativnog klizanja faza. U radu su prikazani matematički modeli dvofaznog strujanja u parovodu vlažne zasićene pare.

Slika 4. Struktura dvofaznog toka u vertikalnom cjevovodu

Slika 5. Spiralno kretanje kondenzata.

Problemi mjerenja protoka

Mjerenje masenog protoka i toplinske energije vlažne zasićene pare postavlja sljedeće izazove:
1. Gasne i tekuće faze vlažne zasićene pare kreću se različitim brzinama i zauzimaju promjenjivu ekvivalentnu površinu poprečnog presjeka cjevovoda;
2. Gustoća zasićene pare raste kako se povećava njena vlažnost, a zavisnost gustine vlažne pare od pritiska na različitim stepenima suvoće je dvosmislena;
3. Specifična entalpija zasićene pare opada kako se njena vlažnost povećava.
4. Određivanje stepena suhoće vlažne zasićene pare u toku je teško.

Istovremeno, povećanje stepena suhoće vlažne zasićene pare moguće je na dva dobro poznata načina: „gnječenje“ pare (smanjenje pritiska i, shodno tome, temperature vlažne pare) pomoću reduktora pritiska i odvajanje tečnu fazu pomoću separatora pare i hvatača kondenzata. Moderni separatori pare omogućavaju skoro 100% sušenje mokre pare.

Mjerenje protoka dvofaznih medija izuzetno je složen zadatak koji još nije otišao dalje od istraživačkih laboratorija. Ovo posebno važi za mešavinu vodene pare.

Većina mjerača protoka pare su brzi, tj. izmjerite brzinu protoka pare. To uključuje promjenjive diferencijalne mjerače protoka zasnovane na uređajima sa otvorom, vrtložni, ultrazvučni, tahometar, korelacijski i mlazni mjerači protoka. Coriolisovi i termalni mjerači protoka su odvojeni, direktno mjereći masu medija koji teče.

Da vidimo kako razne vrste mjerači protoka rade svoj posao kada rade sa vlažnom parom.

Merači protoka sa varijabilnim diferencijalnim pritiskom

Promjenjivi mjerači protoka diferencijalnog tlaka zasnovani na otvorima (dijafragme, mlaznice, Venturijeve cijevi i drugi lokalni hidraulički otpori) su i dalje glavno sredstvo za mjerenje protoka pare. Međutim, u skladu sa pododjeljkom 6.2 GOST R 8.586.1-2005 "Mjerenje protoka i količine tečnosti i gasova metodom diferencijalnog pritiska": Prema uslovima upotrebe standardnih uređaja za ograničavanje, kontrolisano " medij mora biti jednofazan i homogen po fizičkim svojstvima":

Ako u cjevovodu postoji dvofazni medij pare i vode, mjerenje protoka rashladne tekućine pomoću uređaja s promjenjivim pritiskom sa standardiziranom preciznošću nije osigurano. U ovom slučaju, „moglo bi se govoriti o izmjerenoj brzini protoka parne faze (zasićene pare) mokre parne struje pri nepoznatoj vrijednosti stepena suvoće“.

Stoga će korištenje takvih mjerača protoka za mjerenje protoka vlažne pare dovesti do nepouzdanih očitavanja.

U radu je izvršena procjena rezultirajuće metodološke greške (do 12% pri pritisku do 1 MPa i stepenu suhoće 0,8) pri mjerenju vlažne pare promjenjivim mjeračima diferencijalnog protoka na bazi otvornih uređaja.

Ultrazvučni mjerači protoka

Ultrazvučni mjerači protoka, koji se uspješno koriste u mjerenju protoka tekućina i plinova, još uvijek nisu našli široku primjenu u mjerenju protoka pare, uprkos činjenici da se pojedine vrste komercijalno proizvode ili su najavljene od strane proizvođača. Problem je u tome što ultrazvučni mjerači protoka koji implementiraju Doplerov princip mjerenja, zasnovan na pomaku frekvencije ultrazvučnog snopa, nisu pogodni za mjerenje pregrijane i suhe zasićene pare zbog nedostatka nehomogenosti u protoku neophodnih za reflektiranje zraka, a kada mjereći brzinu protoka vlažne pare, vrlo su očitavanja podcijenjena zbog razlika u brzinama plinovite i tečne faze. Ultrazvučni mjerači protoka vremensko-pulsnog tipa, naprotiv, nisu primjenjivi za mokru paru zbog refleksije, raspršivanja i prelamanja ultrazvučnog snopa na kapljicama vode.

