Расходомер для масла высокой вязкости: как выбрать подходящий расходомер

Для высоковязких масел обычно первым вариантом является овальный шестеренчатый расходомер . Более густое масло уменьшает проскальзывание между шестернями и камерой, поэтому точность сохраняется или улучшается по мере увеличения вязкости. Предельным параметром является пропускная способность. Максимальный расход необходимо снижать при высокой вязкости, чтобы перепад давления и нагрузка на шестерни оставались в допустимых пределах. Кориолисовый расходомер лучше подходит, когда процесс требует измерения массового расхода или плотности, когда масло содержит твердые частицы, которые могут засорить сетчатый фильтр шестеренчатого расходомера, или когда температура процесса превышает номинальную температуру шестеренчатого расходомера. Перепад давления в кориолисовом расходомере также возрастает с увеличением вязкости, поэтому размер любого из расходомеров следует выбирать исходя из вязкости при рабочей температуре, а не при эталонных условиях.

В таблице ниже приведено сравнение двух типов счетчиков при работе с тяжелыми маслами.

Как сделать выбор между ними

Выбор обычно определяется пятью факторами: вязкостью при рабочей температуре, требуемым диапазоном расхода, температурой процесса, чистотой масла и требуемым результатом измерения.

1. Проверьте вязкость при рабочей температуре, сравнив ее с заданным пределом для данного измерительного прибора, предварительно переведя значения из сСт в мПа·с, где это необходимо.
2. Расходомер должен обеспечивать требуемый максимальный расход при фактической вязкости. Если снижение номинальных характеристик приводит к необходимости увеличения размера овального шестеренчатого расходомера, сравните его перепад давления и стоимость с вариантом на основе кориолисовой системы.
3. Нагрев снижает вязкость, но может привести к тому, что температура процесса превысит допустимую для измерительного прибора. Проверьте температурный предел выбранной конфигурации.
4. Обычно в овальных редукторах устанавливается сетчатый фильтр перед редуктором. Если масло содержит крупные или часто встречающиеся твердые частицы, которые могут заблокировать фильтр или изнашивать шестерни, стоит рассмотреть редуктор без движущихся частей, хотя абразивные частицы все же могут вызывать эрозию кориолисовых трубок.
5. Кориолисовый расходомер подходит в тех случаях, когда технологический процесс требует прямого измерения массового расхода или плотности. Если объемного расхода достаточно, а уровень масла находится в пределах номинального диапазона, то обычно более дешевым вариантом является овальный шестеренчатый расходомер.

Вязкость масла зависит от температуры.

Вязкость масла значительно меняется с температурой, поэтому при расчете размеров следует использовать вязкость при фактической рабочей температуре.

В результате одного измерения расхода сырой нефти были получены два значения для одного и того же масла: 9500 сСт при 100 °F и 162 сСт при 210 °F, разница составила почти 60 раз. Линия расхода проходила при 30 °C (86 °F), что ниже обеих контрольных точек. Экстраполяция двух значений с использованием метода ASTM D341, учитывающего вязкость и температуру, дает приблизительно 21 000 сСт при 30 °C. Расходомер, выбранный на основе значения 162 сСт, соответствовал бы вязкости примерно в 130 раз превышающей заявленную.

В характеристиках расходомеров кинематическая вязкость часто указывается в сСт, тогда как в спецификациях используются значения динамической вязкости в мПа·с. Для преобразования умножьте сСт на плотность в г/см³, используя значения при той же температуре. Например, 380 сСт при 50 °C и плотности 0,96 г/см³ — это примерно 365 мПа·с. Преобразование особенно важно вблизи предела вязкости расходомера.

Как вязкость влияет на размер овальных шестерен

Овальный шестеренчатый расходомер измеряет объем, удерживая фиксированное количество жидкости между шестернями и камерой. По мере увеличения вязкости уменьшается утечка через зазоры между шестернями. В то же время увеличивается перепад давления, что снижает пропускную способность, доступную при заданном технологическом давлении.

Приведенные ниже данные LC показывают, как номинальный расход изменяется в зависимости от вязкости. Диапазоны расхода указаны для класса 0,5%; для класса 0,2% минимальный расход выше.

Овальный шестеренчатый дозатор для высоковязких масел

Серия LC охватывает диапазон диаметров от DN10 до DN200 и вязкость до 2000 мПа·с. Типичные области применения овальных шестеренчатых расходомеров включают судовое топливо , тяжелые смазочные масла, трансмиссионные масла и масла для резиновых изделий.

Начиная с 200 мПа·с, жидкокристаллический материал изготавливается в конфигурации с высокой вязкостью , поэтому рабочую вязкость следует указывать на этапе запроса.

При работе с густым маслом больший расходомер снижает перепад давления, но при этом увеличивает минимальный расход. Выбранный размер должен обеспечивать как минимальный, так и максимальный расход при рабочей вязкости.

Погрешность дозатора изменяется в зависимости от вязкости жидкости. В дозаторах LC с диаметром поршня выше DN50 имеется регулятор точности, поэтому погрешность можно скорректировать в соответствии с фактическим составом масла.

Твердые частицы могут заклинивать или изнашивать шестерни, поэтому на топливопроводах и нефтепроводах часто устанавливают сетчатый фильтр перед шестернями.

Низкая текучесть при использовании масла высокой вязкости

Дозирование смазочных материалов, впрыск присадок и подача консистентной смазки часто сочетают высокую вязкость с расходом всего в несколько миллилитров в минуту. Обычные овальные шестерни такого диапазона не достигают. В диапазоне от 1000 до 2000 мПа·с наименьший размер LC, LC-10, начинается с 0,03 м³/ч, или около 500 мл/мин.

Серия LC-M представляет собой микрорасходомеры с разреженным потоком, разработанные для этого диапазона. Они охватывают диапазон вязкости до 2000 мПа·с, а самая маленькая модель, LC-M2, измеряет поток от 0,5 до 150 мл/мин. Более крупные модели имеют диапазон до 100 л/мин, поэтому серия перекрывает стандартные размеры LC-M2. Точность составляет ±0,5% от полной шкалы, что означает, что погрешность является фиксированной величиной, а не долей от показания. Для LC-M2 это составляет ±0,75 мл/мин, или ±15% от показания при скорости дозирования 5 мл/мин. Выберите модель так, чтобы нормальный поток находился в верхней части диапазона.

Когда расходомер Кориолиса становится более подходящим

Кориолисовый расходомер измеряет массовый расход напрямую, а также может измерять плотность. Отсутствие движущихся частей в потоке делает его подходящим вариантом, когда требуется измерение массового расхода для высоковязких масел или когда перепад давления ограничивает возможности других типов расходомеров.

При использовании густого масла падение давления в измерительных трубках может ограничивать диапазон полезного расхода. Размер расходомера следует выбирать, исходя из фактической вязкости масла, требуемого расхода и допустимого падения давления.

Приведенное выше исследование с использованием тяжелой нефти демонстрирует, как это работает на практике:

• Вязкость масла: 9500 сСт при 100 °F и 162 сСт при 210 °F.
• Условия эксплуатации: 30 °C, 12 бар, 2-дюймовое соединение типа «три-зажим»
• Расчетная вязкость при 30 °C: около 21 000 сСт.

Выбранный измерительный прибор: SH-CMF DN50 Кориолисовый, 316L, точность 0,2%, ATEX, диапазон температур от -50 до 150 °C.

При давлении около 20 000 мПа·с масло в десять раз превышает предел для овальных зубчатых передач LC, поэтому из двух вариантов только масло Coriolis подошло. Перед покупкой заказчик обсудил выбор масла DN50 со своими инженерными и производственными группами.

Один счетчик для дизельного топлива и мазута.

Дизельное топливо работает при давлении около 5 мПа·с. Тяжелое топливо часто имеет давление выше 200 мПа·с при рабочей температуре, и разница увеличивается по мере охлаждения масла. Жидкостный расходомер поставляется в стандартной комплектации для дизельного топлива и с опцией для высоковязкого топлива (код N) для тяжелого топлива, при этом погрешность расходомера также изменяется в зависимости от вязкости. По этой причине один овальный шестеренчатый расходомер обычно не используется для обоих видов топлива. В системах бункерного топлива обычно предусматриваются отдельные расходомеры или используется кориолисовый расходомер, если оба вида топлива должны поступать по одной линии.

Тяжелое топливо также изменяется на той же линии в зависимости от изменения температуры. Рассмотрим трубопровод DN20, по которому транспортируется топливо с вязностью 380 сСт при 50 °C, с требуемым максимальным расходом 2,2 м³/ч:

При 50 °C: около 365 мПа·с, в диапазоне от 200 до 1000 мПа·с. Максимум LC-20: 2,1 м³/ч.

При 30 °C: приблизительно от 1300 до 1900 мПа·с, в диапазоне от 1000 до 2000 мПа·с. Максимум LC-20: 1,5 м³/ч; максимум LC-25: 3 м³/ч.

При обеих температурах расходомер LC-20 не справляется со своей задачей. Расходомер LC-25 обеспечивает производительность 2,2 м³/ч во всем диапазоне температур. Размер расходомера следует выбирать при самой низкой температуре топлива, где вязкость наиболее высока, а предельный расход минимален.

Температурные пределы для горячего тяжелого масла

Нагрев снижает вязкость масла и улучшает его прокачиваемость, но при этом расходомер должен выдерживать возникающую в результате технологического процесса температуру.

Пример использования тяжелого топлива демонстрирует, как это влияет на выбор. Типичные запросы касаются трубопроводов диаметром 4 дюйма производительностью от 100 до 160 т/ч, при этом температура топлива в некоторых трубопроводах составляет 150 °C, а в других — 240 °C.

При температуре 150 °C вязкость тяжелого мазута обычно ниже 200 мПа·с, поэтому LC работает в стандартном диапазоне вязкости. При плотности около 0,90 г/см³, 100 т/ч составляет примерно 111 м³/ч, а 160 т/ч — примерно 178 м³/ч. Это превышает предел в 100 м³/ч для LC DN100, но LC DN150 с длинным радиатором охватывает как расход, так и температуру.

При 240 °C LC выходит за пределы своего температурного диапазона, и требуется кориолисовый расходомер в варианте для 250 °C или 350 °C. Расходомер DN100 SH-CMF рассчитан на 160 т/ч, поэтому верхний предел расхода находится на полной шкале; расходомер DN125 рассчитан на 230 т/ч. Окончательный расчет размеров зависит от вязкости масла и допустимого перепада давления.

В тех случаях, когда для измерения температуры обеих линий требуется один и тот же тип расходомера, компания Coriolis предлагает единый вариант.

Для асфальта и битума контроль температуры важен по другой причине: продукт может затвердеть по мере охлаждения линии. Линия LC может быть оснащена нагревательной рубашкой (код U), которая поддерживает текучесть продукта при остановке и повторном запуске.