Группа проектов Кипинфо
Реклама

Реклама

А сколько же протекает жидкости, при эксплуатации трубопровода?

К списку статей

Эксплуатируя трубопровод, транспортирующий какую-либо жидкость, рано или поздно сталкиваешься с вопросом, а сколько же протекает ее (жидкости) там на самом деле? Будь то обыкновенная водопроводная вода, солевые или бетонные растворы, нефтепродукты, молоко и т.д. И тогда встает вопрос выбора расходомера.

Это вопрос не такой уж простой, как мог бы казаться на первый взгляд. Необходимо рассмотреть и учесть большое множество факторов влияющих на работу расходомера счетчика. Так же необходимо точно сформулировать задачи, которые предстоит выполнять расходомеру или счетчику жидкости.

Рассмотрим, какие же параметры могут характеризовать жидкость.

  • Ну во первых это же конечно каким веществом является транспортируемая жидкость. Как я уже ранее говорил, это может что угодно вода и растворы на основе ее, нефтепродукты, кислоты и щелочи, жидкие пищевые продукты и многое другое.
  • Давление. Единицы измерения МПа. Если избыточное давление в трубопроводе отсутствует, т.е. равное нулю, то такие трубопроводы называются безнапорными. В таких трубопроводах жидкость может полностью не заполнять трубу и в таких случаях, применяются специальные расходомеры, которые мы рассмотрим в отдельной статье.
  • Температура. Единицы измерения оС. Температура жидкости может иметь как отрицательные значения (редко), так и очень высокие, до 300 оС и более, но в основном не превышает 150 оС.
  • Вязкость – это свойство текучих тел оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Иными словами – насколько «густая» измеряемая среда. Единицы измерения м2/c.
  • Удельная проводимость. Способность вещества проводить электрический ток. Единицы измерения см/м.
  • Механические примеси. Единицы измерения г/м3.
  • Наличие растворенных газов. Обычно выражено в отношении к измеряемой среде в процентах.
  • Минимальный и максимальный расходы жидкости. Измеряется обычно в м3/ч. Иногда выражается в скорости м/c.
  • Другие специфические свойства для конкретной жидкости.

Не стоит забывать и о трубопроводе. Обычно трубопроводы применяются металлические, но могут быть выполнены и из других материалов, например из пластмассы или стекла. Сточные воды, как правило, транспортируются в каналах или безнапорных трубопроводах.

Практически для всех приборов учета расхода жидкости обязательным требованием является необходимая длина прямого участка до и после расходомера. Например, 5*Ду до и 3*Ду , где Ду – диаметр условного прохода расходомера, выраженный в миллиметрах. Желательно при монтаже расходомера установить с обеих сторон запорную арматуру, для того чтобы можно было без каких-либо особых затруднений проводить техническое обслуживание.

Исходя из указанного выше вам может понадобится значительный прямой участок трубопровода для монтажа расходомера или быть может даже проложить специальную линию. Если же по технологическим причинам останавливать расход крайне не желательно, то так же необходимо будет сделать байпасную линию.

Для правильного выбора прибора не в коем случае нельзя пренебрегать условиями окружающей среды. Перечислю их: диапазон температур, влажности, атмосферного давления, магнитного поля и т.д. Обязательно следует помнить, что не в коем случае нельзя устанавливать приборы во взрывоопасных помещениях, если это не предусмотрено в приборе, что естественно должно быть указано в паспорте. Так что же мы все-таки хотим от расходомера или счетчика? Ну конечно это точность измерения, надежность, низкую стоимость прибора и минимальные затраты на монтаж и техническое обслуживание. Высокие характеристики прибора и его стоимость имеют обратно пропорциональную зависимость. Тут необходимы компромиссные решения. Нет никакой необходимости применять сверхточные приборы, например, если вам всего лишь надо знать, есть ли циркуляция в трубопроводе, тут достаточно лишь применения реле потока. И так же будет неправильно экономить на расходомере, учитывающий дорогостоящие жидкости или участвующий в технологическом процессе, где небольшая ошибка может обернуться миллионными потерями или остановом производства вообще.

Чем же все-таки измеряют объем и расход жидкостей? Для этого применяют преобразователи расхода (объема) жидкости (датчики), счетчики, расходомеры и счетчики-расходомеры.

Преобразователи расхода преобразуют расход жидкости в пропорциональную величину электрического сигнала, например в силу тока (0-5, 0-20, 4-20 мА), частотный (Гц/(м3/ч)) или импульсный (л/имп). Такие приборы требуют вторичного оборудования, которое фиксирует и преобразует электрический сигнал с датчика в заданные единицы измерения.

Счетчики. Как видно из названия – это такие приборы, которые регистрируют объем жидкости протекшей через них. С помощью таких приборов вы не можете определить расход, но всегда знаете, сколько всего жидкости израсходовано. Пример – счетчики воды, устанавливаемые в квартирах на горячее и холодное водоснабжение.