Vrtložni mjerači protoka

Vrtložni mjerači protoka različitih proizvođača se različito ponašaju pri mjerenju mokre pare. Ovo je određeno kako dizajnom primarnog pretvarača protoka, principom detekcije vrtloga, elektronskim kolom, tako i karakteristikama softver. Utjecaj kondenzata na rad osjetljivog elementa je fundamentalan. U nekim projektima „ozbiljni problemi nastaju prilikom mjerenja protoka zasićene pare kada u cjevovodu postoje i plinovita i tečna faza. Voda se koncentriše duž zidova cijevi i ometa normalno funkcioniranje senzora tlaka koji su postavljeni u ravni sa zidom cijevi." U drugim izvedbama, kondenzacija može preplaviti senzor i potpuno blokirati mjerenje protoka. Ali za neke mjerače protoka to praktički nema utjecaja na čitanja.

Osim toga, dvofazni tok, koji se ulijeće u blef tijelo, formira cijeli spektar frekvencija vrtloga povezanih i sa brzinom gasne faze i sa brzinama tekuće faze (kapljičasti oblik jezgre toka i filma ili mlaza područje blizu zida) vlažne zasićene pare. U ovom slučaju, amplituda vrtložnog signala tekuće faze može biti vrlo značajna i, ako elektronsko kolo ne uključuje digitalno filtriranje signala pomoću spektralne analize i posebnog algoritma za identifikaciju "pravog" signala povezanog s plinom faza protoka, što je tipično za pojednostavljene modele mjerača protoka, zatim ozbiljno podcjenjivanje očitavanja potrošnje. Najbolji modeli vrtložni mjerači protoka imaju DSP (digitalna obrada signala) i SSP (spektralna obrada signala zasnovana na brzoj Fourierovoj transformaciji) sisteme, koji omogućavaju ne samo povećanje omjera signal-šum, izolaciju „pravog“ vrtložnog signala, već i eliminaciju uticaj vibracija cevovoda i električnog šuma.

Unatoč činjenici da su vrtložni mjerači protoka dizajnirani za mjerenje protoka jednofaznog medija, rad pokazuje da se mogu koristiti za mjerenje protoka dvofaznih medija, uključujući paru sa kapljicama vode, uz određenu degradaciju metroloških karakteristika.

Mokra zasićena para sa stepenom suvoće preko 0,9, prema eksperimentalnim studijama EMCO i Spirax Sarco, može se smatrati homogenom zbog „rezerve“ u tačnosti PhD i VLM merača protoka (±0,8-1,0%), očitavanja mase protok i toplotna snaga će biti u granicama greške.

Sa stepenom suhoće od 0,7-0,9, relativna greška u mjerenju masenog protoka ovih mjerača protoka može doseći deset posto ili više.

Druge studije, na primjer, daju optimističniji rezultat - greška u mjerenju masenog protoka vlažne pare sa Venturi mlaznicama na specijalnoj instalaciji za kalibraciju mjerača protoka pare je unutar ±3,0% za zasićenu paru sa stepenom suhoće preko 0,84 .

Kako bi se izbjeglo blokiranje kondenzata senzornog elementa vrtložnog mjerača protoka, kao što je krilo za senzor, neki proizvođači preporučuju da senzor bude orijentisan tako da os senzornog elementa bude paralelna sa interfejsom para/kondenzat.

Druge vrste mjerača protoka

Mjerači protoka s promjenjivim diferencijalom/promjenjivom površinom, mjerači protoka sa prigušivačem na oprugu i ciljani mjerači protoka varijabilne površine ne dozvoljavaju mjerenje dvofaznog medija zbog mogućeg erozivnog habanja protočnog dijela tokom kretanja kondenzata.

U principu, samo mjerači masenog protoka Coriolisovog tipa mogli bi mjeriti dvofazne medije, ali istraživanja pokazuju da greške mjerenja Coriolisovih mjerača protoka u velikoj mjeri zavise od omjera faznih frakcija, a „pokušaji da se razvije univerzalni mjerač protoka za višefazne medije će vjerovatno dovesti u ćorsokak.” Istovremeno, Coriolisovi mjerači protoka se intenzivno razvijaju i možda će uskoro biti postignut uspjeh, ali za sada na tržištu nema takvih industrijskih mjernih instrumenata.

1. Mjerenje protoka vodene pare

Proračun restriktivnog uređaja za mjerenje protoka (Q 0) vodene pare vrši se prema sljedećoj metodi

Utvrđivanje podataka koji nedostaju za proračune

Apsolutni pritisak izmerenog medija ispred uređaja za restrikciju određuje se kao zbir barometarskog i viška pritiska

gdje je barometarski tlak (P b = 1 kgf/cm 2 = 9,8066*10 4 Pa);

Višak pritiska().

Gustina mjerenog medija u radnim uslovima (i t=340 0 C).

Dodatak 3

Određujemo vrijednost D koja odgovara radnoj temperaturi t = 340 0 C tvari u cjevovodu koristeći formulu:

gdje je unutrašnji prečnik cjevovoda ispred uređaja za ograničavanje na temperaturi od t = 20 0 C (D = 200 mm);

Prosječni koeficijent linearnog toplinskog širenja materijala uređaja za ograničavanje (cijevovod) u rasponu od 20 do t°C, 1/deg.

t je temperatura mjerenog medija ispred uređaja za ograničavanje (t = 340 0 C).

Dinamički viskozitet mjerenog medija u radnim uvjetima

Temperatura, 0 C
Dinamički viskozitet, 10 -5 Pa*s

Prihvatamo.

Uzimamo adijabatski indeks jednak k = 1,38.

Prihvatamo mlaznicu uređaja za sužavanje, vodeći se sljedećim razmatranjima

a) pri istim vrijednostima modula i pada tlaka, mlaznica omogućava mjerenje većeg protoka od dijafragme, a pri D ? 300 mm takođe obezbeđuje veću tačnost merenja u poređenju sa otvorom blende (posebno kod malih modula);

b) pri istim vrijednostima modula i protoka, gubitak tlaka u mlaznici je znatno manji nego u dijafragmi;

c) tačnost mjerenja protoka gasova i pare pri upotrebi mlaznice je veća nego kod upotrebe dijafragme;

d) promjena ili kontaminacija ulaznog profila otvora tokom rada utiče na koeficijent protoka dijafragme u mnogo većoj mjeri nego na koeficijent protoka mlaznice.

1.3. Gornja granica mjerenja diferencijalnog manometra Q P (Q OP, Q NI, Q MP) se bira prema specificiranom najvećem izmjerenom protoku Q max = 0,8 m 3 /s = 2880 m 3 /h tako da standardna vrijednost od Q P je najbliži veći u odnosu na vrijednost Q m ax. Dakle, prihvatamo Q P = 3200 m 3 / h.

1.4. Modul uređaja za ograničenje prihvatamo iz sljedećih razloga:

Kada se koriste mlaznice i Venturi mlaznice, nepreciznost korekcije Reynoldsovog broja DQ ima najmanji uticaj na koeficijent protoka kada je 0,5 ? m? 0,65.

Stoga prihvatamo m = 0,5.

1.5. Iz vrijednosti m izračunavam:

Koeficijent potrošnje a I prema formuli:

a I = 0,9100 + 0,6258m - 1,4m 2 + 1,6667m 3, sa m = 0,5 a I = 1,0812;

Vrijednost koeficijenta protoka b prema formuli:

a = a I *k 2 ,

gdje je k 2 faktor korekcije za hrapavost cijevi (k 2 = 1,005).

analogni prekidač pritiska pare

a = .0812*1.005 = 1.0866.

1.6. Određujemo maksimalni nazivni pad tlaka diferencijalnog manometra DRn. Neka se navede dozvoljeni gubitak pritiska u uređaju za ograničavanje pri najvećem izmjerenom protoku Qmax.

Određujemo dozvoljeni gubitak tlaka P PD pri protoku jednakoj odabranoj gornjoj granici mjerenja diferencijalnog manometra Q P = 3200 m 3 /h.

Maksimalni diferencijalni pritisak merača diferencijalnog pritiska DRn se bira između brojnih standardnih brojeva. Dakle, DRn = 250 kPa.

1.7. Određujemo Reynoldsov broj pri protoku jednakom Q CP = 2520 m 3 /h.

Jer izračunati Reynoldsov broj > za dati modul m = 0,5, onda nastavljamo dalje računanje.

1.8. Određujemo najveći pad tlaka u restrikcionom uređaju za prstenaste, mehove i membranske diferencijalne manometare pomoću formule:

1.9. Određujemo faktor korekcije pomoću formule:

1.10. Izračunavanje omjera

1.11. Određujemo faktor korekcije pomoću formule:

1.12. Izračunavamo (sa četiri značajne brojke) željenu vrijednost d 20 prečnika otvora restriktivnog uređaja na 20 °C:

1.13. Za plivajuće diferencijalne manometare punjene živom, iznad kojih se nalazi gas gustine 14 kg/m 3, ili sa uljem, iznad kojeg se nalazi gas gustine 0,9 kg/m 3, kao i za prstenaste , zvono, mehovi i membranski diferencijalni manometri, određujemo volumetrijski protok koji odgovara najvećem padu pritiska

Utjecaj sklopnih krugova grijača agregata na toplinsku efikasnost grijanja

Prva faza PTS proračuna je određivanje stanja vodene pare u fazama turbine. Da biste to učinili, izgradite proces rada pare u turbini na h, S-dijagramu. Koristimo metodu...

