Вимірювач масової витрати стисненого повітря

Що таке масовий витратомір стисненого повітря?

Масовий витратомір стисненого повітря, простими словами, – це прилад, який безпосередньо вимірює «скільки кілограмів повітря проходить через трубопровід» з одиницями вимірювання витрати, такими як кг/год, т/год. Він не схожий на традиційні вихрові витратоміри або діафрагмові витратоміри, які вимірюють «об'ємний потік» (м3/год). Це значно варіюється в системах стисненого повітря, оскільки об'єм стисненого повітря різко змінюється залежно від тиску та температури, але маса залишається постійною. Наприклад, «кубічні метри (м3)», споживані одним і тим самим пристроєм під різним тиском, можуть відрізнятися в кілька разів, але «кілограми (кг)», які є масовою витратою, в основному стабільні. Отже, в ситуаціях, коли коливання тиску є поширеними в стисненому повітрі, вимірювання за допомогою масової витрати дійсно відображає фактичне споживання енергії та використання.

Чому вимірювання витрати стисненого повітря завжди неточне?

Найпоширеніші причини неточних вимірювань у системах стисненого повітря такі. По-перше, це коливання тиску та температури. Багато об'єктів встановлюють манометр лише на виході витратоміра, ігноруючи зміни щільності, спричинені змінами тиску вище за течією, особливо в системах, де кілька повітряних компресорів підключені паралельно або часто завантажуються та розвантажуються. Вплив температури не менш важливий, оскільки показання внутрішніх та зовнішніх трубопроводів можуть відрізнятися більш ніж на 10% влітку та взимку.

Далі йде турбулентність у трубопроводі. Найпоширенішою проблемою на місці є встановлення витратомірів стисненого повітря одразу після колін, клапанів або редукторів. Після проходження через ці компоненти повітря генеруватиме сильні вихори, що вимагає достатньо довгої прямої ділянки труби (зазвичай в 10 разів більшої за діаметр труби вище за течією та в 5 разів більшої за діаметр труби нижче за течією) для відновлення плавного потоку. Багато заводів встановлюють датчики витрати повітря за кілька метрів від виходу повітряного компресора, щоб заощадити час, але показники різко стрибають.
Крім того, утворюється конденсат та масляний туман. Стиснене повітря неминуче містить олію та воду, і якщо ці домішки потрапляють на датчик, особливо на зонд теплового витратоміра, вони серйозно впливають на характеристики тепловіддачі, що призводить до дрейфу показань або навіть пошкодження. Багато об'єктів встановлюють фільтри лише в головному трубопроводі, нехтуючи вторинною фільтрацією перед відгалуженнями або приладами.

Як вибрати правильний витратомір маси стисненого повітря?

Діапазон потоку стисненого повітря та розмір трубопроводу, робоча температура та тиск

Спочатку вибір вимагає вказати діаметр труби та діапазон витрати. Діапазон витрати повинен забезпечувати три значення: мінімальне, типове та максимальне, особливо мінімальну витрату – багато датчиків витрати стисненого повітря різко знижують точність при низьких швидкостях потоку. По-друге, робочий тиск і температуру слід враховувати не лише на основі загальноприйнятих значень, а й в екстремальних умовах роботи.

Якість повітря часто не помічають.

Для уточнення визначення точки роси під тиском та вмісту олії в системі, більшість витратомірів можуть обробляти повітря нижче стандарту ISO 8573-1 класу 2 (точка роси під тиском -40 °C, вміст олії ≤ 0,1 мг/м³); якщо повітря більш вологе або масляне, необхідно вибрати датчик витрати повітря з конструкцією, що запобігає забрудненню.

Цифровий стиснене повітря з аналоговими виходами або цифровим зв'язком

Вихідний сигнал визначається відповідно до системи керування: аналоговий вихід 4-20 мА є найбільш універсальним, Modbus RTU підходить для збору даних, а HART зручний для налагодження на місці. Не потрібно сліпо прагнути точності – для моніторингу споживання енергії повторюваність ± 1,5% часто є більш практичною, ніж точність ± 1%.

Тепловий витратомір для вимірювання масової витрати стисненого повітря

Тепломатичний витратомір для стисненого повітря

Принцип

Теплові масові витратоміри особливо підходять для стисненого повітря, оскільки вони безпосередньо вимірюють масову витрату. Принцип простий: на зонді є два датчики температури, один нагрівається, а інший вимірює температуру повітряного потоку. Коли повітря протікає, воно відводить тепло, і чим більша витрата, тим швидше відбувається розсіювання тепла. Масову витрату можна розрахувати, змінюючи потужність нагріву.

Переваги

Його найбільша перевага полягає в тому, що він не потребує компенсації тиску та температури (у сценаріях, коли тиск відносно стабільний), і він надзвичайно чутливий до низьких швидкостей потоку, коефіцієнт регулювання може сягати 100:1, фіксуючи легкий вітер зі швидкістю 0,1 метра за секунду, що дуже корисно для виявлення витоків. Але він справді делікатний — боїться води, олії та пилу. Якщо якість повітря погана, зонд схильний до забруднення і потребує регулярного очищення або навіть заміни. Крім того, він має високі вимоги до монтажу та значні похибки, коли пряма ділянка труби недостатня.

Яке повітря підходить для теплового масового витратоміра

Отже, тепловий масовий витратомір підходить для сухих, чистих та стабільних за тиском систем стисненого повітря, таких як джерела чистого повітря на заводах електроніки та фармацевтики. Але він не підходить для вологих та маслянистих середовищ із сильними коливаннями тиску, таких як старі компресорні станції або системи змащення маслом.

Вихровий витратомір з компенсацією температури та тиску є практичним підходом до вимірювання маси стисненого повітря.

Вихровий витратомір з компенсацією температури та тиску

Принцип

Його принцип полягає в «числовому вихрі» – коли повітряний потік проходить навколо зонда, утворюється вихровий стовп, частота якого пропорційна швидкості потоку. Але вимірюється об'ємна витрата в робочих умовах, тоді як об'єм стисненого повітря різко змінюється залежно від тиску та температури. Тому суть полягає в компенсації: датчик вихрового потоку повинен збирати сигнали тиску та температури в режимі реального часу, перетворювати робочу витрату на стандартну витрату (Нм³/год) або масову витрату (кг/год), і дані є значущими.

Переваги

Переваги очевидні: порівняно з тепловим масовим витратоміром, він більш стійкий до бруду та менш чутливий до звичайного масляного туману та конденсованої води у стисненому повітрі; не має рухомих частин, стабільний та довговічний; а його економічна ефективність виняткова при середніх та високих швидкостях потоку.

Недоліки

Недоліки також очевидні: боюся низьких швидкостей потоку, точність зазвичай знижується або взагалі не може бути виміряна, коли швидкість потоку нижче 2-3 м/с, що ускладнює виявлення невеликих витоків; також боюся вібрації трубопроводу. Якщо частота вібрації близька до частоти вихору, це спричинить перешкоди.

Таким чином, він підходить для встановлення в магістральних трубопроводах зі стабільним тиском та від середньої до високої швидкості потоку, наприклад, на виході з компресорних станцій та магістральних трубопроводів цехів, для надійного обліку загальної енергії. Він забезпечує компенсовані, стабільні та порівнянні дані, що робить його економічним вибором для системних вимірювань.

Вставний масовий витратомір чи лінійний масовий витратомір?

Вбудований чи врізний масовий витратомір стисненого повітря?

Це головним чином зосереджено на контролі розміру трубопроводу та бюджету. Вартість встановлення вбудованого масового витратоміра повітря низька, і немає потреби зупиняти виробництво та різати труби. Його може встановити одна бригада за дві години, що дуже підходить для реконструкції трубопроводів великого діаметра діаметром DN80 або більше. Але його точність для вбудованого вихрового витратоміра зазвичай становить близько ± 2% і на неї значно впливає розподіл швидкості потоку. Гарна новина полягає в тому, що вбудований тепловий масовий витратомір та лінійний тепловий масовий витратомір мають однакову точність.

Річний тип має вищу точність (до ± 1%) та хорошу стабільність, але він дорогий, складний в установці та вимагає розрізання трубопроводу. Він підходить для нових проектів або випадків з високими вимогами до точності вимірювання під час встановлення вихрового витратоміра (наприклад, у торгових центрах). Простий принцип: для DN200 і менше перевага надається типу з трубним перерізом, тоді як для DN300 і більше перевага надається типу з вставним перерізом.

Що робити, якщо для вимірювання масової витрати стисненого повітря недостатньо прямої труби?

Якщо на місці недостатньо прямих ділянок трубопроводу (наприклад, обмежений простір у комп'ютерній кімнаті), існує кілька альтернативних рішень: по-перше, встановити випрямляч трубопроводу, щоб розсіяти вихори та зменшити потребу в прямих ділянках трубопроводу з 10D до 5D; по-друге, перемістити витратомір далі за течією, навіть якщо використовується кілька десятків метрів трубопроводу, показання будуть набагато стабільнішими.

Пристрої вимірювання витрати стисненого повітря

Найлегше сплутати одиниці вимірювання з перетворенням. Нм³/год – це стандартна витрата (0 °C, 1 атмосфера), м³/год – робоча витрата (за фактичної температури та тиску), а SCFM – це американський стандарт кубічних футів за хвилину (21 °C, 1 атмосфера). Контракти на стиснене повітря часто встановлюються в Нм³/год, але витратомір видає кг/год або фактичний м³/год, що потрібно перетворювати на основі тиску та температури в реальному часі. Надійний підхід полягає в тому, щоб витратомір виводив Нм³/год безпосередньо з компенсацією, щоб уникнути помилок у розрахунках пізніше.

Зрештою, вимірювання масової витрати стисненого повітря не можна вирішити, купуючи високоточний прилад. Це системна інженерія, від вибору та встановлення до обслуговування, кожна ланка якої може призвести до помилок. Розуміння принципів, визначення умов експлуатації та стандартизація встановлення важливіші, ніж просто досягнення точності приладу. На місці правильно встановлений прилад середньої точності часто набагато надійніший, ніж випадково встановлений високоточний вимірювач масової витрати повітря.
Зверніться до sales@silveinstruments.com, щоб вибрати для себе відповідний та недорогий вимірювач масової витрати стисненого повітря.