Типы расходомеров

Jul 10, 2023

Знание скорости потока в системе трубопроводов для жидкости является одним из наиболее полезных измерений для понимания работы системы.

Оборудование, используемое для измерения скорости потока, обычно обслуживается и калибруется группой КИП и управления станцией. Расходомеры на предприятии обычно контролируют коммерческую передачу или используются в качестве основных элементов схемы управления потоком.

Счетчики, используемые для коммерческого учета, предназначены для обеспечения точных и воспроизводимых значений расхода при продаже или покупке продукции. Эти типы расходомеров часто измеряют положительный объем при работе с небольшими квантилями, или объем можно суммировать с течением времени при измерении больших квантилей. Значение расхода, используемое для коммерческого учета, также помогает эксплуатировать и обслуживать другое оборудование завода.

Когда целью проектирования системы трубопроводов является установление заданного расхода технологической жидкости, используется контур регулирования расхода (см. Рисунок 1). Элементы управления системы работают вместе для достижения необходимого расхода.

Расходомер измеряет значение, которое является функцией скорости потока через расходомер. Затем счетчик передает измеренное значение на контроллер. В контроллере вводится желаемое значение расхода.

Затем контроллер сравнивает измеренное значение счетчика с заданным значением и отправляет выходной сигнал на привод. Затем привод регулирует конечный элемент (регулирующий клапан или частотно-регулируемый привод [ЧРП]), чтобы устранить избыточную энергию, необходимую для балансировки расхода до заданного значения. Контроллер предоставляет оператору фактическую измеренную скорость потока.

Первоначальная стоимость оборудования и усилия, необходимые для калибровки и обслуживания этих типов расходомеров, могут оказаться непомерно высокими для широкого использования на предприятии. В этой статье мы рассмотрим способы измерения расхода в системе трубопроводов без затрат на счетчики коммерческого учета или сложности контура управления потоком.

Расходомеры делятся на две основные категории: те, которые определяют расход на основе перепада давления на счетчике, и те, которые измеряют значение, имеющее линейную зависимость от скорости потока через счетчик.

Расходомеры дифференциального давления состоят из ограничения потока внутри потока, которое вызывает перепад давления на счетчике. Согласно принципу Бернулли, расход через счетчик является функцией квадратного корня из перепада давления на ограничителе потока. Измеритель извлекает квадратный корень из перепада давления и отображает результаты на калиброванной шкале, показывающей расход.

Линейный расходомер состоит из измеряемого сигнала, который напрямую связан со скоростью потока через счетчик.

Наиболее распространенным расходомером является измеритель дифференциального давления, состоящий из диафрагмы с концентрическим круглым отверстием, обработанным до определенного значения.

Отверстие обеспечивает ограничение потока, а штуцеры давления на стороне входа и выхода ограничения обеспечивают необходимый перепад давления.

Когда технологическая жидкость проходит из верхнего трубопровода в расходомер, сужение в отверстии вызывает увеличение скорости жидкости при прохождении через сужение. В пределах ограничения часть напора преобразуется в скоростной напор.

После прохождения сужения поток замедляется в результате преобразования скоростного напора обратно в напорный. Зная физические законы, лежащие в основе этой зависимости, мы можем определить скорость потока на основе разницы давлений. Работа с уравнениями показывает, что квадратный корень из перепада давления на диафрагме является функцией скорости потока через отверстие.

Причиной широкого распространения диафрагм является их простота в эксплуатации. Они могут быть установлены с использованием легкодоступных приборов для измерения перепада давления и легко изготавливаются в соответствии с расчетными требованиями к расходу. В Северной Америке размеры отверстий можно определять с использованием стандартов, разработанных стандартом Американского общества инженеров-механиков (ASME-MFC-3M) или стандартом 2530 Американского нефтяного института (API). В стандарте предусмотрены требования к расположению отводов для измерения перепада давления. и метод определения диаметра держателя в диафрагме.