Modernizacija sistema napajanja cementare

Vrši se toplotni bilans: U skladu sa VNTP 06-86 biramo parametre pare: T=187,9 0C P=1,2MPa gde se toplotni kapacitet mazuta u kcal/(kg*0C) izračunava po formuli cT=0,415 +0,0006*t, t je temperatura goriva, 0C. Prosečna temperatura mazuta je zimska -20, letnja 20...

Projekat kondenzacione elektrane snage 450 MW u Nazarovu

Koeficijent podproizvodnje snage ekstrakcije grijanja jednak je: Za prvu ekstrakciju: (4) gdje je entalpija na izlazu turbine, kJ/kg;

- entalpija pare na ulazu u pregrijač, kJ/kg; - entalpija pare na izlazu iz pregrijača, kJ/kg...

CHP projekat snage 500 MW

Koeficijent nedovoljnog iskorištenja snage ekstrakcije grijanja: za prvu ekstrakciju: (30) za drugu ekstrakciju: (31) Potrošnja pare za grijače mreže odredit će se iz jednadžbe toplotnog bilansa: (32) (33) Uzimajući koeficijent regeneracije Kr = 1...

CHPP projekat sa razvojem invarijantnog ACS-a

Protok pare u turbinu određuje se formulom: . Zatim: kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s. Snaga proizvedena u turbini: =80 MW - snaga...

Projektovanje GRES-a

Koeficijent neiskorišćenosti snage odvoda grejanja do donjeg mrežnog grejača: (2.21) gde je iotb7 entalpija pare u odvodu do donjeg mrežnog grejača iz tabele 2.2, kJ/kg; ik je entalpija pare u kondenzatoru iz tabele 2.2...

U ovom predmetnom projektu, za mjerenje protoka pare koristi se metoda varijabilnog diferencijalnog tlaka. Ova metoda se zasniva na činjenici da protok pare koja teče u cjevovodu...

Projektovanje sistema za kontrolu protoka pare i temperature

Za mjerenje temperature pare koristimo termoelektrični termometar - termoelement XK (kromel kapi). Termopar je dva provodnika (termoelektrode), napravljena od različitih metala, zalemljena u jednoj tački...

Projektovanje toplotnog kruga termoelektrane za industrijsko preduzeće i stambeni prostor

Merenje protoka i mase supstanci (tečnih, gasovitih, zrnastih, čvrstih, para itd.) ima široku primenu kako u inventarskom i izveštajnom poslovanju, tako i u praćenju, regulaciji i upravljanju tehnološkim procesima...

Za određivanje koeficijenta dinamičke viskoznosti h potrebno je izračunati smanjenu temperaturu pregrijane vodene pare tpr i sniženi tlak ppr. Prema priručniku: , gdje je t temperatura vodene pare, ? t=500°C....

Proračun osnovnog termičkog dijagrama i tehničko-ekonomskih pokazatelja elektrane (agregat sa turbinom PT-135/165-130/15)

agregat parne turbine deaerator Određivanje preliminarnog protoka pare u turbinu. Koeficijent neiskorišćenosti kapaciteta industrijske ekstrakcije: ; gdje su Hi=i0-ik, hpr=i0-i3 korištene toplinske razlike protoka pare. Hi=3471,4-2063,26 =1408,14 kJ/kg. hpr=3471...

Proračun radnog kruga nuklearne elektrane

Količina pare koja se uzima za tehnološke potrebe nuklearnih elektrana s dva kruga (potrošnja pare za vlastite potrebe SN) određena je snagom nuklearne elektrane, karakteristikama principa rada nuklearne elektrane nuklearne elektrane. elektrana uzeta u obzir i nuklearna elektrana u cjelini...

Proračun termičkog kruga turbine K-800-240

Proračun osnovnog termičkog dijagrama metodom uzastopnih aproksimacija zasniva se na preliminarnoj procjeni strujanja pare u turbinu pomoću režimskog dijagrama ili pomoću približnih formula...

Proračun cilindara nizak pritisak(LPC) turbina K-300-240-1

Termički dijagram instalacije se prihvataju prema prototipu. Broj izbora, pritisak pare u selekcijama i protok pare u svakoj selekciji biraju se prema tabelama predstavljenim u Dodatku...