Расходомеры. Индицируют значение мгновенного расхода, с помощью такого прибора нельзя узнать израсходованного количество жидкости. Обычно применяются в системах регулирования.

Счетчики-расходомеры. Такие приборы регистрируют как объем, так и расход одновременно. Зачастую в них включают и функции преобразователей расхода, при чем у могут быть не только аналоговые выходные сигналы описанные мной выше, так и цифровые, такие как RS-232, RS-485, HART, FIELDBUS и пр. Некоторые приборы могут вести архив, и вы можете посмотреть какой был расход на прошлой неделе или год назад (в зависимости от глубины архива).

Приборы, учитывающие расход жидкости бывают разнесенного и компактного исполнения. Разнесенное исполнение предполагает установку первичного преобразователя непосредственно на трубопровод, а вторичный, например, за сотни метров от него.

Теперь рассмотрим наиболее распространенные принципы измерения расхода, для краткости все приборы учета количества и объема жидкости будем называть расходомеры.

  • Турбинные расходомеры – поток измеряемой среды, воздействует на наклонные лопасти тангенциальной (крыльчатые) или аксиальной турбинки, сообщает ей вращательное движение с угловой скоростью пропорциональной скорости потока. В турбинных преобразователях скорость вращения считывается магнитоиндукционным датчиком. В счетчиках воды, вращение турбинки передается с помощью магнитной муфты на счетный механизм. Такие приборы обычно имеют неплохое соотношение точность-стоимость, но при попадании в турбинку посторонних предметов, например сварочной окалины, может вывести их строя.
  • Электромагнитные расходомеры - принцип действия преобразователя расхода основан на явлении электромагнитной индукции. В потоке электропроводной жидкости с помощью катушек индуктивности создается магнитное поле, перпендикулярное направлению потока. В жидкости, как в движущемся проводнике, наводится электродвижущая сила (ЭДС), величина которой пропорциональна средней по сечению скорости движения жидкости (т.е. текущему объемному расходу жидкости) и току в катушках. ЭДС снимается двумя электродами, установленными в трубе преобразователя перпендикулярно направлениям магнитного поля и потока жидкости и контактирующими с жидкостью. Имеют высокую точность измерения, широкий диапазон измерения, как правило, не мене 1:100, не создают перепада давления. Недостатки: не работают с диэлектрическими жидкостями, нет приборов с автономным источником питания из-за относительно большого потребления электрического тока электромагнитами.

Указанные выше типы приборов являются одними из наиболее распространенных.

  • Вихревой. Этот метод основан на явлении Ван Кармана: при обтекании неподвижного твердого тела потоком жидкости за телом образуется вихревая дорожка, состоящая из вихрей, поочередно срывающихся с противоположных сторон тела. Частота образования вихрей за телом пропорциональна скорости потока. Детектирование вихрей и определение частоты их образования позволяет определить скорость и объемный расход среды. Как правило, детектирование вихрей производится с помощью ультразвука, но существуют и другие методы, например электромагнитный и такие приборы называются вихревые-электромагнитные. Данные приборы могут измерять широкий спектр жидкостей, имеются с автономным питанием, неплохая точность измерения и существуют приборы с очень низкой ценой. Недостатками являются: узкий диапазон измерения; из-за наличия тела обтекания увеличенный перепад давления; при низком давлении в трубопроводе может возникнуть кавитация (образование в жидкости полостей заполненных газом, паром или их смесью), при которой работа прибора невозможна.
  • Ультразвуковые. В основном в ультразвуковых расходомеров заложен принцип измерения разности времен прохождения ультразвукового сигнала по направлению потока и против. Характеристики таких преобразователей близки к электромагнитным, к жидкости не предъявляются требования электрической проводимости. Однако при наличии в измеряемой среде газовых или механический включений сильно затрудняет или делает не возможной работу прибора. Отдельно строкой хочется сказать об ультразвуковых приборах с накладными пьезоэлектрическими датчиками. С одной стороны, при монтаже такого прибора не требуются или сведены к минимуму слесарно-сварочные работы, но с другой, необходимо тщательно провести измерения параметров трубы, на которую будет устанавливаться датчики (наружный диаметр, толщину стенки, расстояние между датчиками и т.д.). Ошибка в этих измерениях может существенно повлиять на точность прибора, и вы никогда не сможете уверенно утверждать, что этот участок трубопровода не имеет отложений или повреждений внутренней поверхности на участке измерения, без вскрытия трубопровода.
  • Кориолисовые. (Массомеры). Принцип действия основан на методе, использующем эффект Кориолиса. Жидкость (или газ) течет по двум параллельным изогнутым трубкам, или одной прямой (прямоточные). Силы Кориолиса, действующие на жидкость, вызывают сдвиг фаз колебаний трубок, который измеряется сенсорами. Выходной сигнал точно пропорционален массовому расходу. Такие расходомеры измеряют уже на объемный, а именно массовый расход. Некоторые могут измерять как жидкость, так и газ. Обычно в такие расходомеры дополнительно встроены каналы измерения плотности и температуры. На сегодняшний день кориолисовые расходомеры являются одними из наиболее точных, основная относительная погрешность достигает ±0,1%, нет особых требований к длине прямых участков. Основной и практически единственный недостаток – высокая стоимость.

Существует, конечно же, кроме указанных выше большое множество других принципов измерения расхода, которые имеют так же свои преимущества и недостатки, которые не вошли в рамки данной статьи.

А теперь предлагаю на не сложном примере произвести выбор прибора для коммерческого учета холодного водоснабжения жилого дома.

Для начала определим, что должен обеспечивать расходомер. Согласно правил учета, погрешность такого расходомера не должна превышать 2%. Зададимся диапазоном избыточного давления от 2 до 10 кгс/см2. Температура жидкости от +5 до +30 оС. Максимальный расход не более 25 м3/ч, минимальный 0,5 м3/ч. Контролируемая жидкость – вода водопроводная. Трубопровод стальной, диаметром 108 мм. Обычно при установке приборов учета холодной воды, приходится заужать трубопровод, что не всегда приемлемо, например, из-за пожарной безопасности. В таких случаях, прибор устанавливается на байпасной линии, в обход задвижки на основном трубопроводе, которая в свою очередь пломбируется.

Условия окружающей среды: прибор устанавливается в закрытом помещении, температура воздуха от +5 до +35 оС, относительная влажность не более 80%.

Упростим себе задачу, с узим круг расходомеров, из которого будем выбирать прибор, пускай со следующими производителями у нас заключен договор на поставку. Без какого-либо предпочтения, выбрав наугад, перечислим их: ФГУП ОКБ «МАЯК»; ЗАО «ТЕПЛОВОДОМЕР»; ОАО «Завод Водоприбор»; ЗАО «Взлет»; ЗАО « Промсервис».

Составим следующую таблицу.

Параметры ОКБ Маяк Тепловодомер Водоприбор Взлет Промсервис Примечания
Тип прибора ПРИМ ВСХН ВМХ ЭРСВ-520Л ВЭПС-ПБ
Краткое описание Электомаг. преобразователь расхода Турбинный счетчик воды Турбинный счетчик воды Расходомер-счетчик Вихревой электромаг. преобразователь расхода
Возможность учета воды водопроводной с заданными температурой и давлением Да Да Да Да Да Хотя я и не обнаружил в описании ВЭПС минимального давления, не следует забывать о возможности возникновения кавитации
Необходимость вторичного преобразователя Да Нет Нет Нет Да
Ду (мм) и соответствующий диапазон измерения м3 32
0,3 -30
40
0,45-30
50
0,3 -45
32
0,23-35
Нет типоразмера для заданного диапазона измерения и поэтому далее не рассматриваем
Подходят ли условия окружающей среды Да Да Да Да
Требуется ли питание и если да то, какое. 24 В 40 мА Нет Нет 24 В 100 мА
Требуется ли фильтр Нет Да Да Нет
Межповерочный интервал 3 6 6 4
Наличие монтажного комплекта для установки
Ближайшие сервисные центры
Стоимость
Гарантия
Сложность в эксплуатации
Отзывы
Предпочтения поставщика холодной воды.

Заполнив таблицу, вы легко сможете определить, как прибор вам наиболее подходит.

Это далеко не полный перечень, который может быть включен в данную таблицу, чем больше вы соберете информации, тем лучше. Составив подобную таблицу, вы всегда сможете сделать правильный выбор. Выбирая прибор, многие стараются использовать такой, с которым уже имеется опыт работы. Здесь есть, конечно, ряд преимуществ, но не следует забывать, что рынок приборов постоянно обновляется, а прогресс не стоит на месте. Возможно, существует прибор, который решит больший круг задач, меньшей стоимостью и не дорог в эксплуатации.

Пользуюсь информационным порталом KipInfo.Ru вы всегда будете в курсе последних достижений в области средств измерений.

Так же вы всегда сможете получить полную и квалифицированную помощь специалистов ООО «ЭРИС». Произвести поверку вашего средства измерения, а при необходимости - настройку и ремонт.

Начальник отдела расхода жидкости ООО «ЭРИС» Е.Г. Чепкасов.

Оценить статью

Средняя оценка: 3.1


1

2

3

4

5

Реклама


Реклама


Реклама

Реклама


Яндекс цитирования Яндекс.Метрика Яндекс.Метрика
© 2006-2013 Kipinfo.ru
При использовании информации ссылка на сайт “Kipinfo” обязательна.
Контактная информация Размещение рекламы
16+