Теплові масові витратоміри та ультразвукові витратоміри широко використовуються в промисловому вимірюванні стисненого повітря . Вибір між цими двома варіантами безпосередньо впливає на точність моніторингу споживання енергії, витрати на експлуатацію та обслуговування, а також стабільність виробництва. У цій статті ми порівняли ці дві технології, розглянувши їхні принципи роботи, ключові характеристики, а також міркування щодо встановлення та реального використання. Ми також ознайомимо вас з практичним посібником, який допоможе вам вибрати та впровадити правильне рішення.
1. Принцип теплового масового витратоміра
Як усім відомо, ці два типи витратомірів мають різні принципи вимірювання, які безпосередньо визначають їхні відповідні робочі умови. Термодисперсійний витратомір для витратомірів стисненого повітря працює на основі принципу теплопровідності та використовує метод постійної різниці температур для безпосереднього вимірювання масової витрати стисненого повітря. Датчик масової витрати повітря складається з двох платинових резисторів опорного рівня, один з яких контролює температуру стисненого повітря, а інший датчик температури підтримує постійну різницю температур. Витрата перетворюється на основі швидкості розсіювання тепла. Однією з ключових переваг є те, що він не потребує додаткової компенсації температури та тиску та може безпосередньо отримувати дані про масову витрату.
2. Принцип ультразвукового витратоміра газу
Ультразвукові витратоміри повітря в основному використовують метод часу польоту, який випромінює звукові хвилі через парні перетворювачі вище та нижче за течією, і обчислює швидкість потоку, використовуючи різницю в часі між прямим і зворотним поширенням. Ультразвуковий витратомір стисненого повітря призначений для безконтактного вимірювання витрати повітря, навіть без розрізання трубопроводів під час встановлення датчика витрати повітря, без рухомих частин всередині трубопроводу, і підходить для складних робочих умов з великими діаметрами та високим тиском.
Основою вибору є відповідність параметрів продуктивності фактичним умовам експлуатації. У наступній таблиці чітко порівнюються ключові показники продуктивності двох типів витратомірів, що охоплюють такі основні розміри, як точність, коефіцієнт діапазону, стійкість до тиску та термостійкість:
| Показники ефективності | Теплові витратоміри стисненого повітря | Ультразвукові витратоміри стисненого повітря |
| Точність вимірювання | ±1% FS, високоточні моделі до ±0,5% FS | Загальний тип ±1%~±2,5%, високоточний тип ±0,5%~±1% |
| Співвідношення діапазону потоку | Типовий 10:1~20:1, підходить для малих та середніх коливань потоку | 20:1~40:1, значна перевага в широкому діапазоні, підходить для великих коливань потоку |
| Діапазон опору тиску | Звичайний ≤1,6 МПа, індивідуальні моделі до 4 МПа | Звичайний ≤10 МПа, підходить для промислових трубопроводів високого тиску |
| Вихідний сигнал | Підтримує струмовий сигнал 4-20 мА, імпульсний сигнал, деякі з них мають зв'язок RS485 | Стандартний сигнал 4-20 мА (точність 0,1%), розширюється за допомогою модуля бездротової передачі |
Стандартизація встановлення теплових витратомірів безпосередньо впливає на точність вимірювання, і в основі лежить принцип «зарезервована пряма ділянка труби + правильна глибина вставки». Вставний тепловий масовий витратомір повітря вимагає вставки в вісь трубопроводу, а довжина вимірювального стрижня підбирається відповідно до діаметра труби. Якщо його неможливо повністю вставити, виробник повинен надати калібрувальні коефіцієнти для компенсації похибок.
Вставний тепловий масовий витратомір:
1. Вибір: Прямі ділянки трубопроводів необхідні до та після витратоміра, причому вище за течією зарезервовані прямі ділянки трубопроводів діаметром ≥ 10 разів більшим за діаметр (10D), нижче за течією зарезервовані прямі ділянки трубопроводів ≥ 5D, уникаючи джерел перешкод, таких як коліна та клапани;
2. Фіксована основа під час встановлення вставного масового витратоміра: основа (яка зазвичай надається постачальником, наприклад, silverinstruments.com) приварюється до верхньої частини трубопроводу, забезпечуючи перпендикулярність осі наскрізного отвору до осі трубопроводу;
3. Герметичне з'єднання: Під час встановлення спеціального кульового клапана для температур середовища нижче 100 ℃ слід використовувати нейлонові прокладки, а для температур вище 100 ℃ – мідні прокладки. Для герметизації можна використовувати герметик для трубної різьби Loctite 567;
4. Встановлення зонда масової витрати тепла: Послабте стопорну гайку, вставте зонд у трубопровід у потрібне положення (зонд зазвичай знаходиться посередині трубопроводу), поверніть шатун, щоб сумістити стрілку з напрямком потоку, та затягніть гайку;
5. Електричне підключення цифрового теплового масового витратоміра: підключіть сигнальну лінію 4-20 мА відповідно до інструкцій з експлуатації на сайті silverinstruments.com та забезпечте належне екранування та заземлення, щоб уникнути електромагнітних перешкод.
Встановлення вбудованого теплового масового витратоміра:
Вбудований тепловий витратомір легше встановлювати порівняно з вставним тепловим масовим витратоміром, і він попередньо встановлюється на спеціальну ділянку трубопроводу перед відправкою з заводу. Просто підключіть трубопровід відповідно до стандарту фланців (GB/T9119-2000), щоб забезпечити горизонтальне положення осі трубопроводу з похибкою ≤± 2,5°. Однак, якщо використовується вставний витратомір, слід вирівняти трубопровід до та після витратоміра.
Основою встановлення ультразвукового витратоміра є "розташування перетворювача + зарезервована пряма ділянка труби + екранування сигналу". Модель методу різниці часу повинна забезпечувати симетричне встановлення перетворювачів вище та нижче за течією, а кут між напрямком поширення звукової хвилі та віссю трубопроводу повинен відповідати вимогам виробника. Конкретні робочі моменти включають:
1. Пряма ділянка труби: Зарезервувати пряму ділянку труби довжиною ≥ 10D вище за течією та ≥ 5D нижче за течією, і подовжити її при наближенні до джерела перешкод;
2. Встановлення перетворювачів: для забезпечення безперешкодного поширення звукової хвилі можна використовувати V- та Z-методи, а поверхню для встановлення необхідно відполірувати до рівного стану;
3. Електричний захист: Сигнальна лінія 4-20 мА та лінія живлення прокладаються окремо, захисний шар заземлений з одного кінця, а узгодження імпедансу становить 0-1 кВт;
4. Налагодження та калібрування: Після встановлення необхідно ввести такі параметри, як діаметр труби та товщина стінки, щоб оптимізувати точність вимірювання за допомогою калібрування на місці.
Під час онлайн-монтажу можна використовувати спеціальний перфоратор для забезпечення безперервної роботи. Під час встановлення без зупинки необхідно переконатися, що вісь свердління концентрична з основою. Якщо відхилення занадто велике, отвір можна розширити, щоб зберегти регулювальний зазор.
Для труб малого та середнього діаметра (наприклад, 1/8 дюйма, 1/4 дюйма або 1/2 дюйма) та високоточних вимірювань малих витрат (наприклад, у лабораторіях та пневматичних галузях) перевагу надають тепловим витратомірам/контролерам.
Ультразвукові витратоміри мають більше переваг у трубопроводах великого діаметра (DN80 або більше), робочих умовах високого тиску (>4 МПа) або промислових об'єктах із сильною вібрацією (наприклад, на виходах компресорів). Конструкція без рухомих частин може зменшити частоту технічного обслуговування.
У сценаріях моніторингу споживання енергії, якщо потрібне безпосереднє отримання даних про масову витрату, теплові моделі є більш доцільними; якщо потрібно враховувати багаторазові вимірювання газу або умови високих коливань витрати, більш практичним є використання ультразвукового витратоміра з широким діапазоном бітової швидкості.
Якщо ви не хочете відрізати трубопровід або свердлити отвір для встановлення теплового витратоміра газу на трубопроводі, ви можете розглянути ультразвуковий витратомір газу.
Деякі користувачі не хочуть використовувати витратомір протягом тривалого часу і хочуть вимірювати витрату лише тимчасово. Вони також можуть обрати пересувний ультразвуковий витратомір газу.
Однак безконтактні ультразвукові витратоміри повітря дуже дорогі, тому бюджет також є ключовим фактором для клієнтів.
Теплові витратоміри потребують регулярного очищення зонда датчика, щоб уникнути накопичення олії та пилу зі стисненого повітря, що може призвести до зниження ефективності теплопровідності.
Ключем до підтримки чистоти поверхні для встановлення ультразвукового витратоміра є запобігання впливу накипу на передачу звукових хвиль. Водночас слід регулярно перевіряти стан підключення сигнальної лінії, щоб запобігти дрейфу вимірювання, спричиненому нещільним закріпленням.
Обидва типи обладнання потребують регулярного калібрування точності вихідного сигналу 4-20 мА для забезпечення синхронізації з даними системи керування.
Поширеною несправністю теплових витратомірів є «дрейф вимірювання», який часто спричинений забрудненням зонда або недостатньо прямою ділянкою труби. Очищення зонда та регулювання положення встановлення можуть вирішити проблему; якщо вихідний сигнал відсутній, перевірте джерело живлення та ланцюг 4-20 мА на наявність цілісності. Якщо ультразвуковий витратомір показує «слабкий сигнал», це здебільшого пов'язано з відхиленням монтажу перетворювача або наявністю бульбашок у трубопроводі. Регулювання кута перетворювача або вихлопу може відновити нормальну роботу.
Коли вміст вологи у стисненому повітрі занадто високий, тепловий датчик схильний до утворення конденсату, що впливає на його точність і вимагає встановлення осушувального пристрою; ультразвуковим витратомірам необхідно звертати увагу на ізоляцію, щоб уникнути обмерзання внутрішньої стінки трубопроводу, що блокує поширення звукових хвиль.
Немає абсолютної переваги чи неповноцінності між тепловими та ультразвуковими витратомірами повітря. Основою є відповідність вимогам умов експлуатації: теплові витратоміри вибираються для високої точності, низького бюджету та довгострокового вимірювання витрати, тоді як ультразвукові газові витратоміри вибираються для великих швидкостей потоку, високого тиску та великих діаметрів або портативного вимірювання витрати повітря, але дуже високої вартості. Під час встановлення суворо дотримуйтесь вимог до прямої ділянки труби та специфікацій герметизації, а також щодня підтримуйте чистоту та калібрування сигналу фокусуючого датчика, щоб максимізувати стабільність обладнання та точність вимірювання.
Email
WA
Inquiry
