La portata è un parametro di controllo di processo comunemente utilizzato nei processi di produzione industriale. Attualmente, sul mercato sono disponibili circa più di 100 diversi misuratori di portata. Come possono gli utenti scegliere prodotti con prestazioni e prezzo più elevati? Oggi, vi aiuteremo a comprendere le caratteristiche prestazionali dei misuratori di portata.
Confronto tra diversi misuratori di portata
Tipo di pressione differenziale
La tecnologia di misura della pressione differenziale è attualmente il metodo di misura della portata più utilizzato, in grado di misurare la portata di fluidi monofase e fluidi ad alta temperatura e alta pressione in diverse condizioni di esercizio. Negli anni '70, questa tecnologia rappresentava l'80% della quota di mercato. Il misuratore di portata a pressione differenziale è generalmente composto da due parti: un dispositivo di strozzamento e un trasmettitore. Dispositivi di strozzamento, piastre di orifizio comuni, ugelli, tubi di Pitot, tubi a velocità uniforme, ecc. La funzione del dispositivo di strozzamento è quella di restringere il fluido in movimento e di distinguere tra il suo flusso a monte e quello a valle. Tra i vari dispositivi di strozzamento, la piastra di orifizio è la più comunemente utilizzata grazie alla sua struttura semplice e alla facilità di installazione. Tuttavia, presenta requisiti rigorosi sulle dimensioni di processo. Purché sia elaborato e installato in conformità con le specifiche e i requisiti, la misura della portata può essere eseguita entro l'intervallo di incertezza dopo la qualificazione dell'ispezione e non è richiesta la verifica effettiva del liquido.
Tutti i dispositivi di strozzamento presentano una perdita di pressione non recuperabile. La perdita di pressione maggiore si verifica nell'orifizio a spigoli vivi, che rappresenta il 25%-40% della differenza massima dello strumento. La perdita di pressione del tubo di Pitot è molto piccola e può essere trascurata, ma è molto sensibile alle variazioni del profilo del fluido.
Tipo di area variabile
Un tipico rappresentante di questo tipo di misuratore di portata è il rotametro. Il suo principale vantaggio è che è diretto e non richiede alimentazione esterna per la misurazione in loco.
I rotametri si dividono in rotametri in vetro e rotametri a tubo metallico in base alla fabbricazione e ai materiali. Il misuratore di portata a rotore in vetro ha una struttura semplice, la posizione del rotore è chiaramente visibile ed è facile da leggere. Viene utilizzato principalmente per temperature e pressioni normali, fluidi trasparenti e corrosivi, come aria, gas, argon, ecc. I rotametri a tubo metallico sono generalmente dotati di indicatori di collegamento magnetico, utilizzati in situazioni di alta temperatura e alta pressione, e possono trasmettere segnali standard da utilizzare con registratori, ecc., per misurare la portata cumulativa.
Attualmente, sul mercato è disponibile un misuratore di portata verticale ad area variabile con testa conica a molla caricata. Non è dotato di condensatore e camera di accumulo. Ha un intervallo di misura di 100:1 e un'uscita lineare, ideale per la misurazione del vapore.
Oscillante
Il misuratore di portata a vortice è un tipico esempio di misuratore di portata oscillante. Consiste nel posizionare un oggetto non aerodinamico nella direzione di scorrimento del fluido, e il fluido forma due file di vortici regolari e asimmetrici dietro l'oggetto. La frequenza del treno di vortici è proporzionale alla velocità del flusso.
Le caratteristiche di questo metodo di misurazione sono l'assenza di parti mobili nella tubazione, la ripetibilità delle letture, l'elevata affidabilità, la lunga durata, l'ampio intervallo di misura lineare, la pressoché inalterabilità alle variazioni di temperatura, pressione, densità, viscosità, ecc. e la bassa perdita di carico. Elevata precisione (circa 0,5%-1%). La temperatura di esercizio può superare i 300 °C e la pressione di esercizio può superare i 30 MPa. Tuttavia, la distribuzione della velocità del fluido e il flusso pulsante influiranno sulla precisione della misurazione.
Diversi mezzi possono utilizzare diverse tecnologie di rilevamento dei vortici. Per il vapore, si possono utilizzare dischi vibranti o cristalli piezoelettrici. Per l'aria, si possono utilizzare sensori termici o a ultrasuoni. Per l'acqua, sono applicabili quasi tutte le tecnologie di rilevamento. Come le piastre a orifizio, anche il coefficiente di flusso del misuratore di portata stradale è determinato da un insieme di dimensioni.
