Измерение расхода воздуха газовыми счетчиками

Измерение расхода воздуха газовыми счетчиками

1. Главная
2. Продукция
3. Измерение расхода на основе DSP-технологии
4. Газовые ультразвуковой счётчики-расходомеры ЭЛМЕТРО-СГУ и ЭЛМЕТРО-ДРУ

Газовые ультразвуковые счётчики-расходомеры ЭЛМЕТРО-СГУ и ЭЛМЕТРО-ДРУ

• Измеряемая среда – попутный нефтяной газ, природный газ, различные технологические газы
• Рабочее давление — от 0 до 4МПа
• Диаметр условного прохода − от 50 до 300 мм
• Пределы основной погрешности измерения расхода в рабочих условиях − 1 %, 1,5%
• Расход от 2 до 7600 м3/ч
• Динамический диапазон по расходу до 1:100
• Скорости потока от 5 мм/с до 40 м/с
• Выходные сигналы − частотный, импульсный, статусный, токовый 4-20 мА, цифровой RS-485 (Modbus RTU)
• ДРУ работает в диапазоне по питанию DC 20..42 В, вычислитель СГУ работает в диапазоне по питанию АС220±22В
• DSP-технология обработки сигналов
• Локальный операторский интерфейс с графическим ЖКИ и емкостной клавиатурой (не требует снятия крышки!)
• Встроенная функция сумматора с дискретными входами сброса / запуска
• Взрывозащищенное исполнение
• Внесен в Госреестр СИ

Датчики расхода газа ДРУ, входящие в комплект счётчика, могут эксплуатироваться отдельно от комплекта как средство измерения объема и объемного расхода газа в рабочих.

Счетчики газа ультразвуковые СГУ (далее счётчики) предназначены для измерения расхода и объема потребляемого природного газа, попутного нефтяного газа и других газов (воздух, азот, кислород, и т.п.) на промышленных объектах а также объекты коммунально-бытового значения. Счётчики предназначены как для технологического контроля, так и для использования в системах коммерческого учёта. Счётчики СГУ отвечают всем требованиям «Правил учёта газа» и ГОСТ 8.733-2011 (учёт попутного нефтяного газа) условиях в составе любых систем, измерительных комплексов и других изделий, обеспечивающих прием и обработку импульсных сигналов с максимальной частотой 1000 Гц, токовых сигналов 4-20 мА, или цифровых сигналов Modbus RTU.

1. широкий динамический диапазон, растянутый в область малых скоростей
2. широкий диапазон рабочих давлений, в том числе разрежение
3. устойчивость к загрязнениям и наличию капельной фракции

Принцип действия ультразвукового расходомера

Принцип работы счётчика состоит в измерении параметров газа в рабочих условиях с помощью соответствующих преобразователей (расхода, температуры, давления) и последующего вычисления расхода.

Расход и объем газа измеряются с помощью ультразвуковых датчиков расхода газа ДРУ, обеспечивающих линейное преобразование объемного расхода газа в рабочих условиях в импульсный электрический сигнал с нормированной ценой, токовый сигнал 4-20 мА и в цифровой сигнал RS-485 (Modbus RTU). Чувствительные элементы (ультразвуковые преобразователи) расположены на противоположных сторонах корпуса под определенным углом к направлению потока. Пьезоэлектрические датчики работают попеременно как приемник и как передатчик. Ультразвуковые импульсы излучаются под углом к направлению потока газа. Измерение скорости газа датчиком ДРУ основано на методе измерения разности времен прохождения ультразвуковых импульсов в прямом и обратном направлениях.

Температура измеряется с помощью датчиков температуры с токовым выходным сигналом 4-20 мА, с пределами основной приведенной погрешности не более ±0.25%, ±0.5% или с помощью термопреобразователей сопротивления типа ТСМ с номинальной статической характеристикой 100М по ГОСТ 6651.

Давление измеряется с помощью датчиков избыточного или абсолютного давления с оковым выходным сигналом 4-20 мА с пределами основной погрешности не более ±0.1%, ±0.15%, ±0.2%, ±0.25%.

Вычисление. Сигналы с измерительных преобразователей о параметрах газа поступают на входы микропроцессорного блока вычисления расхода БВР.М или контроллера универсального МИКОНТ-186 (далее контроллер МИКОНТ), осуществляющих вычисление расхода и объема газа, приведенных к стандартным условиям в соответствие с установленным алгоритмом.

Метрологические и технические характеристики

Счётчики СГУ имеют две модификации по исполнению — СГУ.1 (с однолучевым датчиком расхода ДРУ.1) и СГУ.2 (с двухлучевым датчиком расхода ДРУ.2) и типоразмеры в соответствии с типоразмерами датчиков расхода, входящими в состав счётчика.

Таблица 1. Типоразмеры и модификации счётчика СГУ базовой комплектации и диапазоны эксплуатационных расходов газа при рабочих условиях.

Таблица 2. Типоразмеры и модификации счётчика СГУ базовой комплектации и диапазоны эксплуатационных расходов газа при рабочих условиях.

Рекомендуемая длина прямолинейного участка перед датчиком расхода ДРУ — не менее 20 Ду без струевыпрямителя или 10 Ду со струевыпрямителем, после датчика расхода — не менеее 3 Ду.

Устройство и конструкция датчика расхода ДРУ

Общее устройство

Датчик расхода состоит из:

1. проточной части,
2. электронного преобразователя (ЭП),
3. одной или двух пар ультразвуковых преобразователей (одно- или двухлучевая схема).

