Вихревой счетчик воды принцип работы

Обновлено: 25.01.2025

Принцип работы счётчика воды

Принцип работы любого счётчика воды состоит в измерении количества оборотов турбины или крыльчатки, вращение которых осуществляется под воздействием проточной воды. При открытии крана поток попадает в корпус счётчика воды, после чего поступает в так называемую измерительную полость, где на особых опорах вращается крыльчатка, оборудованная магнитами. Когда вода проходит зону вращения крыльчатки, она через специальное отверстие поступает в выходной патрубок.

Количество оборотов крыльчатки пропорционально объёму водяного потока. Вращение же крыльчатки через так называемую магнитную связь передаётся ведомой муфте счётчика воды. Что касается возможности снятия показаний счётчика воды, то оно осуществляется за счёт масштабируемого редуктора. Измеряются показания в кубических метрах. Если требуется создать автоматизированную систему учёта водоснабжения, в которую входит большое количество учётных точек, то надо использовать счётчики воды с импульсным выходом.

Стоит отметить, что счётчики воды делятся на сухоходные, мокроходные, одноструйные и многоструйные. Сухоходные счётчики воды оснащаются измерительным механизмом, которой отделён от среды немагнитной перегородкой. Благодаря этому на таком счётчике воды не образуются различные отложения.

Мокроходные счётчики воды оснащаются измерительным механизмом, погружённым в воду. Поэтому в нашей стране этот тип счётчиков не применяется, что обусловлено плохим качеством воды. Многоструйные же счётчики воды, по сравнению с одноструйными, обладают повышенной надёжностью и высокими метрологическими параметрами. В большинстве случаев их применение более целесообразно.

Выбирая счётчик воды, следует учитывать не только присоединительные размеры трубопровода, куда он будет ставиться, но и температуру среды, измеряемые расходы и давление в системе. Стоит также обратить внимание на такие параметры, как минимальный, переходный и максимальный расход. Самым же главным параметром любого счётчика воды является эксплуатационный расход, при котором прибор сможет нормально работать весь срок службы.

Вихревые расходомеры. Принцип действия, типы, методика поверки, области применения, комплектация.

Вихревой расходомер - это универсальный прибор для измерения расхода газа, пара и жидкости. Его работа основана на эффекте Кармана или вихревой дорожке Кармана.

ЭФФЕКТ КАРМАНА

На схеме показан счетчик, который состоит из корпуса, устанавливаемого в трубопровод, обтекаемого тела, создающего завихрения в измеряемой среде, сенсора, улавливающего эти завихрения и электронного блока, преобразовывающего сигнал сенсора в единицы измерения расхода. Тело обтекания, находящееся внутри потока, создает в потоке завихрения, характеризуемые изменением давления, плотности, температуры. Корпус, тело обтекания, сенсор или сенсоры образуют первичный преобразователь расхода. Усилитель, электронный блок и экран, составляют вторичный преобразователь.

По форме тело обтекания может быть круглое, квадратное, треугольное, трапецевидное или сложной формы. Из-за разницы давлений на передней и задней сторонах тела обтекания, возникающей при движении рабочей среды, на боковых поверхностях тела обтекания образуются завихрения. При этом завихрения начинают образовываться не одновременно, а поочерёдно с одной и с другой стороны. Данный эффект носит имя Теодора фон Кармана, нередко называется «вихревой дорожкой Кармана». От формы тела обтекания зависят метрологические характеристики вихревого расходомера, стабильность и динамический диапазон измерений.

Правило измерения в вихревом приборе основан на утверждении о пропорциональности частоты вихреобразования и скорости потока при определенных значениях числа Рейнольдса. Зная скорость потока измеряемой среды и размер трубопровода, в котором расположен вихревой расходомер, объемный расход можно вычислить по формуле:

Где:
Q – измеряемый расход
Fu - частота возникновения вихрей
Кф – (К-фактор) – объем, приходящийся на 1 вихрь.

ВИДЫ СЕНСОРОВ

В зависимости от метода съема сигнала пульсации давления или вихреобразования выделяют несколько видов сенсоров:

- Пьезоэлектрические датчики изгибающего момента типа «крыло»

Универсальный прибор, устанавливаемый после тела обтекания и выступающий в поток своим чувствительным элементом – крылом (лопаткой). Регулятор преобразует силовое воздействие каждого отдельного вихря на крыло. Поочередные удары вихрей преобразуются в частотный электрический сигнал, который проходит через усилитель в электронный блок расходомера. Вторичный преобразователь переводит аналоговый сигнал в цифровой, обрабатывает его по заложенным алгоритмам, фильтрует и передает на цифровой выход. Одновременно с этим, обработанный цифровой сигнал преобразовывается в аналоговый и передается на токовый и частно-импульсный выходы.

- Пьезоэлектрические датчики пульсации давления

Два датчика пульсации давления расположены за телом обтекания на внутренней поверхности проточной части. Принцип фиксирования частоты вихреобразования также основан на силовом воздействии вихрей на чувствительные элементы. В «ЭМИС-ВИХРЬ» 200» такие датчики используются для работы с высокотемпературными средами до 450 градусов.

- Ультразвуковые датчики вихреакустических расходомеров

В отличие от предыдущих принципов фиксирования частоты вихреобразования, основанных на силовом воздействии на чувствительный элемент, в вихреакустических расходомерах используется принцип наложения частоты вихреобразования на частоту несущего ультразвукового сигнала. За телом обтекания, напротив друг друга, расположены излучатель и приемник акустической волны. На излучатель подается напряжение, которое преобразуется в ультразвуковой сигнал, направленный перпендикулярно потоку и образующимся вихрям от тела обтекания. Проходя через поток и взаимодействуя с вихрями, ультразвуковой сигнал модулируется по фазе и попадает на приемник, на котором преобразуется в электрический сигнал и поступает в электронный блок. Полученный сигнал обрабатывается вторичным преобразователем, из него выделяется полезная частота вихреобразования.

Широкий диапазон измеряемых сред позволяет использовать вихревые расходомеры в различных областях народного хозяйства:

нефтегазовая и нефтеперерабатывающая промышленность;
химическая отрасль;
пищевая промышленность;
нефтехимическая отрасль;
теплоэнергетика;
промышленные предприятия;
ЖКХ;
строительство.

Использование расходомеров в нефтегазовой отрасли

Обзор электроники ЭМИС-ВИХРЬ 200

Существуют разные модификации расходомеров в зависимости от места установки, степени агрессивности измеряемой среды, диаметра трубопровода:

Универсальный вихревой расходомер для измерения жидкостей, пара, газа.
Доступна возможность заказа пищевого исполнения.

Используется для оценки расхода природного газа, воздуха, углекислого газа, паров, агрессивных жидкостей и прочих жидких и газообразных сред в трубопроводах большого диаметра.

Высокотемпературное исполнение для измерения сред с температурой до 450 градусов.

Устанавливается в подземных выработках шахт и рудников с повышенным риском взрывоопасности.

Преобразователи расхода воды высокого давления для систем поддержания пластового давления.

ПРЕИМУЩЕСТВА И ОСОБЕННОСТИ ВИХРЕВЫХ РАСХОДОМЕРОВ:

стабильность измерения при изменении показателей температуры и давления;
надежность и стабильность в работе и простота в управлении;
высокая метрологическая стабильность измерений;
измерения с содержанием газовой фазы до 15%;
широкий динамический диапазон;
низкое энергопотребление допускает их пользование в удаленных районах при двухпроводной схеме подключения;
измерение при высоких давлении и температуре технологического процесса;
возможность метрологической диагностики прибора в процессе эксплуатации без остановки потока;
цифровая фильтрация сигнала;
удаленная передача данных, настройка, поверка и диагностика через Modbus RTU по интерфейсам RS-485, Hart и USB;
фирменное ПО;
при установке необходимы прямые участки не менее 10 Ду (после сужения) и 12 Ду (после колена, тройника, расширения) до и 5 Ду после;
устанавливается только на прямолинейном участке или на восходящем потоке;
невозможность эксплуатации на средах с механическими включениями размером выше среднего;
невозможность применения для высоковязких, сыпучих и неоднородных сред.

МЕТОДИКА ПОВЕРКИ ВИХРЕВОГО РАСХОДОМЕРА:

Интервал между проведением поверки вихревых расходомеров «ЭМИС» – 4 года.
Первичная и последующие поверки регламентированы требованиями ПР 50.2.009. В описании типа средства измерения «ЭМИС»- ВИХРЬ 200» включена и утверждена методика имитационной поверки.

При поверке происходит:

внешний осмотр на отсутствие дефектов и внешних повреждений;
наличие невскрытых пломб;
наличие информации на шильдике прибора;
наличие эксплуатационной документации;
проверка герметичности;
опробование;
определение погрешности расходомера в процессе эксплуатации при стандартных условиях на эталонном стенде.

При имитационной поверке определение погрешности расходомера происходит за счет:

измерения радиусов скругления передней грани тела обтекания;
определения относительной погрешности измерения и преобразования электронным блоком расходомера частоты имитирующего сигнала, подаваемого на его вход от внешнего генератора в выходные сигналы.

Если у вас остались вопросы по работе расходомеров, вы можете задать свой вопрос инженерам компании “ЭМИС”:

Принцип действия электромагнитного расходомера: эксплуатация, поверка, монтаж.

Электромагнитный расходомер – это прибор для измерения расхода различных жидкостей. Он способен работать с агрессивными и неоднородными средами. Главное, чтобы измеряемая жидкость проводила ток, поэтому такого типа датчики не могут вести учет углеводородов, дистиллированной воды и многих неводных растворов.

КАК РАБОТАЕТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР

Принцип основан на законе Фарадея, который гласит, что напряжение, наводимое на любой проводник при его перемещении под прямым углом через магнитное поле, пропорционально скорости этого проводника. То есть, чем быстрее будет происходить перемещение проводника относительно магнитного поля, тем выше будет напряжение.
ЭДС (электродвижущая сила) индукции Е пропорциональна средней скорости потока жидкости V, внутреннему диаметру первичного преобразователя D и магнитной индукции B. Зная значение В и D, можно вычислить значение скорости потока и расхода Q:

Где k- поправочный коэффициент, (вводится при калибровке прибора)

ИЗМЕРЯЕМЫЕ СРЕДЫ. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

корозионно-активных кислот, щелочей и смесей;
сточных и канализационных вод;
неньютоновских жидкостей;
загрязненных жидкостей на металлургических предприятиях.

Данный прибор измерения повсеместно используется для нужд коммунального хозяйства. В частности, его устанавливают в канализационных трубопроводах. Расходомер сточных вод электромагнитного типа работает как в напорных, так и безнапорных трубопроводах.

ВАРИАНТЫ ИСПОЛНЕНИЯ

Счетчик изготавливается из разных материалов, выбор которых зависит от того, какими свойствами обладает измеряемая и окружающая среда. Если она нейтральная, то для электродов выбирают нержавеющую сталь, если агрессивная - электроды делают из титана, тантала, платиноиридиевого и других устойчивых сплавов.
Проточную часть прибора покрывают материалом, препятствующим разряду ионов во время их контакта с металлической трубой. Для неагрессивной жидкости и невысоких температур подходит обычная техническая резина. Если эксплуатация оборудования планируется в агрессивной среде, футеровку исполняют из различных фторопластов или керамики (для абразивных сред).

Возможные материалы футеровки на примере «ЭМИС»-МАГ-270»

ПРЕИМУЩЕСТВА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РАСХОДОМЕРОВ

стабильная работа, поскольку у них нет движущихся деталей;
возможность применения на трубопроводах большого диаметра;
низкий коэффициент сопротивления потоку, что снижает потери давления на измерительном участке;
возможность эксплуатации в широком динамическом диапазоне (1:100) и выше;
работа при минимальных длинах требуемых измерительных участков.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАСХОДА «ЭМИС»-МАГ 270»

В продуктовой линейке компании представлен индукционный счетчик «ЭМИС»-МАГ 270» с широким типоразмерным рядом. Минимальный размер Ду составляет 15 мм, а максимальный – 450 мм.

Устройство электромагнитного расходомера «ЭМИС»-МАГ 270»

Данный прибор учета состоит из первичного преобразователя, электронного преобразователя и встроенного индикатора. Первичный преобразователь устанавливается на трубопровод. Он представляет собой стальной корпус с фланцами, проточная часть которого футеруется различными материалами в зависимости от условий эксплуатации прибора.
Электронный блок крепится на корпусе первичного преобразователя с помощью стойки (в интегральном исполнении). Индикатор с жидкокристаллическим дисплеем отображает основные показатели измерений.
Проточную часть и электронный блок можно устанавливать отдельно друг от друга на определенной дистанции. Такой вариант обычно выбирается при необходимости измерять жидкости с высокой температурой (от 80 до 130°С). Максимальная длина удаления составляет 50 метров.

Монтаж электромагнитного расходомера

Счетчик рассчитан на фланцевый тип монтажа. Также есть вариант исполнения с молочной гайкой - такое соединение востребовано в пищевой промышленности. Наличие гигиенического сертификата позволяет использовать данный прибор в производстве продуктов питания: молока, сахара, пива и т.д.
Установка должна производиться с соблюдением ряда требований. В приведенных ниже рекомендациях можно увидеть, каких ошибок необходимо избегать при монтаже на участках с горизонтальным или вертикальным расположением, при условиях изгиба трубы, на трубах с восходящим потоком жидкости или в случаях, когда отводящий трубопровод расположен на 5 метров ниже измерительного прибора.

Преимущества

способность измерять расход среды с давлением до 32 Мпа;
возможность учитывать большие объемы жидкости при максимальном диаметре проточной части Ду 450;
возможность монтажа на горизонтальных, вертикальных и наклонных участках трубопровода, за счет чего снижаются затраты на проект;
возможность исполнения с рудничной взрывозащитой;
измерение сред с меняющейся плотностью и вязкостью;
поверка электромагнитного расходомера - интервал 4 года.
выходные сигналы:
- импульсный/частотный;
- аналоговый токовый 4-20 мА;
- цифровой сигнал стандарта Modbus RTU;
- цифровой сигнал стандарта HART;
- сигнал тревоги;
индикатор (для отображения объемного расхода и накопленного объема);
наличие сертификата соответствия уровня полноты безопасности SIL2 и свидетельства об одобрении Морским Регистром.

«ЭМИС»-МАГ 270» зарекомендовал себя, как надежный и точный прибор, удобный в обслуживании, не требующий дополнительных затрат. Он успешно применяется, в том числе в теплосчетчиках «ЭМИС»-Эско 2210Т».
Потребители отмечают, что прибор не уступает импортным аналогам, а дополнительным плюсом являются качественная техническая поддержка и сервис.

Электромагнитные расходомеры «ЭМИС» работают на «Антипинском НПЗ», АО «КазАзот», «Челябинском цинковом заводе», на объектах компании «Сибур» и на других предприятиях.

Отметим, что большой выбор типоразмеров позволит решить практически любую задачу по измерению расхода жидкостей в трубопроводах. А качественная техническая поддержка сделает для Вас эксплуатацию приборов учета «ЭМИС» простой и понятной.

Если у вас остались вопросы по работе оборудования, вы можете задать их инженерам компании

Вихревой счетчик воды принцип работы

Расходомер (другие названия - расходомер-счетчик или счетчик) – прибор, предназначенный для определения объема или массы вещества (жидкости или газа), прошедшего по сечению трубы в единицу времени. Они могут иметь различный способ измерения. К наиболее распространённым относят электромагнитные, тахометрические, ультразвуковые, с сужающими устройствами, кориолисовые и вихревые расходомеры. В статье будут рассмотрены расходомеры газа вихревого принципа действия.

Принцип действия вихревого расходомера

Принцип измерения основан на следующем эффекте: если в поток вязкого газа ввести плохообтекаемый предмет, то за ним формируется след, состоящий из цепочки регулярных вихрей (дорожки Кармана). Вихри представляют собой зоны более высокого и низкого давления, а чувствительный элемент преобразует энергию регулярных вихрей в выходной электрический частотный сигнал. Частота следования вихрей, а, следовательно, и частота сигнала пропорциональна объемному расходу в широком диапазоне скоростей и зависит от параметров измеряемой среды (вязкости и плотности газа), геометрических параметров трубопровода и формы тела обтекания. Совокупность свойств среды и геометрических размеров сечения проточной части определяется безразмерной величиной Sh - число Струхаля.

Одна из особенностей принципа действия вихревого расходомера – образование вихрей возможно лишь при скоростях потока не ниже определенной величины. На малых скоростях течение будет ламинарным, и вихреобразования не происходит. Характер течения определяется безразмерной величиной Re - число Рейнольдса. При значениях числа Рейнольдса Re≤1000 поток будет ламинарным, при значениях от 1000 до 2300 переходным, а при Re≥2300 турбулентным.

Установлено, что при значениях числа Рейнольдса от 20 000 до 7 000 000 число Струхаля Sh практически неизменно. Благодаря этому эффекту частота вихрей зависит от скорости потока линейно с постоянным коэффициентом преобразования, который не зависит от вязкости и плотности измеряемого вещества и одинаков для всех типов сред. Это свойство и легло в основу принципа действия вихревых расходомеров.

Область применения вихревых расходомеров

Благодаря своим преимуществам и особенностям принципа действия вихревые расходомеры могут применяться для измерения параметров расхода и дополнительных параметров различных сред, например пар, сжатый воздух, вода, различные промышленные газы (включая природный) и их смеси. Далее рассмотрим по отдельности 3 наиболее популярных вещества, расход которых измеряют вихревыми расходомерами.

Перегретый и насыщенный пар

Особенность данной среды – высокие, близкие к экстремальным параметры давления и температуры. Вместе с полезной средой (паром) по паропроводу перемещаются механические частицы накипи, продуктов коррозии, а также конденсат. В связи с этим реально работать в качестве расходомера в таких условиях способны только вихревые и расходомеры с сужающим устройством. Вихревые расходомеры обладают более высокой точностью и более широким динамическим диапазоном измерений, а более длительный межповерочный интервал позволит сэкономить на эксплуатационных расходах. Расходомеры вихревого принципа действия могут применяться для измерения пара с параметрами:

Температура до 350 С;
Давление до 10 МПа;
Скорость движения 2-70 м/с.

Природный газ

Возможность применения вихревых расходомеров для учета (в том числе коммерческого) природного газа обусловлена сочетанием их преимуществ: возможность обеспечения точности измерений до 1%, наличие методики беспроливной поверки, в том числе без демонтажа датчика с трубопровода, а значит без остановки подачи газа, более длительный межповерочный интервал. Недостатки принципа измерения вихревых расходомеров, например, чувствительность к вибрациям решаются путем применения алгоритмов цифровой обработки сигналов первичных датчиков, спектрального анализа, применением тела обтекания специальной сложной формы, взаимным расположением тела обтекания и сенсоров давления и т.д. В сочетании с высокой надежностью эти преимущества позволяют строить узлы коммерческого учета с существенной экономией затрат денежных средств на эксплуатацию комплекса.

Сжатый воздух

Узлы учета сжатого воздуха устанавливаются чаще всего для оценки энергозатрат на работу какой-либо технологической установки. В потоке сжатого воздуха всегда присутствуют как механические примеси, так и жидкие фракции – влага, масло и т.д. Применение вихревых расходомеров благодаря их надежности и неприхотливости для учета в таких условиях позволяет не устанавливать фильтры, осушители и уловители для очистки измеряемой среды, что снижает общие затраты на внедрение измерительного комплекса и его дальнейшую эксплуатацию.

Промышленные газы с различными параметрами

Отсутствие подвижных элементов в конструкции вихревого расходомера позволяет аттестовать приборы на соответствие уровню взрывозащиты 1ExibIIC, что делает возможным их применение для измерения взрывоопасных газов – кислород, водород, углеводороды и т.д. Также имеется возможность устанавливать расходомеры вихревого принципа действия на узлы учета аммиака, углекислоты и других технологических газов.

Конструкция вихревого счетчика-расходомера

Счетчик-расходомер состоит из проточной части, блока обработки сигналов и микропроцессорного вычислителя. На входе проточной части закреплено тело обтекания. Также в проточной части устанавливаются первичные преобразователи - датчик избыточного давления, датчик температуры и пара пъезодатчиков. Датчик избыточного давления используется тензорезисторного принципа действия и устанавливается перед телом обтекания. Сенсором температуры служит, как правило, термопреобразователь сопротивления и встраивается внутрь тела обтекания, при этом необходимо обеспечить термический контакт с измеряемым веществом. Пъезодатчики устанавливаются за телом обтекания по ходу движения измеряемой среды и служат для преобразования пульсаций давления потока в электрический сигнал.

Сигналы от всех датчиков поступают в блок обработки, где осуществляется преобразование аналоговых сигналов в цифровые с требуемой точностью, их цифровая фильтрация и спектральный анализ. На основании полученной информации измеряются как основные параметры – объемный расход, скорость потока, так и расширенные – массовый расход, температура, давление, плотность. Далее данные передается на блок вычислителя, где они снабжаются метками времени и архивируются. С помощью программного обеспечения верхнего уровня по интерфейсам связи: цифровому, токовая петля, импульсный выход могут быть собраны как архивные данные с требуемым интервалом усреднения, так и текущие значения мгновенного расхода, температуры, давления. Несколько счетчиков, установленных на распределительной сети предприятия, можно объединить в автоматизированную систему и получать оперативную информацию по расходу энергоресурсов различными производственными подразделениями, сводить баланс, получать своевременную информацию об аварийных ситуациях.

Тахометрические расходомеры: турбинные, крыльчатые

Тахометрические расходомеры – это приборы, принцип работы которых основан на измерении скорости вращения оборотов крыльчатки или турбины в потоке среды.

Турбинные расходомеры-счетчики производят измерение объёмного расхода следующим образом: протекающая через первичный преобразователь среда, заставляет вращаться лопасти турбины, при этом скорость вращения прямо пропорциональна расходу.

Принцип действия является общим для турбинных и крыльчатых счетчиков, разница заключается лишь в расположении оси вращения измерительного механизма: у крыльчатки ось находится перпендикулярно движению потока, а у турбины – параллельно потоку жидкости или газа.

Фото 1. Первичный преобразователь крыльчатого расходомера «ЭМИС»-ПЛАСТ 220»

Значение скорости вращения измерительного механизма передается в блок электронного преобразователя, который осуществляет вычисление объемного расхода и формирование выходных сигналов.

Расходомеры для трубопроводов высокого давления

В таких отраслях промышленности, как химическая и нефтедобывающая возникает необходимость измерения объемного расхода жидкости, в том числе агрессивной, в трубопроводах высокого давления. Одним из решений данной задачи учета является применение расходомеров турбинного типа, например, крыльчатых счетчиков жидкости «ЭМИС»-ПЛАСТ 220», для которых предел давления измеряемой среды составляет 42 МПа.

Фото 2 : расходомер «ЭМИС»-ПЛАСТ 220» в стандартном и рудничном исполнении.

Материалы изготовления

Промышленный счетчик воды и других жидкостей «ЭМИС»-ПЛАСТ 220» имеет в своем конструктиве крыльчатку, установленную за специальным щитом, что обеспечивает защиту измерительного механизма от засорения механическими включениями.

Для обеспечения надежной работы крыльчатку изготавливают из коррозионностойкой жаропрочной стали 12Х13, а трущиеся элементы крыльчатки из карбида вольфрама. Корпус счетчика и фланцы в стандартном исполнении изготавливают из углеродистой стали. Если же требуется измерение агрессивных сред, для корпуса и фланцев выбирают нержавеющую сталь, а для крыльчатки – покрытие из фторкаучука.

Фото 3. Материалы изготовления расходомера «ЭМИС»-ПЛАСТ 220».

Необходимо отметить, что в целях предотвращения износа элементов прибора и стабильности его метрологических характеристик рекомендуется установка фильтра для удаления из среды механических включений. Также, если в среде содержатся газовые включения, следует установить перед счетчиком фильтры - газоотделители.

Обеспечение взрывозащиты

Приборы «ЭМИС»-ПЛАСТ 220» имеют вид взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» по ГОСТ 30852.1. с маркировкой по взрывозащите "1ExdIIBТ3/T6 Х".

В рудничном исполнении «РВ» электронный блок размещен во взрывозащищенной коробке, при этом расходомер имеет маркировку взрывозащиты «РВ ExdI Х», что позволяет применять его подземных выработках шахт, рудников и в их наземных строениях, опасных по рудничному газу и горючей пыли. На сегодняшний день данное исполнение нашло массовое применение на единственной в России нефтяной шахте НШПП «Яреганефть» (ООО «ЛУКОЙЛ-Коми»).

Технические характеристики

Диапазон измерения

Необходимо отметить, что счетчик сохраняет работоспособность и обеспечивает нормированную погрешность при расходе среды в пределах номинального диапазона.

Выбор типоразмера счетчика осуществляется в соответствии с реальными значениями расхода в трубопроводе, которые, могут отличаться от проектных. Типоразмер счетчика следует выбирать таким образом, чтобы реальное значение расхода измеряемой среды находилось во второй трети номинального диапазона. Диаметр условного прохода (Ду) счетчика должен быть равным или меньше условного диаметра трубопровода.

Особенности и преимущества

Расходомер имеет автономный источник питания, что позволяет эксплуатировать его в местах без гарантированного электроснабжения;
Широкий динамический диапазон;
Съёмный индикатор, позволяющий осуществлять профилактические работы без демонтажа проточной части расходомера;
Отсутствие необходимости настройки под измеряемую среду и условия применения;
Наличие взрывозащищенного исполнения, в том числе рудничного;
Возможность беспроводной передачи данных по стандарту LoRaWAN.

Автономный источник питания расходомера и беспроводная передача данных.

Более подробно остановимся на таком преимуществе прибора «ЭМИС»-ПЛАСТ 220» как возможность автономной работы. В качестве основного источника питания применяется встроенный электрохимический элемент типа LS26500 напряжением 3,6 В.

При автономной работе расходомер осуществляет подсчет объема и расхода среды и выводит полученные значения на индикатор. Для генерации выходных сигналов необходимо подключить внешнее питание напряжением 24 В либо использовать модем LoRaWAN.

Модем LoRaWAN подключается к электронному блоку «ЭМИС»-ПЛАСТ 220» по интерфейсу RS-485, при этом питание электронного блока «ЭМИС»-ПЛАСТ 220» осуществляется от встроенной в LoRaWAN-модем батареи. При опрашивании прибора 1 раз в час расчетный срок автономной работы составляет 3 года без замены батареи. Данная технология автономной работы и беспроводной передачи данных была испытана в ноябре 2020 года и в настоящее время доступна к заказу.

Опыт применения

Преимущественно, заказчиками прибора «ЭМИС»-ПЛАСТ 220» являются нефтедобывающие компании, использующие счетчик турбинного типа «ЭМИС»-ПЛАСТ 220» в системах ППД для измерения пластовых вод на скважинах с высоким давлением среды, а также в тех случаях, когда требуется возможность автономного питания прибора.

В настоящее время «ЭМИС»-ПЛАСТ 220» успешно эксплуатируется на объектах нефтедобычи ПАО «Газпром», ПАО «Лукойл», ПАО НК «Роснефть» и других.

Отзыв: Расходомеры «ЭМИС»-Пласт» были смонтированы в количестве 20 шт. на следующих скважинах ППД (поддержание пластового давления) Гремихинского н.м. ОАО "Удмуртнефть". Данные приборы работают на открытом воздухе. Метрологические характеристики расходомеров соответствуют заявленным».

Отзыв: «В 2010 году были закуплены приборы учета закачиваемой в пласт воды «ЭМИС-ПЛАСТ» в количестве 4 штук. Приборы зарекомендовали себя с положительной стороны, поэтому в 2011 году было принято решение закупить еще 4 таких счетчика. Важное достоинство данных расходомеров – возможность работы от встроенного источника питания без внешнего энергоснабжения. Приборы надежные в плане механического исполнения и электронных элементов. Оснащены встроенными дисплеями, что позволяет оперативно по месту видеть информацию о прохождении жидкости через проточную часть. Дополнительно снимается частотный сигнал на контроллеры для архивации данных и при необходимости передачи на верхний уровень АСУ ТП». ООО «УралОйл».

Фото 4. Расходомеры «ЭМИС»-ПЛАСТ 220» на объекте ОАО «Казахмыс Петролеум», Республика Казахстан. Задача: учет нефти, разливаемой в цистерны

Отметим, что в продуктовой линейке ЗАО «ЭМИС», наряду с крыльчатым счетчиком «ЭМИС»-ПЛАСТ 220», представлен вихревой расходомер «ЭМИС»-ВИХРЬ 200 ППД» в двух вариантах исполнений: с датчиком изгибающего момента и ультразвуковыми датчиками съема вихреобразования, также предназначенный для эксплуатации в системах поддержания пластового давления. С техническими характеристиками возможно ознакомиться в разделе «продукция».

Если у вас остались вопросы по работе расходомеров, вы можете задать свой вопрос инженерам компании “ЭМИС”:

Вихревые расходомеры: принцип работы, применение

Современные вихревые расходомеры превосходят по характеристикам и возможностям своих предшественников, которые использовали большие тела обтекания, блокирующие 43% площади поперечного сечения трубы. В конструкции современных ультразвуковых расходомеров используются тела обтекания малого диаметра для получения большей амплитуды перемещения. В результате этого, значительно улучшены характеристики потери давления в системе и динамический диапазон прибора.

Содержание статьи

Назначение и области применения

Вихревые расходомеры-счетчики предназначены для измерения объемного и массового расхода жидкостей, газов и пара. Расходомеры состоят из блока электроники и первичного преобразователя. Блок выполнен в виде цилиндрического корпуса с отсеками для смотрового окна и разъемов. На корпусе расположены кабельные вводы и переходник для преобразователя. Применяются расходомеры для измерения и учёта расхода веществ технологических процессов в промышленности и коммунальном хозяйстве.

Идеально подходит для сред с высокой температурой и высокой скоростью пара
Производство энергии — паровые установки
Промышленное применение — установки ОВКВ, региональное управление энергопотреблением
Коммерческое применение — управление энергопотреблением зданий, студенческих городков и сооружений
Нефтегазовая промышленность — распределение природного газа
Нефтехимическая промышленность — массовая балансировка, подогрев технологических реакций

Правильный выбор датчиков напрямую влияет на финальный результат производственного круговорота, поэтому электронные расходомеры являются одним из важнейших звеньев цепи технического процесса. Вихревые расходомеры – это одни из самых востребованных на отечественном рынке приборов для учёта расхода веществ. Свою популярность они заслужили благодаря надёжности, простоте в эксплуатации, высокой точности измерений и, что немаловажно, своей доступности. История вихревых расходомеров начинается в 60х годах двадцатого века, но современные датчики сделали огромный шаг вперёд по сравнению со своими предками.

Что же такое вихревой расходомер и какой принцип действия к содержанию

Простой пример эффекта образования вихрей – это флаг, волнующийся на ветру из-за завихрений, которые создаются движением воздуха, обтекающего флагшток. Поток измеряемого вещества проходя по внутреннему сечению арматуры расходомера, встречает на своём пути препятствие - тело обтекания, установленное в расходомере, проходя через него, увеличивает скорость, уменьшая давление. Таким образом, после преодоления препятствия создаются завихрения, называемые вихревой дорожкой Кармана. Ультразвуковой луч, генерируемый прибором, проходит через поток вихрей ниже по течению от тела обтекания. При прохождении вихрей несущая ультразвукового сигнала изменяется.

Это изменение несущей доступно для измерения и смещается пропорционально количеству образовавшихся вихрей. Цифровая обработка сигналов позволяет определить число вихрей. Эта величина преобразуется в скорость потока. Программа преобразует скорость в объемный расход в единицах измерения, выбранных оператором. В вихревых расходомерах компании используется самые маленькие тела обтекания среди расходомеров такого типа, которые обеспечивают высокую чувствительность, исключительную работоспособность при очень низких расходах. Большой динамический диапазон и низкие потери давления. При использовании встроенного термометра сопротивления и внешнего датчика давления программное обеспечение расходомера позволит скомпенсировать изменения давления и температуры для точного измерения массового расхода (расходомеры газов).

Для усиления выходного сигнала в некоторых расходомерах устанавливают несколько обтекаемых тел. Сами же тела могут иметь различные формы, например, треугольную или круглую. Одним из важнейших достоинств такого типа расходомеров является отсутствие каких-либо движущихся частей, что несомненно оказывает положительное влияние на срок службы прибора. Это одни из самых долговечных и неприхотливых приборов.

Подтипы вихревых расходомеров к содержанию

Все вихревые расходомеры можно разделить на три группы по типу преобразователей.

Вихревые расходомеры с обтекаемым телом – поток вещества огибает тело обтекания, установленное в трубопроводе, меняется траектория движения и увеличивается скорость струй, создаются завихрения, уменьшается давление в трубе. За миделевым сечением тела скорость снижается, а давление увеличивается. На передней стороне тела обтекания образуется повышенное давление, на задней стороне — пониженное. Образование вихрей с обеих сторон происходит поочередно. За обтекаемым телом образуется вихревая дорожка Кармана.
Вихревые расходомеры с прецессией воронкообразного вихря – принцип действия заключается в том, что поток закручивается перед попаданием в более широкую часть трубы, вызывая пульсации давления. В качестве преобразователя сигнала обычно служат пьезоэлементы.
Вихревые расходомеры с осциллирующей струей – в подобного рода расходомерах пульсации давления создаются специальной конструкцией самого датчика, благодаря которой струя измеряемого вещества вытекает из специально предусмотренного отверстия в корпусе расходомера и создаёт пульсации давления.

Плюсы и минусы вихревых расходомеров к содержанию

Подводя итог стоит отметить плюсы и минусы вихревых расходомеров, тезисно обобщим всё о расходомеров этого типа. Вихревые расходомеры применяются для измерения объёмного и массового расхода любых жидких и газообразных сред. Приборы хорошо справляются со своими обязанностями при температурах среды до 500 градусов Цельсия и давлении до 30Мпа. Это универсальные по всем своим параметрам расходомеры, подходящие практически для любого промышленного предприятия, где нужен точный учёт расхода жидких и газообразных веществ от воды до углеводородов.

Плюсы

К положительным моментам стоит отнести: высокую стабильность показаний, точность измерений, простоту в эксплуатации, нечувствительность к загрязнениям, отсутствие подвижных частей, охватывает практически весь спектр веществ - сред измерения.

Минусы

Ну и недостатками данный прибор не обделён: обладает большой чувствительностью к вибрациям, так же при измерениях требуется значительная скорость потока, ограничение по диаметру труб не более 300мм и менее 150мм и отмечаются просадки по давлению.

Принцип действия, область применения, преимущества и недостатки вихревых и ультразвуковых счетчиков воды

Принцип работы вихревых счетчиков расхода воды станет понятным любому человеку, который знаком с общим курсом физики. Обтекая препятствия, газ или поток жидкости создают завихрения, вызывающие перепады давления на поверхностях обтекаемого твердого тела. Частота таких перепадов прямо пропорциональна объему расхода газа/жидкости и скорости их потока. На преобразовании в цифровой или аналоговый сигнал количества перепадов и основывается принцип работы всех вихревых счетчиков, которые применяются для измерения расхода не только маловязких жидкостей и воды, но и газов и пара. К преимуществам таких счетчиков можно отнести стабильные показания расхода во времени, простоту поверки, которая осуществляется проверкой геометрических размеров тела обтекания, и малую загрязняемость при любой воде. Недостатков у приборов такого типа совсем немного:

износ тела обтекания при наличии различных абразивных частиц в воде;
срок эксплуатации от 8 до 12 лет.

В ультразвуковых счетных приборах используется разность временных интервалов при проходе ультразвука против и вдоль измеряемого потока, эффект Доплера, который регистрирует изменение в длине волны ультразвукового сигнала, зависящее от скорости распространения и направления среды, а также время прохождения жидкости между зондирующими каналами, расположенными последовательно. Такое разнообразие учета расхода дает возможность решать различные инженерные задачи. Измеряемой средой могут быть не только чистые жидкости, вода и пульпы, но и стоки/грязные жидкости, которые содержат в себе различные абразивные вещества. Важнейшими преимуществами агрегатов такого типа являются простота конструкции, возможность точного измерения вне зависимости от химических и физических свойств измеряемой среды, простота поверки, сверхточная работа даже установки без фильтров, автономное питание и долгий эксплуатационный срок (до 25 лет).

Вихревой расходомер газа и пара

Вихревой расходомер — это стандартный расходомер, в основе работы которого лежит измерение скорости движения потока. Этим расходомерами можно измерять расход потока таких сред, как пар или газ с твердыми частицами во взвешенном состоянии. В конструкции вихревых расходомеров отсутствуют подшипники или двигающиеся рабочие детали, которые могут повреждаться из-за попадания твердых частиц.

Схема вихревого расходомера

Рекомендуем разобраться с тем, что такое объемный расход и изучить каталог приборов для измерения расхода.

Принцип работы вихревого расходомера

Как не трудно догадаться, название вихревой расходомер происходит от слова вихрь. Вихревое движение или движение с завихрениями возникает тогда, когда на пути движущегося потока помещают какой-либо объект. То, как часто формируются завихрения зависит непосредственно от скорости потока. Другими словами, чем выше скорость потока движущейся среды, тем больше количество завихрений, формирующихся за определенный промежуток времени.

Пример потока с завихрениями

Для того, чтобы получить завихрения, в центре расходомера помещают плохообтекаемый предмет, называемый турбулизатором потока. Форма типовых турбулизаторов потока обычно треугольная.

Поток обходит острые выступы турбулизатора, формируя завихрения. Область низкого давления, образующаяся в центре каждого завихрения, способствует дальнейшему созданию силового напряжения, воспринимаемого турбулизатором. До формирования первого завихрения давление по обе стороны турбулизатора одинаково, но в результате формирования завихрения с одной стороны турбулизатора образуется область низкого давления, а наличие областей низкого и высокого давления в месте установки турбулизатора приводит к появлению режима перепада давления. В результате режима перепада давления турбулизатор потока оказывается под воздействием силового напряжения то с одной, то с другой стороны, в соответствии с переменной последовательностью формирования завихрений. Другими словами, нагрузка или напряжение воспринимается турбулизатором потока то с одной, то, с другой стороны.

Переменное чередование завихрений

В вихревом расходомере имеются датчики, которые реагируют на это напряжение, считывая любое отклонение турбулизатора в результате воздействия завихрений. Выходной сигнал датчиков — это сигнал небольшого напряжения, который представляет собой частоту формирования завихрений, чья величина прямо пропорциональна расходу потока. Сигнал напряжения передается на другое устройство со стрелкой или каким-либо другим визуальным индикатором, который выдает показания расхода потока жидкости, газа или пара, проходящих через расходомер.

Читайте также: