Группа проектов Кипинфо
Реклама

Реклама

Устройства для контроля за потоками жидкостей и газов. Датчики потока.

К списку статей

Автор: Сергей Николаевич Рыжов

Аннотация. Дан обзор технических параметров датчиков потока двух отечественных и пяти зарубежных производителей. Указаны функциональные возможности, достоинства и недостатки приборов.

Внедрение расходомеров веществ стало повсеместным. Однако, там, где достаточно зарегистрировать отсутствие или присутствие движения среды (жидкости, газа, их смеси с твёрдыми включениями) гораздо более дешёвым вариантом средств контроля могут выступать датчики потока. Иногда функциональные возможности датчиков потока такие широкие, что они практически ничем не отличаются от расходомеров.

Датчик потока – электронно-механическое (или электромеханическое) устройство, создающее на своём выходе релейные или аналоговые сигналы, находящиеся в некоторой функциональной зависимости от скорости контролируемой среды. Очень важно наблюдать за циркуляцией, например, охлаждающей жидкости в дорогостоящем металлургическом оборудовании, за движением смазки в ответственных механизмах, за бесперебойным поступлением жидких пищевых продуктов в автоматах розлива, за притоком /оттоком воздуха или иного газа в системах жизнеобеспечения и т.д. Релейный электрический сигнал от датчика потока о наличии или отсутствии движения контролируемой среды является входным для системы управления, которая принимает решение об исправности протекания технологического процесса и необходимости экстренной остановки техпроцесса, что помогает сберечь оборудование от поломки, свести к минимуму брак. По величине аналогового сигнала датчика потока при известном сечении магистрали легко вычислить расход контролируемого вещества.

Выпускается производителями очень широкий ассортимент датчиков потока, в которых реализованы разнообразные принципы действия, конструкции, назначения.

В книге [ 1 ] отлично описаны принципиальные особенности расходомеров и датчиков потока как одного из направлений расходометрии. На сайтах фирм-производителей [ 2 ] … [ 9 ] , фирм-продавцов [ 10 ] … [ 13 ] приводится техническая документация по датчикам потока.

Восемь изделий разных производителей представлены в таблице. Возможности этих датчиков широки. Однако, имеются преимущества и недостатки у каждого вида.

Наиболее существенное преимущество калориметрических (иное название – тепловых) датчиков потока - отсутствие у них каких-либо подвижных деталей в чувствительном элементе. Как только появляется рассеяние (отвод) тепла от чуть-чуть подогреваемого чувствительного элемента потоком вещества, так датчик способен оценить скорость этого потока. При этом, очень важно, двигающейся средой, веществом могут быть практически любые газы, жидкости, в том числе смеси этих веществ, содержащие большое количество твёрдых включений. Лишь бы создавался эффект остывания набегающим потоком вещества.

В широком диапазоне температур вещества и в широком диапазоне скоростей изменения температур (градиента температуры) вещества датчику практически неважна температура контролируемого потока вещества. Самый существенный недостаток калориметрических датчиков – их не слишком большое быстродействие, то есть, затянутый промежуток времени с момента появления потока до момента, когда электрический выход датчика об этом сообщит.

(Понятно, что тепловые процессы в чувствительном элементе датчика не могут быть мгновенными.) Реально это время может составлять несколько секунд. Наилучшие показатели у разных производителей : 1…2 секунды. Во многих производственных процессах этого быстродействия вполне достаточно. Однако, если такого быстродействия всё же недостаточно, то следует использовать датчики потока уже с другими принципами измерения. В целом, такие калориметрические датчики можно оценить как неприхотливые и многофункциональные.

Простота и дешевизна электромеханических датчиков потока с чувствительным элементом в виде лёгкой подвижной заслонки, вызывающей замыкание электроконтактов, по-прежнему популярна как у отечественных [ 8, 9 ], так и зарубежных [ 7 ] производителей.

Но, чувствительность, диапазоны настройки, массогабаритные показатели этих датчиков уступают калориметрическим датчикам существенно.

Ультразвуковые и вихревые (на эффекте Кармана) датчики потока, вероятно, могут составить хорошую конкуренцию калориметрическим датчикам в части технических характеристик. Успех здесь, по-видимому, будет определяться ценой, которую сможет, со временем, предложить производитель при массовом их внедрении.

Сравнительные характеристики датчиков потока различных производителей.

 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

 

параметры

РПИ-25

ДРПВ-2

SC440/5-A4-GSP

ident. .№ P11064

EFKM

CF-025 GM (centriflow CF)

SI5000

SU8000

FCS-G1/4A4-ARX-H1140 ident.№ 6780102

1

наименование

(у производителя)

 

 

реле потока

жидкости

датчик-реле потока

воздуха

датчик-реле потока

(flow controller)

датчик-реле

потока

(flow switch)

измеритель потока жидкости (flow switch / flowmeter)

датчик-реле потока

(flow sensor)

измеритель потока ультразвуковой (ultraso-nic flow rate sensor)

датчик-реле потока

жидкости (flow sensor for liquid media)

2

назначение

 

 

для сигнализации

снижения расхода

жидкости

контроль скорости

потока воздуха и др.

неагрессивных газов

контроль движения

жидкостей

контроль движе-ния жидкостей

и газов

контроль движения

жидкостей

контроль движения жидкостей и газов

контроль расхода, скорости потока, температуры воды

контроль движения жидкостей

3

принцип

действия

 

 

 

механический : двигающаяся под напором жидкости заслонка через рычаг приводит к перемещ. магнита, который переключает геркон

механический: двига-ющ. под напором газа заслонка через рычаг приводит к замыканию контактов микропереключателя

калориметрический

калориметрический

эффект вихрей Кармана

(Karman’s vortex effect)

калориметрический (измерение скорости рассеяния тепла от подогреваемого терморезистора потоком жидкости или газа)

ультразвуковой (в поток

излучаются УЗ импулсы и улавливаются УЗ

приёмником на противоположной стороне камеры )

калориметрический

 

4

чувствительный

элемент

 

заслонка из нерж. стали

заслонка из лёгкого материала

группа терморезисторов в металлич. кожухе

группа терморезисторов в металлич. кожухе

пьезоэлектрик и треугольное препятствие, помещённое в поток

группа терморезисторов, приваренных лазером к внутренней поверхти тонкостенного стального стакана

ультразвуковая камера

с излучателем и приёмником

измерительный терморезистивный мост в

металлическом кожухе

5

контролируемые среды

 

неагрессив. жидкости

с ограничением по

вязкости

неагрессив. газы в го-

ризонт. или вертикал.

участк. газопроводов

жидкости, в том

числе с твердыми

примесями

водосодержащие

жидкости, масла, газы

вода, масла, вязкие жидкости

жидкости, в том числе с твердыми примесями, газы

вода (иное -

по согласованию)

жидкости, в том числе с твердыми примесями

6

контролируемые скорости сред

 

с заслонкой Ф27 мм:

уставки в пределах

4,6…16,6 л./мин.

воздух: 4,5…10 м/с,

но не более 25 м/с

вода: 1…150 см/с

масло: 3…300 см/с

вода: 20…50 см/с ;

масло, газы (нет данных)

вода: 8,5…135 л./мин.;

масло (нет данных)

жидкости: 3…300 см/с;

газы: 200…3000 см/с

вода: 0…100 л./мин.

масло: (нет данных)

вода: 1…150 см/с ;

масло: 3…300 см/с

7

допустимые температуры сред

 

жидкости: 0…+100°C;

окружающая среда:

-40…+60 °C

 

-5…+45 °C

 

-20…+80 °C

+15…+70 °C

(иное –

по согласованию)

+5…+80 °C

-25…+80 °C

+5…+80 °C

-20…+80 °C

8

функциональные, конструктивные особенности;

варианты исполнения и применения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

допустима настройка порогов переключения посредством регулировки пружины, перемещения геркона, замены заслонки

настройка порогов переключения производится регулировочными пружинами; имеются сейсмостойкое исполнение датчика, коррозионностойкое исполнение (для сред с повышен. содерж. сероводорода)

нет подвижных деталей в чувств. элементе. Органы управления и дисплей на корпусе датчика . Имеются исполнения на температуры сред до +160 °C.

нет подвижных деталей в чувств. элементе. Органы управления и дисплей на корпусе датчика . Возможны исполнения : для контроля скорости воды 1…150 см/с;

с контролем температуры среды; c корпусом преобразователя из пластика; для малых потоков.

 

 

 

нет подвижных деталей в чувств. элементе. Органы управления и дисплей на корпусе датчика. С помощью пьезоэлектрика измеряется частота вихревых потоков, которые возникают в протекающ. жидкости, когда в жидкость помещено тело треугольной формы. Частота вихрей пропорц-на потоку жидкости. Различные исполнения датчиков позволяют контролировать потоки: от 0,6 л/мин. до 15 - 240 л./мин. (скорости для воды). К выходному разъёму может подключаться индикаторно-программирующая насадка. Аналоговый или релейный выходы.

нет подвижных деталей в чувств. элементе. Органы управления и дисплей на корпусе датчика. Имеются исполнения датчиков для температ. среды до +120°C;

датчики для агрес. сред; для взрывоопасных сред; датчики с аналоговым (токовым) выходом, пропорциональным скорости потока жидкости. Датчики потока с контролем температуры среды. Имеется несколько исполнений расходомеров газов: воздуха, азота, углекислого газа, аргона.

Допустимо применение датчика потока для контроля уровня жидкости.

 

 

нет подвижных деталей в чувств. элементе. Органы управления и дисплей на корпусе датчика. Одним прибором измеряются три физич. величины: расход, скорость потока, температура. Прибор может применяться как быстродействующий датчик-реле потока охлаждающ. воды в сварочном и ином оборудовании, критичном к отсутствию охлаждения. Имеются типоисполнения с индикацией измеренных величин в неметрических единицах.

нет подвижных деталей в чувств. элементе. Органы управления и дисплей на корпусе датчика. Имеются датчики стандартного исполнения для промышл. автоматизации, датчики на повышен. темп-ры до +120°C;

датчики для пищев. и фармацевт. отраслей;
имеются химически стойкие исполнения для агрес. сред; исполнения для взрывоопасных сред; датчики с аналоговым выходом для жидкостей и газов; датчики потока для сред вода/гликоль со встроенным контролем температуры.

9

степень защиты корпуса; материал

IP 40

IP 51 (или IP 54)

IP 67,

нерж. сталь

IP 67, нерж. сталь,

никелиров. латунь

IP 67, нерж. сталь

(или латунь, или пластик)

IP 67, нерж. сталь

IP 67, цветные металлы

с покрытиями

IP 67, нерж. сталь

10

быстродействие, с

нет данных

нет данных

1…13

нет данных

нет данных

1…10 (зависит от скорости потока, температуры потока,

варианта настройки)

менее 2

1…15

11

габариты чувств.. элемента и преобразователя

 

Ф82 L= 257

 

170х140х310

Ф 7,3 L=13

 

Ф 40 L=36

Ф 7 L=45

 

Ф 73 L=36

 

114х100х38

Ф 7,7 L=60

 

Ф 50 L=53

 

130х100х80,5

 

Ф 7,3 L=15

 

Ф 40 L=58

12

масса, кг

1,5

1,3

нет данных

0,6

нет данных

0,3

1,1

0,4

13

цена произво-дителя или дилера на начало 2007 г.

в России

 

1 050 руб. (без НДС)

 

1 200 руб. (без НДС)

(для ДРПВ-2-М1)

 

305 Euro (с НДС)

 

400 Euro (с НДС)

нет данных

280 Euro (с НДС)

685 Euro (с НДС)

390 Euro (с НДС)

14

производитель;

источник

информации

 

ОАО «Теплоконт-роль», Казань;

www.teplocontrol.ru

ОАО «Теплоприбор»,

Рязань;

www.teplopribor.ru

EGE-Elektronik

Spezial Sensoren GmbH, Германия;

www.ege-elektronik.com

Honsberg & Co.KG

Германия;

www.honsberg.com

Honsberg & Co.KG

Германия;

www.honsberg.com

ifm electronic GmbH

Германия;

www.ifm.com

ifm electronic GmbH

Германия;

www.ifm.com

The Turck Group

Германия;

www.turck.ru

Литература, ссылки.

1. Дж. Фрайден. Современные датчики. Справочник. Москва : Техносфера, 2005. – 592 с.

2. Интернет-сайт фирмы Kobold Messring GmbH : www.kobold.com

3. Интернет-сайт фирмы E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH : www.e-t-a.com

4. Интернет-сайт фирмы ifm electronic GmbH : www.ifm.com

5. Интернет-сайт фирмы The Turck Group : www.turck.ru

6. Интернет-сайт фирмы EGE-Elektronik Spezial Sensoren GmbH : www.ege-elektronik.com

7. Интернет-сайт фирмы Honsberg & Co. KG : www.honsberg.com

8. Интернет-сайт ОАО «Теплоприбор» : www.teplopribor.ru

9. Интернет-сайт ОАО «Теплоконтроль» : www.teplocontrol.ru

10. Интернет-сайт www.sensor.ru

11. Интернет-сайт www.prosensor.ru

12. Интернет-сайт www.megasensor.ru

13. Интернет-сайт www.sensorlink.ru

Об авторе : Сергей Николаевич Рыжов, к.т.н., ryzhovsn@list.ru

Первая публикация настоящей статьи :

Рыжов С.Н. Устройства для контроля за потоками жидкостей и газов. Датчики потока / /

Датчики и системы. – Москва, 2007.- № 9.- с.38-40.


Оценить статью

Средняя оценка: 4.3


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+