Как подобрать расходомер под среду, диаметр и условия линии

Расходомер ставят в линию, чтобы знать количество прошедшей среды — воды, пара, сжатого воздуха, топлива, химического реагента или пищевого продукта. От датчика давления или уровня он отличается тем, что измеряет не состояние в точке, а поток через сечение, и поэтому зависит от монтажа сильнее любого другого прибора линии. Оборудование собрано в разделе уровнемеры и расходомеры, вся группа приборов измерения — в разделе измерительные приборы.

В разделе представлены электромагнитные, массовые, вихревые, ультразвуковые и тепловые расходомеры, а также механические приборы переменного перепада и датчики расхода для коротких линий. Ниже разобрано, чем принципы различаются по применимости, какие параметры задаются при заказе и что проверяется по месту установки.

Какие принципы измерения применяются

• Электромагнитные. Endress+Hauser Promag W, P и H, Yokogawa ADMAG AXG и AXR, KROHNE OPTIFLUX 6100C, Chongqing Chuanyi VFD. Работают с электропроводными жидкостями — водой, щелочами, кислотами, пульпой. Не создают сопротивления потоку, допускают работу с загрязнённой средой.
• Массовые кориолисовы. Endress+Hauser Promass и Dosimass, KROHNE Optimass 1000, Micro Motion ряда F. Измеряют массу напрямую, независимо от плотности и вязкости. Применяются на дозировании, учёте топлива и в пищевых линиях, где нужен гигиеничный корпус.
• Вихревые. Endress+Hauser Prowirl D 200, Yokogawa DY100. Применяются на паре, газе и жидкости с малой вязкостью. Требуют устойчивого потока и прямых участков до и после прибора.
• Ультразвуковые. KROHNE OPTISONIC 3400, Siemens SITRANS FUS060. Не вносят сопротивления и подходят для больших диаметров и неэлектропроводных жидкостей. Накладные исполнения монтируются без врезки в трубопровод.
• Тепловые массовые для газа. Homkom HKKL на диаметры от DN40 до DN200 с диапазонами от 0,5–50 до 12–3500 нормальных кубометров в час, FCI ST51, ifm SD8000. Основное применение — учёт сжатого воздуха и технических газов.
• Переменного перепада и механические. Eletta ряда D2, S2 и S25, Piusi для топлива, NuFlo MC-II Plus. Применяются там, где достаточно умеренной точности, а цена и простота обслуживания важнее.
• Датчики расхода для коротких линий. Bürkert S055 и Type 8081, ifm SM8100. Это компактные приборы контроля протока, которые ставят в обвязку машины, а не на узел учёта.

Что определяет выбор принципа измерения

• Электропроводность среды. Электромагнитный расходомер работает только с проводящей жидкостью. Для масла, растворителя или дистиллята берут массовый, вихревой или ультразвуковой прибор.
• Агрегатное состояние. На паре и газе электромагнитный принцип не применяется: для пара берут вихревой, для технических газов — тепловой массовый или вихревой.
• Нужна масса или объём. Если расчёт ведётся в килограммах и тоннах, а плотность среды меняется с температурой, берут массовый кориолисов прибор: пересчёт объёма в массу через плотность в этом случае даёт ошибку.
• Загрязнённость и твёрдые включения. Электромагнитный и ультразвуковой приборы терпимы к ним, вихревой и механический — нет.
• Допустимая потеря давления. Механический прибор и расходомер переменного перепада создают сопротивление потоку. Там, где напора в линии мало, берут безнапорные принципы.
• Диаметр трубопровода. На больших диаметрах врезной прибор дорожает быстро, и накладное ультразвуковое исполнение оказывается дешевле.
• Требование к гигиене. Для пищевых и фармацевтических линий берут исполнения с гигиеничным присоединением и соответствующей отделкой поверхностей.

Чем принципы различаются по применимости

Какие параметры задаются при заказе

• Номинальный диаметр и присоединение. В каталоге представлены исполнения от DN 15 до DN 250 с фланцевым присоединением по ANSI и DIN, а также гигиеничные и резьбовые варианты.
• Диапазон расхода. Задаётся не одной цифрой, а минимумом и максимумом: приборы ряда Homkom, например, рассчитаны на 0,5–50 нормальных кубометров в час при DN40 и на 12–3500 при DN200.
• Материалы, соприкасающиеся со средой. У электромагнитных приборов это внутренняя облицовка и электроды — в каталоге встречаются исполнения с облицовкой PFA и электродами из нержавеющей стали.
• Давление и температура среды, а также температура окружающего воздуха в месте установки.
• Выходной сигнал и протокол. В представленных позициях это 4–20 мА с наложенным цифровым обменом HART и Modbus по линии RS-485.
• Питание. Встречаются исполнения на 24 В постоянного напряжения и на 100–240 В переменного или постоянного.
• Компактное или раздельное исполнение. В компактном преобразователь стоит на датчике, в раздельном выносится в удобное место — так делают при высокой температуре, вибрации или затруднённом доступе.
• Дисплей. Часть исполнений поставляется без индикации, показания читаются только в системе управления.
• Исполнение по взрывозащите, если прибор ставится в соответствующей зоне.

Что проверяется по месту установки

• Прямые участки до и после прибора. Вихревой и ультразвуковой приборы требуют их обязательно, электромагнитный — в меньшей степени. Отвод или задвижка сразу перед датчиком искажает показания.
• Заполнение трубы. Электромагнитный и ультразвуковой приборы измеряют верно только в полностью заполненном сечении, поэтому их не ставят в верхней точке контура.
• Направление потока. У большинства исполнений оно задано конструкцией и отмечено на корпусе.
• Положение прибора. Для исключения скопления газа и осадка выбирают вертикальный участок с движением среды снизу вверх либо горизонтальный с подъёмом электродов в плоскость оси.
• Вибрация. Кориолисов прибор чувствителен к вибрации обвязки, и под него предусматривают жёсткое закрепление трубопровода.
• Доступ для обслуживания и место для выноса преобразователя в раздельном исполнении.

Как показания попадают в систему управления

• Токовый сигнал 4–20 мА заводится в модуль аналогового ввода контроллера — разделы модули ввода-вывода и контроллеры.
• Цифровой обмен по Modbus и линии RS-485 собирается шлюзом или модулем связи — раздел модули связи и шлюзы.
• Во взрывоопасной зоне между прибором и контроллером ставится барьер — раздел барьеры искрозащиты.
• Если сигнал нужно согласовать по уровню или развязать, применяют преобразователь — раздел измерительные преобразователи.
• Отображение накопленного количества и мгновенного расхода выводится на панель оператора — раздел панели оператора HMI.
• Питание приборов 24 В собирается от блока в шкафу — раздел промышленные блоки питания.
• Линии связи и питания прокладываются экранированным кабелем — раздел кабели и провода.

Что заказывают вместе с расходомером

• Монтажный комплект под конкретное исполнение — для накладных ультразвуковых приборов это обязательная позиция.
• Датчики давления и температуры, если расход пересчитывается к нормальным условиям — разделы датчики давления и датчики температуры.
• Уровнемер или сигнализатор уровня, если на том же узле контролируется резервуар — в том же разделе уровнемеры и расходомеры.
• Контрольно-измерительная арматура и вспомогательные датчики узла — раздел КИП и датчики.
• Клеммники и маркировка для разделки сигнальных линий в шкафу — раздел клеммы и клеммные блоки.

Частые вопросы

Почему электромагнитный расходомер не ставят на сжатый воздух? Принцип измерения основан на движении электропроводной среды в магнитном поле. Газ ток не проводит, сигнала на электродах не возникает. Для сжатого воздуха берут тепловой массовый или вихревой прибор.

Чем массовый расходомер лучше объёмного? Он измеряет массу напрямую и не требует знать плотность. Объёмный прибор при изменении температуры и давления среды даёт расхождение, которое приходится компенсировать отдельными датчиками и расчётом в контроллере.

Сколько прямых участков нужно оставить? Это зависит от принципа и исполнения и указывается в документации на конкретную позицию. При подборе этот вопрос решается до закупки: если места в обвязке нет, принцип измерения меняют на менее требовательный.

Можно ли поставить прибор без врезки в трубопровод? Да, для этого применяют накладные ультразвуковые исполнения. Они требуют подготовленной поверхности трубы и известной толщины стенки, а точность у них ниже, чем у врезного прибора.

Нужен ли дисплей на приборе? Если показания читаются только в системе управления, исполнение без индикации дешевле. Дисплей оставляют там, где прибор обходят по месту и показания нужны без доступа к панели оператора.

Что прислать для подбора? Среду и её параметры, диаметр и материал трубопровода, тип присоединения, минимальный и максимальный расход, давление и температуру, требуемую точность, нужный выходной сигнал и протокол, напряжение питания, место установки с указанием прямых участков и требование по взрывозащите.

Что мы делаем

Подбираем принцип измерения под среду и условия линии, считаем диапазон по минимальному и максимальному расходу, проверяем присоединение, материалы и прямые участки, согласуем выходной сигнал со входом контроллера, подбираем барьеры и блоки питания, называем сроки поставки. Разделы — уровнемеры и расходомеры, измерительные приборы, КИП и датчики и измерительные преобразователи. Подбор аппаратуры и наладка — подбор датчиков и аппаратуры шкафа и программирование и наладка, поставка отсутствующих позиций — поставка компонентов под заказ.

Пришлите параметры среды и схему узла на prom@tkasiatorg.ru — подберём принцип измерения и исполнение, проверим условия монтажа и посчитаем комплект с преобразователями и питанием.