Elettromagnetico
Questo tipo di misuratore di portata utilizza l'intensità della tensione indotta generata quando il flusso conduttivo attraversa il campo magnetico per rilevare il flusso. Pertanto, è adatto solo per fluidi conduttivi. Teoricamente, questo metodo non è influenzato da temperatura, pressione, densità e viscosità del fluido, il rapporto di portata può raggiungere 100:1, la precisione è di circa lo 0,5%, il diametro del tubo applicabile è compreso tra 2 mm e 3 m ed è ampiamente utilizzato nella misurazione della portata di acqua e fango, cellulosa o fluidi corrosivi.
A causa del segnale debole, ilmisuratore di portata elettromagneticoLa tensione di alimentazione è solitamente di soli 2,5-8 mV a fondo scala e la portata è molto ridotta, solo pochi millivolt, il che la rende suscettibile alle interferenze esterne. Pertanto, è necessario che l'alloggiamento del trasmettitore, il filo schermato, il condotto di misura e i tubi a entrambe le estremità del trasmettitore siano collegati a terra e che sia presente un punto di messa a terra separato. Non collegare mai alla terra pubblica di motori, elettrodomestici, ecc.
Tipo ultrasonico
I tipi più comuni di misuratori di portata sono i misuratori di portata Doppler e i misuratori di portata a differenza di tempo. Il misuratore di portata Doppler rileva la portata in base alla variazione di frequenza delle onde sonore riflesse dal bersaglio in movimento nel fluido misurato. Questo metodo è adatto per la misurazione di fluidi ad alta velocità. Non è adatto per la misurazione di fluidi a bassa velocità, la precisione è bassa e la parete interna del tubo deve essere molto liscia, ma il suo circuito è semplice.
Il misuratore di portata a differenza di tempo misura la portata in base alla differenza di tempo tra la propagazione in avanti e all'indietro delle onde ultrasoniche nel fluido di iniezione. Poiché l'entità della differenza di tempo è ridotta, per garantire la precisione della misurazione, i requisiti per il circuito elettronico sono elevati e il costo del misuratore aumenta di conseguenza. Il misuratore di portata a differenza di tempo è generalmente adatto per liquidi a flusso laminare puro con campo di velocità di flusso uniforme. Per liquidi turbolenti, è possibile utilizzare misuratori di portata a differenza di tempo multi-raggio.
Rettangolo della quantità di moto
Questo tipo di misuratore di portata si basa sul principio di conservazione del momento della quantità di moto. Il fluido urta la parte rotante per farla ruotare, e la velocità della parte rotante è proporzionale alla portata. Si utilizzano quindi metodi come il magnetismo, l'ottica e il conteggio meccanico per convertire la velocità in un segnale elettrico e calcolare la portata.
Il misuratore di portata a turbina è il tipo più ampiamente utilizzato e ad alta precisione di questo tipo di strumento. È adatto per gas e liquidi, ma presenta una struttura leggermente diversa. Per i gas, l'angolo della girante è piccolo e il numero di pale è elevato. La precisione del misuratore di portata a turbina può raggiungere lo 0,2%-0,5% e può raggiungere lo 0,1% in un intervallo ristretto, con un rapporto di riduzione di 10:1. La perdita di carico è ridotta e la resistenza alla pressione è elevata, ma presenta determinati requisiti sulla pulizia del fluido ed è facilmente influenzato dalla densità e dalla viscosità del fluido. Minore è il diametro del foro, maggiore è l'impatto. Come per la piastra di foratura, assicurarsi che ci sia sufficiente spazio prima e dopo il punto di installazione. Sezione di tubo dritta per evitare la rotazione del fluido e modificare l'angolo di azione sulla pala.
spostamento positivo
Il principio di funzionamento di questo tipo di strumento si basa sul movimento preciso di una quantità fissa di fluido a ogni giro del corpo rotante. Il design dello strumento è diverso, come il misuratore di portata a ingranaggi ovali, il misuratore di portata a pistone rotante, il misuratore di portata a raschiatore e così via. Il range del misuratore di portata a ingranaggi ovali è relativamente ampio, che può raggiungere 20:1, e la precisione è elevata, ma l'ingranaggio mobile è facile da bloccare a causa delle impurità presenti nel fluido. La portata unitaria del misuratore di portata a pistone rotante è elevata, ma per motivi strutturali il volume di perdita è relativamente elevato. Elevata precisione. Il misuratore di portata a spostamento positivo è sostanzialmente indipendente dalla viscosità del fluido ed è adatto a fluidi come grasso e acqua, ma non adatto a fluidi come vapore e aria.
Ciascuno dei misuratori di portata sopra menzionati ha i suoi vantaggi e svantaggi, ma anche se si tratta dello stesso tipo di misuratore, i prodotti forniti da diversi produttori hanno prestazioni strutturali diverse.
Data di pubblicazione: 15-12-2021