Проточная часть изготовлена из нержавеющей стали или оцинкованной стали. ЭП с помощью пьезоэлектрических датчиков обеспечивает возбуждение сигналов в акустическом тракте и их прием. Принятые сигналы усиливаются и преобразуются в цифровой код посредством быстродействующего аналого-цифрового преобразователя (АЦП), а затем подвергаются обработке специализированным цифровым сигнальным процессором (DSP). Адаптивная фильтрация и корреляционный анализ сигнала позволяют получить измерительную информацию даже в условиях сильных электромагнитных помех, загрязнения проточной части и наличия капельной фракции в потоке.

Эп вычисляет мгновенный и накопленный расход и преобразует измеренные параметры в следующие выходные сигналы:

• частотно-импульсные
• токовые
• цифровой RS-485 (Modbus RTU)

Локальный операторский интерфейс электронного преобразователя включает графический дисплей (ЖКИ либо OLED) и емкостную клавиатуру, работающую через стеклянное окно ЭП. Это позволяет настраивать прибор или просматривать его настройки без открывания крышки во взрывоопасной зоне. Для предотвращения несанкционированного изменения настроек предусмотрена блокировка ряда функций клавиатуры посредством микропереключателей под крышкой ЭП.

Ультразвуковые преобразователи (УЗП) — цельнометаллического типа. Контактирующие с измеряемой средой материалы: нержавеющая сталь 12Х18Н10Т и уплотнительная, стойкая к углеродам, резина. Кабели, соединяющие УЗП с ЭП, проведены металлических герметичных каналов.

Функциональные возможности

Счётчик газа СГУ позволяет измерять и/или вычислять следующие параметры измеряемой среды:

• Объем и мгновенный объемный расход в рабочих условиях
• Объем и мгновенный объемный расход приведенный к нормальным условиям
• Давление
• Температура
• Развитая система управления прибором и представляения данных на графическом дисплее
• Цифровая передача измеряемых параметров по протоколу Modbus (RS-485)

Выходные сигналы

• импульсный/частотный/дискретный (оптопара, 30 В, 50 мА, 10 кГц) – 1 канал;
• частотный/ дискретный (оптопара, 30 В, 50 мА, 10 кГц) –1 канал;
• дискретный (оптопара, 30 В, 50 мА, статус, сигнализация) – 1 канал;
• токовый 4-20 мА (пассивный) – 1 канал;
• цифровой RS-485 (Modbus RTU) – 1 канал;

Входные сигналы

Дискретные (универсальные, запуск/останов/сброс сумматора) – 2 канала.

Питание

Датчик расхода ДРУ работает в диапазоне питающих напряжений постоянного тока 20..42В. Потребляемая мощность — не более 6 В*А.

Питание вычислителя — от сети переменного тока частотой 50±1 Гц и напряжением 220±22 В. Вычислитель формирует выходное напряжение 24В для питания датчиков расхода, температуры и давления. Общая потребляемая мощность — не более 25 В*А.

Максимальная длина линии связи между датчиками и вычислителем — 500 м.

Условия эксплуатации

• Диапазон температур измеряемой среды: -40…+50 °С
• Диапазон рабочих температур датчика расхода ДРУ с ЖКИ: -20 °С. +55°С
• Диапазон рабочих температур датчика расхода ДРУ с OLED дисплеем: -40 °С. +55°С
• Диапазон рабочих температур вычислителя: +5 °С. +50°С
• Степень защиты от пыли и влаги по ГОСТ 14254:
  • Датчиков расхода, температуры и давления: IP65
  • Вычислителя: IP40

Взрывозащита

Датчики расхода, температуры и давления имеет взрывозащиту вида 1ЕхdllCT6X.

Измерение расхода сжатого воздуха

В последние годы, в условиях непрерывного роста цен на различные виды энергии, становится актуальной проблема максимально точного учёта различных видов энергоносителей, в том числе и сжатого воздуха.

Для учёта расхода газов разработано несколько видов расходомеров устройства и принципы действия которых базируются на различных физических эффектах:

• Устройства базирующиеся на измерении перепада давления – сужающие устройства и напорные трубки.
• Ротационные счётчики – принцип их действия основан на вытеснении некоторых фиксированных объёмов газа (количество вытесненных объёмов пропорционально числу оборотов роторов данных счётчиков) за единицу времени. Основное применение из ротационных нашли счетчики газа с одинаковыми роторами восьмеркообразной формы. За один оборот роторов вытесняются четыре заштрихованных объема. Протечки газа зависят от зазора между корпусом и прямоугольными площадками, расположенными на концах наибольших диаметров роторов. В зависимости от типоразмера счетчика зазоры могут быть от 0,04 до 0,1 мм. Острые кромки на концах этих площадок способствуют самоочистке счетчика. Синхронизация вращения роторов, как правило, достигается зубчатых колес, укрепленных на обоих концах роторов вне пределов измерительной камеры. Роторы подвергаются статической балансировке.
• Турбинные счётчики – они выполнены в виде трубы, в которой расположена винтовая турбинка, как правило с небольшим перекрытием лопаток одной другую. В проточной части корпуса расположены обтекатели перекрывающие большую часть сечения трубопровода, чем обеспечивается дополнительное выравнивание эпюры скоростей потока и увеличение скорости течения газа. Кроме того происходит формирование турбулентного режима течения газа, за счет чего обеспечивает линейность характеристики счетчика газа в большом диапазоне. Высота турбинки как правило не превышает 25-30% радиуса. На входе в счетчик в ряде конструкций предусмотрен дополнительный струевыпрямитель потока выполненный или в виде прямых лопаток или в виде «толстого» диска с отверстиями разного диаметра. Установка сетки на входе турбинного счетчика, как, правило, не применяется, так как ее засорение уменьшает площадь проходного сечения трубопровода, соответственно увеличивает скорость течения потока, что приводит к увеличению показаний счетчика. Преобразование скорости вращения в турбинке в объемные значения количества прошедшего газа осуществляется путем передачи вращения турбинки через магнитную муфту на счетный механизм, в котором путем подбора пар шестеренок (во время градуировки) обеспечивается линейная связь между скоростью вращением турбинки и количеством пройденного газа. Другим методом получения результата количества пройденного газа в зависимости от скорости вращения турбинки является использование для индикации скорости магнитоиндукционного преобразователя. Лопатки турбинки при прохождении вблизи преобразователя возбуждают в нем электрический сигнал, поэтому скорость вращения турбинки и частота сигнала с преобразователя пропорциональны. При таком методе преобразование сигнала осуществляется в электронном блоке, так же как и вычисление объема прошедшего газа. Для обеспечения взрывозащищенности счетчика блок питания должен быть выполнен с взрывозащитой. Однако применение электронного блока упрощает вопрос расширения диапазона измерения счетчика (для счетчика с механическим счетным механизмом 1:20 или 1:30), так как нелинейность характеристики счетчика, проявляющаяся на малых расходах, легко устраняется применением кусочно-линейной апроксимацией характеристики (до 1:50), чего в счетчике с механической счетной головкой сделать нельзя.
• Вихревые счётчики – принцип их действия основан на эффекте возникновения периодических вихрей при обтекании потоком газа тела обтекания. Частота срыва вихрей пропорциональна скорости потока и, соответственно, объемному расходу. Индикацию вихрей может осуществляться термоанемометром или ультразвуком. В связи с тем, что в данном типе счетчиков отсутствуют подвижные элементы, нет необходимости в системе смазки, необходимой для турбинных и ротационных счетчиков. Появляется возможность использовать данный тип счетчиков для измерения количества кислорода, который измерять турбинными и ротационными счетчиками категорически нельзя из-за сгорания масла в среде кислорода.
• Ультразвуковые счётчики – принцип действия заключается в направлении ультразвукового луча в направлении по потоку и против потока и определении разницы времени прохождения этих двух лучей. Разница во времени пропорциональна скорости течения газа.
• Лазерные расходомеры – измеряют расход газа методами лазерной доплеровской интерферометрии. Первые результаты по этой теме были получены в 1964 г., но развитие этих методов долгое время сдерживалось малой надежностью и стабильностью факторов, влияющих на точность. В настоящее время в связи с развитием твердотельной техники и технологии и достаточной статистики по исследованию потоков существуют условия для разработки и внедрения промышленных образцов систем коммерческого учета объемного расхода газа и жидких сред при их транспортировке. В России подобные разработки ведёт НПФ «Вымпел» в содружестве с Physikalisch-Technische Bundesanstalt (Германия) с целью создания расходомера (ЛДР) для измерения объемного расхода газа в трубопроводе большого диаметра.
• Термоанемометрические счётчики – принцип их действия заключается в измерении скорости потока газа в отдельной точке трубы, с последующим вычислением расхода газа путём умножения данной величины на площадь поперечного сечения трубы и коэффициент зависящий от характера распределения скоростей в потоке газа через поперечное сечение трубы. У измерителей расхода данного типа имеется одно или несколько термосопротивлений через которые течёт электрический ток нагревая их, поток газа, в свою очередь охлаждает эти терморезисторы, скорость охлаждения пропорциональна теплоёмкости окружающей среды, зависящей от массового расхода газа.
• Кориолисовы расходомеры – измерение расхода в этих приборах производится за счёт эффекта возникновения сил Кориолиса возникающих при криволинейном движении масс. В этих расходомерах потоки жидкостей и газов протекающие в закрытых трубопроводах создают силы Кориолиса пропорциональные своему массовому расходу.

Одним из преимуществ двух последних видов расходометров (термоанемометрические и кориолисовы), является то что они сразу измеряют массовый расход газов, величину которого достаточно просто перевести в величину расхода в нормированных объёмных единицах (нормокубах), путём простого перемножения массового расхода на коэффициент пропорциональный плотности измеряемой среды в нормальных условиях. Показания кориолисовых расходомеров также независимы и от вязкости рабочей среды.

В остальных типах расходомеров для приведения измеренных показателей к нормальным условиям необходимо применять специальные корректоры расхода, которые изменяют величину объёмного расхода в зависимости от давления и температуры измеряемой среды.

Ниже приводится таблица сравнительных характеристик различных расходомеров.

где Q – расход газа.

В заключение можно добавить что существуют различные ограничения на возможность применения тех или иных расходомеров в различных газовых средах. Например турбинные и роторные счетчики для кислорода не применимы, так как применяющееся в них масло вступает в реакцию с кислородом, а для ультразвуковых, мембранных и вихревых принципиальных ограничений для работы по типу газа не имеют.

Счетчик сжатого воздуха – сохраняйте контроль расхода сжатого воздуха своего оборудования

Сжатый воздух – крайне важный энергоноситель, используемый на промышленных предприятиях, а также существенный источник расходов. Счетчик сжатого воздуха помогает в определении фактического расхода сжатого воздуха, в том числе для соответствия экологическим требованиям. Прецизионная контрольно-измерительная аппаратура обеспечивает экономию ценной энергии, позволяя таким образом сокращать затраты и целенаправленно добиваться соблюдения требований экологического менеджмента. Приборы Testo дают возможность измерять расход сжатого воздуха, в том числе, в пневматических системах и компрессорных установках, а также контролировать его потребление и локализовать утечки.

Расходомер сжатого воздуха имеет следующие преимущества:

• Оптимизация потребления сжатого воздуха на промышленных предприятиях
• Точное измерение расхода сжатого воздуха
• Предотвращение избыточного расхода сжатого воздуха
• Предотвращение избыточных инвестиционных затрат
• Максимальная простота и гибкость использования

Обзор счетчиков сжатого воздуха

0.25 . 75 HM³/ч

0.75 . 225 HM³/ч

1.3 . 410 HM³/ч

2.3 . 700 HM³/ч

С зондом

Большой потенциал энергосбережения благодаря расходомеру сжатого воздуха

Контроль и оптимизация расхода сжатого воздуха оборудования входят в обязательный круг задач на промышленных предприятиях. Мониторинг показателей расхода сжатого воздуха не в последнюю очередь важен для эффективного экологического менеджмента. Избыточный расход энергии отрицательно влияет не только на окружающую среду, но и на финансовое положение компании.

Расходомер сжатого воздуха Testo позволяет определять фактический расход сжатого воздуха с особой точностью, а также является — измерительным преобразователем, который способен преобразовывать измеренную величину в аналоговый электрическийили импульсный сигнал. Благодаря этому обеспечивается идеальная интеграция в системы автоматизированного контроля и управления. Таким образом, +счетчики сжатого воздуха являются важными инструментами в ряде контрольно-измерительных приборов, используемых в промышленных и пневматических системах.

Для определения того, является ли производство сжатого воздуха достаточным, с помощью расходомера сжатого воздуха можно дополнительно выполнять анализ пиковых нагрузок.

Практичные характеристики счетчика сжатого воздуха:

• Достоверность и точность результатов измерения
• Встроенная функция суммирования позволяет отказаться от дополнительных инструментов анализа
• Отсутствие потери давления в системе сжатого воздуха не влияют на измерения благодаря использованию калориметрического принципа
• Исключительная надежность измерительного элемента
• Не требуется температурная компенсация
• Улучшенная точность благодаря встроенным линиям впуска и выпуска
• Максимальная гибкость для выполнения широкого круга задач всего одним прибором (мониторинг расхода , измерение потребления и расхода)
• Короткое время реагирования для оперативного и эффективного выполнения работ

Свяжитесь с нами

Высокоточное измерение сжатого воздуха в промышленных системах

Контроль сжатого воздуха оборудования промышленных предприятий сегодня приобретает все большее значение. Целью при этом является не только экономия затрат компании и потенциальная прибыль. Также важное место занял в наше время экологический менеджмент, позволивший добиться снижения энергопотребления оборудования до невиданного прежде уровня. Наши расходомеры сжатого воздуха помогают не только контролировать и постоянно оптимизировать расход сжатого воздуха, но и определять возможные утечки в системах сжатого воздуха. Линейка счетчиков сжатого воздуха Testo включает модели разных размеров, благодаря чему вы обязательно найдете нужный вариант для любого внутреннего диаметра трубы.

Профессиональные расходомеры сжатого воздуха имеют следующие преимущества:

• Максимальная гибкость благодаря разным выходным сигналам
• Высочайшая точность результатов измерения
• Удобство и простота использования
• Отсутствие потери давления при измерении

Снижение расхода сжатого воздуха – с суперсовременными счетчиками сжатого воздуха это возможно

Одной из важнейших задач промышленного предприятия в области энергосбережения является сокращение расхода сжатого воздуха всех систем. Прецизионный счетчик сжатого воздуха Testo максимально упрощает сокращение расхода сжатого воздуха. Прибор не только определяет расход соответствующих систем, но и помогает определять возможные утечки в системе сжатого воздуха. Благодаря наличию в линейке Testo расходомеров сжатого воздуха самых разных размеров вы можете проводить точные замеры на трубах любого диаметра. Стандартный прибор этим похвастаться не может. Важнейшим шагом на пути сокращения расхода сжатого воздуха систем является удобное считывание и анализ результатов измерения.

Максимальная простота и гибкость измерения давления

Для высокоточного измерения давления в промышленных установках компания Testo предлагает высококлассные счетчики сжатого воздуха. В продаже имеются измерительные приборы для различных диаметров труб, которые обеспечат вам максимальную точность измерения. Ведь для промышленных предприятий неиспользованный потенциал энергосбережения – это непозволительная роскошь. Причем как для окружающей среды, так и для бюджета предприятия. Счетчики сжатого воздуха Testo отличаются максимальной простотой использования и благодаря наличию различных выходных сигналов высочайшей гибкостью.

Измерительный прибор для надежной локализации утечек

Поскольку каждая промышленная система подвергается определенному износу, рано или поздно в ней могут возникать утечки. Последние требуют максимально быстрого и надежного выявления и устранения. Расходомеры сжатого воздуха Testo обеспечивают точную локализацию утечек.

Установка счетчиков непосредственно перед потребителем позволяет обнаруживать излишний минимальный расход в момент неактивности системы или определять разницу между подаваемым и потребляемым расходом сжатого воздуха, определяя тем самым возможные утечки в системах сжатого воздуха.

Даже минимальная утечка в системе сжатого воздуха влечет за собой недопустимый рост расхода энергии и, как следствие, дополнительные затраты для предприятия. Негативному влиянию подвергается и окружающая среда. Задача выявления и минимизации избыточного потребления энергии сегодня актуальна как никогда. Но со счетчиками сжатого воздуха Testo вы всегда можете быть уверены в безупречной работе своего промышленного оборудования.

Компания Testo предлагает линейку расходомеров сжатого воздуха для труб большого внутреннего диаметра. Благодаря этому обеспечивается более высокая по сравнению со стандартными приборами точность измерения. Это особенно важно прежде всего при локализации утечек, поскольку позволяет распознавать и своевременно устранять даже самые минимальные неисправности.

Такие преимущества дает вам измерительный прибор Testo:

• Набор приборов для труб разного диаметра
• Гибкость и простота использования
• Встроенная функция суммирования

Что такое анемометр?

Представителем метеорологической аппаратуры, которым измеряют скорость перемещения воздушных масс, является анемометр. С его помощью контролируют параметры производственных помещений, где от скорости передвижения воздушных потоков зависит работа систем кондиционирования. С греческого языка это название переводится как «измерение ветра». Авторство изобретения 1667 года принадлежит выдающемуся деятелю науки Роберту Гуку.

Что измеряет анемометр?

Данное измерительное оборудование решает задачи по определению:

• направления и скорости потоков воздуха (ветра), газовых веществ;
• уровня влажности (в условиях защищенного, открытого пространства);
• показателей атмосферного давления;
• объемов расхода воздуха.

У термоанемометров наряду с перечисленными функциями есть возможность измерения степени нагрева воздуха.

В подавляющем большинстве случаев измерители расхода воздуха применяют в своей работе метрологи в условиях станций либо производств с мощными системами кондиционирования. Однако аппарат может стать помощником там, где нужно определить, насколько быстро движутся воздушные массы.

Специалисты в области метрологии используют данный прибор с целью измерения стремительности порывов ветра. Такой аппаратурой оснащены аэропорты и аэродромы, что позволяет оценивать результативность функционирования вентиляционных систем, а также современного промышленного оборудования.

Кроме того, устройство применяют:

• Снайперы, лучники, биатлонисты. Оно позволяет более точно поражать мишени, учитывая препятствия при стрельбе, которые создает ветер.
• Поклонники яхтинга, парусных регат.
• Строители-монтажники. Встроенные устройства присутствуют в кабине башенного крана на панели управления. Благодаря этому машинист-оператор всегда в курсе силы ветра, порывы которого могут быть небезопасны для подъема груза стрелой.
• Представители аграрного сектора в ходе работ по опрыскиванию полей.

Какие бывают анемометры?

В зависимости от механизма действия аппарататы относят к классу:

• вращающихся;
• термических;
• акустических;
• лазерных.

Разница данных приборов состоит в технологии измерения скорости воздушных потоков.

1. Представители вращающейся группы бывают:
   • С чашечной конструкцией – вид старинных механических аппаратов, которые и на сегодня не потеряли свою актуальность. Имеют лопасти с полусферическими лепестками, напоминающие чашу. Этот прибор, благодаря тому, что, по сути, не требует установки лопастей по направлению ветра, позволяет измерять скорость потоков с минимальной неточностью. Движение масс должно быть направлено в полость полусферических лепестков, но не в область обтекаемого дна.
   • Принцип работы основан на подсчете оборотов лопастей. Их количество необходимо скорректировать с помощью коэффициента, зависящего от числа и площади поверхности лопастных чашек. Величина коэффициента колеблется в пределах 2 и 3. В случае использования механических моделей нужно снимать замеры в течение конкретного отрезка времени. Электронное оснащено программой для определения текущих порывов практически с нескольких поворотов.
   • Большая часть аппаратов этого типа реагирует на порывистый ветер со скоростью выше одного метра в секунду. К тому же классической моделью с подобной конструкцией нельзя определить, в каком направлении происходит движение воздушных масс.
   • С крыльчатой конструкцией – такие анемометры схожи по функциональным принципам с предыдущим видом, но имеют меньшие габариты и способны измерять потоковые параметры при скорости выше 0,1 м за секунду. Их лопасти вращаются под действием порывистого ветра либо перемещения газов, это напоминает пропеллеры вентиляторов либо летательных аппаратов. Темп движения ветра определяется, как и в предыдущей ситуации, с помощью числа оборотов и приборного коэффициента. Благодаря диффузору, выставленному по ходу перемещения воздушных масс, можно получить более точные результаты измерений. Часто такой анемометр комплектуется флюгером незначительных размеров для определения направления ветра.
2. К термической группе относят так называемые термоанемометры, в которых предусмотрено наличие термопары. Устройство позволяет фиксировать потери тепла вследствие обдува. Все знают, что в одинаковых температурных условиях, когда на улице ветрено, ощущение холода сильнее, нежели при отсутствии ветра. Тепловое имеет нить накала, по которой проходит электричество. В итоге сильного обдувания степень нагревания нити изменяется, что оказывает влияние на способность металла проводить ток. На этом основана работа приборной электроники при определении скорости воздушного потока. Подобное оборудование зачастую выступает в качестве интегрированного элемента других систем. Автомобили имеют , которые определяют соотношение приготовления горючего жидкого вещества, используемого двигателями внутреннего сгорания. Датчики этих приборов являются термоанемометрами.
3. Представители акустической группы имеют еще одно название – ультразвуковые анемометры. Оборудование воспроизводит ультразвуковые сигналы. Затем определяют скорость перемещения звука, на величину которой воздействует движущиеся воздушные массы. Результат с помощью приборной электроники трансформируется в скорость. Устройство из данной группы зачастую используют для определения скорости газовых потоков. Данного плана анемометр является сложной системой, которая производит расчеты с учетом временных затрат на прохождение волн ультразвука дистанции между передаваемым и принимаемым устройством, а также влияние внешних факторов. К ним относят прежде всего такие параметры воздуха, как температура и уровень влажности.
4. Лазерная группа представлена измерительными устройствами нового поколения, которые только набирают популярность. Такой прибор компактных размеров часто применяют поклонники экстремальных видов отдыха. Он имеет еще одно название – доплеровский (в честь автора изобретения). Изобретателем был предложен принцип зависимости частоты излучения от того, с какой скоростью перемещаются источник с приемником. Это послужило основой для создания сложного оптически-электронного измерительного комплекса – лазерного анемометра. Действует по принципу, предполагающему перемещение объекта в потоке воздуха либо газа под воздействием лазерного излучения, которое создает фиксированный источник. Приборный датчик регистрирует результат процесса – отражение световой волны от поверхности объекта. Дальше идет вычисление разницы между излучаемыми частотами света (исходного и отраженного). С учетом этих показателей проводится вычисление скорости ветра и перемещения газового потока.

Существует еще одна классификация, по которой анемометры подразделяются на 2 вида:

• Электронные – аппараты, где электроника делает все необходимые расчетные манипуляции. Они обладают высокой чувствительностью. Эти устройства (в первую очередь представители вращающейся группы) могут быть с выносным измерительным элементом, который имеет вид зонда. Ими удобно проводить измерения, поскольку результат сразу отображается на приборном экране. Зонд присоединен к аппарату с помощью эластичного провода. Устройства могут быть оснащены собственной памятью, в которой хранятся результаты измерений. При отображении данных могут быть указаны дата и время их фиксации. Наличие дополнительного функционала зависит от модели.
• Механические – приборы, где нужно самостоятельно вести учет оборотов и рассчитывать показатели с помощью формул.

Данной измерительной техникой фиксируются:

• скорость текущая;
• сильнейшие всплески порывов ветра;
• средние значения.

Как выбрать?

Выбирая прибор, необходимо четко понимать, для каких целей он нужен. Отталкиваясь от этого, следует уточнить ключевые технические характеристики разных вариантов, сравнить набор функций дорогостоящих и бюджетных моделей. Эту информацию можно найти в руководствах по эксплуатации.

В данном случае рекомендовано обратить внимание на такие основные параметры:

• предельная погрешность – величина возможной ошибки при замерах;
• измерительный диапазон – важный параметр, который выбирают с учетом условий запланированных измерений;
• приборная разрешающая способность – для аналоговых моделей является ценой деления, для цифровых – максимальным количеством цифр после запятой.

Ознакомившись с этим параметрами, стоит изучить дополнительный функционал.

На странице каталога компании «ЭКО-ИНТЕХ» вы найдете современные измерители расхода воздуха, скорости и направления ветра, потоков газа, отличающиеся высокой точностью и простотой применения.

Рекомендуем обратить внимание на следующие модели анемометров:

• Testo 410-1 – удобный, компактный и простой в эксплуатации измеритель скорости воздушного потока, температуры немецкого производства. Идеальный выбор для контроля параметров на выходах воздуховодов.
• Testo 410-2 – наряду со скоростью и температурой измеряет влажность воздуха благодаря запатентованному сенсору Testo.
• Testo 440 – многофункциональное, компактных размеров оборудование с возможностью подключения до трех зондов (проводного, температурного, Bluetooth-зонда) для выполнения замеров с целью оценки качества воздуха помещения и работ по пусконаладке вентиляционных систем.
• Testo 425 – термоанемометр с функцией получения усредненных значений скорости потока, расхода объема, степени нагрева. Имеет стационарно подсоединенный обогреваемый зонд и телескопическую рукоятку. Позволяет фиксировать текущие показания благодаря специальной функции HOLD.
• Testo 480 – портативная многофункциональная модель для оценки микроклиматических параметров, которая сочетает в себе современный дизайн и инновационные технологии. Измеритель подсказывает пользователю, как провести необходимые измерительные процедуры, а также создать отчеты.
• Балометр Testo 420 – новинка электронного оборудования. Такой измеритель поможет отладить объемный расход воздуха на приточных, а также вытяжных вентиляционных решетках. Отличается легкостью, точностью и удобством применения.

Сокращение затрат предприятия за счёт правильного выбора технологии измерения расхода газа

Рубрика: Технологии и решения

От точности измерения расхода воздуха и газов в технологических процессах зависит многое: безопасность персонала, качество продукции, соответствие экологическим нормам, эффективность и рентабельность производства. Если показания измерений некорректны, это может привести к серьезной аварии, остановке процесса, незапланированному техническому обслуживанию, замедлению темпа производства и в конечном счете снижению уровня безопасности и перерасходу средств.

Существует несколько технологий или, иначе говоря, методов измерения расхода воздуха и газа: метод, основанный на перепаде давления, вихревой, ультразвуковой, кориолисовый, термально-массовый методы и другие. Но только часть из них подходят для использования в тяжелых условиях эксплуатации, которые встречаются в химических и нефтехимических технологических процессах. Конечно, у каждой технологии есть свои сильные и слабые стороны. Одна и та же технология может подходить для одной точки учета и при этом не подходить для другой, даже если задачи схожи.

Стоимость владения неподходящего расходомера, если говорить про дополнительное обслуживание, ремонт и запчасти, может составлять десятки тысяч рублей. А если учесть последствия в виде снижения уровня безопасности или качества продукции, замедления темпа производства или несоблюдения экологических норм, то непонимание технологии измерения и, соответственно, неправильный выбор расходомера обойдутся еще дороже. Стоит помнить, что мы говорим об опасных производственных объектах, где может произойти не только остановка технологического процесса и простой, но и серьезные происшествия с несчастными случаями.

Далее рассмотрим основные задачи применения расходомеров и расскажем, на что обращать внимание при выборе той или иной технологии измерения. Данная статья будет интересна и полезна инженерам, метрологам и технологам, перед которыми стоит задача выбора, эксплуатации и обслуживания (в том числе метрологического) приборов измерения расхода воздуха или газа.

Типовые задачи измерения расхода

Расходомеры используют для измерения отдельного или суммарного расхода воздуха или газа. Учитывая опасную рабочую среду на производственных предприятиях, приборы должны иметь сертификат ТРТС 012 (взрывозащищенное исполнение) и соответствовать стандарту SIL как часть системы противоаварийной защиты (ПАЗ).

Газораспределительные системы

Качественная схема газораспределительной системы предприятия

Каждый технологический процесс требует определенное количество газов в виде сырья или для поддержания хода реакции. Как катализатор часто используют различные специфические газы, такие как водород, аргон или азот. Точное измерение этих газов необходимо для контроля процесса, учета газа и управления затратами.

Факельные системы

Типовая схема сброса газа на факел с общим коллектором

На нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических производствах используются автоматизированные системы, которые обеспечивают безопасность предприятия за счёт сброса и сжигания опасного газа, который образуется в ходе технологического процесса, на факельных установках, а также за счёт утилизации отходящих дымовых газов.

Точное, быстрое и надежное измерение расхода факельного газа имеет важное значение для обеспечения надлежащей работы всей системы утилизации, которая защищает людей и оборудование, поддерживает требуемый уровень безопасности работы и предотвращает загрязнение окружающей среды.

Газовые (азотные) подушки

Азотная подушка в емкостях используется в химической и нефтеперерабатывающей промышленностях для снижения уровня риска воспламенения пожароопасной и взрывоопасной жидкости. Она поддерживает требуемый уровень безопасности установки и способствует повышению производительности.

Схема подачи азота в емкости хранения продуктов под давлением

Азотная подушка формируется за счет подачи и точного учёта расходомером инертного газообразного азота в паровоздушное пространство резервуара или сосуда, который сводит к минимуму возможность взрыва или пожара за счет снижения содержания кислорода и концентрации легковоспламеняющихся и / или взрывоопасных паров. В этой задаче расходомер также отслеживает образование точек утечки азота, чтобы поддерживать требуемый уровень безопасности.

Учет отходящих дымовых газов

Измерение расхода отходящих газов через большие дымоходы с системами скрубберов необходимо в соответствии с ФЗ 219 «Об охране окружающей среды». Оптимальное решение здесь — многоточечная схема измерения с возможностью усреднения скорости потока по всей площади сечения трубы.

Движение отходящего газа в дымовой трубе

Основные сложности измерения расхода воздуха и газа

Для правильного выбора технологии измерения расхода стоит учесть все условия эксплуатации и обратить внимание на факторы, которые описаны далее.

Малые и большие скорости потока

Одинаково успешно справиться с малой и большой скоростью потока сможет прибор, который корректно работает в широком динамическом диапазоне.

Калибровка расходомера

Заводская установка калибровки расходомеров

Максимальную точность измерения и надежность работы покажет только расходомер, откалиброванный на газах, состав которых аналогичен реальному. Важно также, что в процессе калибровки воспроизведены условия техпроцесса, то есть давление, температура и расход.

Большие размеры трубопровода

В трубах большого диаметра, прямоугольных дымоходах и вентиляционных каналах лучше устанавливать расходомер, который проводит измерения не в одной, а сразу в нескольких точках.

Доступный прямой участок

Технологии расходомеров, основанные на измерении скорости потока, требуют наличие прямолинейных участков трубопровода до и после точки измерения. Но эти условия могут быть невыполнимы. В таком случае нужен прибор, который не зависит от геометрии трубопровода.

Ограниченный доступ

Доступ к трубопроводу для монтажа, техобслуживания и сервисных работ часто затруднен. Для установки и обслуживания расходомеров с проточной частью придется останавливать процесс и тратить временные и финансовые ресурсы на организацию дополнительных строительно-монтажных работ.

Для таких ситуаций лучше подойдут приборы с погружным сенсором. Их легко устанавливать и извлекать через шаровой кран.

Сертификаты

При установке счетчиков в опасных (Ex) местах датчик должен соответствовать требованиям ТРТС 012 для установки в средах с потенциально опасными газами и быть утвержденного типа.

Основные технологии измерения расхода

Расходомеры нужны для измерения двух сред: жидкости и газа. Первую измеряют в объеме, вторую – в массе. И хотя некоторые технологии могут применяться и для жидкости, и газа, им при этом обязательно требуется компенсация по давлению и температуре и пересчет в массовый расход. Поэтому оптимальным вариантом для обеих сред будет, пожалуй, массовый расходомер. Мы в рамках данной статьи остановимся лишь на расходомерах газа.

Кориолисовые расходомеры

Принцип действия кориолисовых расходомеров основан на колебаниях трубки, в которой поток жидкости вызывает изменение частоты. Значение этой частоты пропорционально массовому расходу. Кориолисовые расходомеры часто используют в задачах коммерческого учета.

Высокоточные приборы, но дорогие и требуют трудоемкой установки.

Перепад давления

Расходомеры, которые работают по перепаду давления, бывают 3-х типов: диафрагмы, трубки Пито и трубы Вентури. Обычно конструкция такого расходомера требует, чтобы среда проходила через две точки и создавала перепад давления, который пропорционален скорости потока. Такой принцип работы можно описать через уравнение Бернулли с некоторыми изменениями.

Приборы данного принципа действия требуют частого техобслуживания, поскольку грязь в потоке среды засоряет отверстия и снижает точность измерения. Плюс такие расходомеры обладают достаточно низким динамическим диапазоном. Но всё это частично компенсируется их механической стойкостью. Проще говоря, они реже ломаются.

Ультразвуковые расходомеры

Разработаны по технологии ультразвукового измерения расхода. Для измерения объемного расхода используют волну и эффект Доплера. В ультразвуковых расходомерах преобразователь излучает ультразвуковой луч в приемный сенсор. Частота передаваемого пучка линейно изменяется частицами или пузырьками в потоке жидкости и газа. Сдвиг частот между передатчиком и приемником используется для генерации сигнала, пропорционального скорости потока.

Эти приборы обладают высокой точностью и широким динамическим диапазоном. Недостатком таких расходомеров является их высокая стоимость и сложностью в настройке по месту эксплуатации.

Оптический метод

Расходомеры с оптическим зондированием основаны на лазерных технологиях и фотодетекторах. Этот метод требует присутствия частиц в потоке газа. Частицы рассеивают световой луч, и измеряется время, которое требуется этим частицам для перехода от одного лазерного луча к другому.

Также, как и ультразвуковые расходомеры, обладают высокой точностью и широким динамическим диапазоном, но бесперебойно работающий датчик стоит дорого.

Термально-массовые расходомеры

Расходомеры с термодисперсионными датчиками обеспечивают непосредственное измерение массового расхода. Два датчика температуры PT1000 в термогильзах расположены в потоке измеряемой среды. Один датчик нагревается, а другой измеряет фактическую температуру процесса. Разница температур между этими датчиками генерирует выходное напряжение, которое может использоваться для прямого измерения массового расхода газа без необходимости использования дополнительных датчиков давления и температуры для компенсации.

Такие приборы обладают высокой точностью, широким динамическим диапазоном, высокой надёжностью. Термально-массовые расходомеры просты в эксплуатации, настройке и монтаже. Они могут быть применимы для самых разных задач, начиная от учёта воздуха или других газов, в том числе технических газов в трубках от 6 мм, заканчивая учётом факельных газов и отходящих дымовых газов в газоходах размером более 5 метров в диаметре.

Калибровка расходомера

Второй по важности вопрос после выбора технологии измерения – калибровка расходомера. Для калибровки используют 2 метода:

прямой, при котором расходомер калибруют для конкретного технологического газа и/или фактических компонентов используемого смешанного газа;

эквивалентный, при котором расходомер калибруют по воздуху, а затем калибровку регулируют с помощью предварительно определенного поправочного коэффициента.

Перед тем, как принять решение о покупке следует уточнить у поставщика, какой метод калибровки он использует. Также важно знать, использует ли он собственную калибровочную лабораторию с испытательными стендами с эталонами высоких разрядов или проводит калибровку по контракту. В этом случае также стоит уточнить, с кем именно работает поставщик.

Особенности установки

Еще одним важным критерием выбора расходомера является расположение точки врезки и требования производителя к установке прибора. Большинство технологий требуют стабильного ламинарного профиля потока. Поэтому расходомер необходимо устанавливать на расстоянии от элементов, искажающих профиль, измеряемом в диаметрах трубы в каждом направлении. Датчики потока потенциально чувствительны к завихрениям воздуха/газа в трубе, а также к перепадам или скачкам давления.

Во многих случаях решить проблему неравномерного потока можно формирователями различных типов. Их устанавливают в трубу, чтобы выпрямить поток прежде, чем он достигнет расходомера.

Термально-массовые расходомеры FCI серии ST100

С точки зрения установки есть расходомеры двух типов: с проточной частью и погружной. Проточные расходомеры устанавливают соосно внутри секции трубы. Погружные – сверху через бобышку или штуцер.

Бывают расходомеры, установить которые можно только одним способом. Например, приборы на основе трубы Вентури должны быть установлены в линию внутри трубы. Для сравнения, термально-массовые расходомеры и измерительные приборы, которые работают по принципу перепада давления, можно установить как в проточную часть, так и погрузить в процесс.

Наконец, важно обратить внимание на то, что некоторые технологии расходомеров основаны на прямом измерении массы. Таким приборам не требуется дополнительная компенсация по давлению и температуре. Для расходомеров, которые основаны на объемных измерениях, нужно дополнительно устанавливать датчики давления и температуры и вычислитель, что напрямую влияет на стоимость проекта.

Требования к обслуживанию

Все расходомеры требуют технического обслуживания. При этом частота обслуживания бывает разная. Это зависит в том числе от типа измеряемой газовой смеси.

Конструкция некоторых расходомеров меньше подвержена загрязнению, и обслуживать ее проще. Например, расходомер с погружным зондом и сальниковыми уплотнениями можно быстро извлечь из трубы без остановки процесса, очистить на месте сжатым воздухом или тряпкой и вернуть в процесс.

Выводы

Контрольный список критериев, которые влияют на выбор расходомера, выглядит так: