Термомассовые расходомеры и ультразвуковые расходомеры широко используются в промышленном учете сжатого воздуха . Выбор между этими двумя вариантами напрямую влияет на точность мониторинга энергопотребления, эксплуатационные и технические расходы, а также стабильность производства. В этой статье мы сравнили две технологии, рассмотрев их принципы работы, ключевые характеристики, а также особенности установки и практического применения. Мы также представим практическое руководство, которое поможет вам выбрать и внедрить подходящее решение.
1. Принцип работы термомассового расходомера
Как известно, эти два типа расходомеров имеют разные принципы измерения, которые напрямую определяют условия их эксплуатации. Термодисперсионный расходомер для сжатого воздуха работает на основе принципа теплопроводности и использует метод постоянной разницы температур для непосредственного измерения массового расхода сжатого воздуха. Датчик массового расхода воздуха состоит из двух платиновых резисторов опорного уровня: один контролирует температуру сжатого воздуха, а другой поддерживает постоянную разницу температур. Расход преобразуется на основе скорости рассеивания тепла. Одним из ключевых преимуществ является то, что он не требует дополнительной температурной и барометрической компенсации и позволяет напрямую получать данные о массовом расходе.
2. Принцип работы ультразвукового расходомера газа
Ультразвуковые расходомеры воздуха в основном используют метод измерения времени пролета, при котором звуковые волны излучаются парами преобразователей, расположенных выше и ниже по потоку, а скорость потока рассчитывается на основе разницы во времени между прямым и обратным распространением. Ультразвуковой расходомер сжатого воздуха предназначен для бесконтактного измерения расхода воздуха и даже не требует разрезания трубопроводов при установке датчика расхода, поскольку в нем отсутствуют движущиеся части, и он подходит для сложных условий работы с большими диаметрами и высоким давлением.
Суть выбора заключается в согласовании параметров производительности с фактическими условиями эксплуатации. В следующей таблице наглядно сравниваются ключевые показатели производительности двух типов расходомеров, охватывающие такие основные параметры, как точность, диапазон измерения, устойчивость к давлению и термостойкость:
| Показатели эффективности | Терморасходомеры сжатого воздуха | Ультразвуковые расходомеры сжатого воздуха |
| Точность измерения | ±1% от полной шкалы, высокоточные модели до ±0,5% от полной шкалы | Тип общего назначения: ±1%~±2,5%, тип высокой точности: ±0,5%~±1%. |
| Коэффициент диапазона расхода | Типичное соотношение 10:1~20:1, подходит для небольших и средних колебаний расхода. | 20:1~40:1, значительное преимущество в широком диапазоне, подходит для больших колебаний потока. |
| Диапазон сопротивления давлению | Стандартное давление ≤1,6 МПа, для моделей, изготовленных на заказ, до 4 МПа. | Стандартный, ≤10 МПа, подходит для промышленных трубопроводов высокого давления. |
| Выходной сигнал | Поддерживает токовый сигнал 4-20 мА, импульсный сигнал, некоторые модели с интерфейсом RS485. | Стандартный сигнал 4-20 мА (точность 0,1%), расширяемый с помощью модуля беспроводной передачи. |
Стандартизация установки тепловых расходомеров напрямую влияет на точность измерений, и в основе лежит принцип «зарезервированный прямой участок трубы + правильная глубина погружения». Встраиваемый тепловой расходомер для воздуха требует погружения в ось трубопровода, а длина измерительного стержня подбирается в зависимости от диаметра трубы. Если его невозможно полностью погрузить, производитель должен предоставить калибровочные коэффициенты для компенсации погрешностей.
Встраиваемый термомассовый расходомер:
1. Выбор: Перед и после расходомера необходимы прямые участки трубы, при этом перед расходомером зарезервированы прямые участки трубы диаметром ≥ 10 диаметров (10D), а после расходомера — прямые участки трубы диаметром ≥ 5D, избегая источников помех, таких как отводы и клапаны;
2. Фиксированное основание при установке расходомера вставного типа: основание (обычно предоставляемое поставщиком, например, silverinstruments.com) приваривается к верхней части трубопровода, обеспечивая перпендикулярность оси сквозного отверстия оси трубопровода;
3. Герметичное соединение: При установке специального шарового крана для средних температур ниже 100 ℃ следует использовать нейлоновые прокладки, а для температур выше 100 ℃ — медные. Для герметизации можно использовать герметик для резьбовых соединений Loctite 567;
4. Установка термомассового расходомера: ослабьте крепежную гайку, вставьте датчик в трубопровод до установочного положения (обычно датчик находится посередине трубопровода), поверните соединительный стержень так, чтобы стрелка совпала с направлением потока, и затяните гайку;
5. Электрическое подключение цифрового термомассового расходомера: Подключите сигнальную линию 4-20 мА в соответствии с инструкциями по эксплуатации, размещенными на сайте silverinstruments.com, и обеспечьте надлежащее экранирование и заземление во избежание электромагнитных помех.
Установка проточного термомассового расходомера:
Терморасходомер проточного типа проще в установке по сравнению с термомассовым расходомером встраиваемого типа, и он предварительно устанавливается в специальный участок трубы перед отправкой с завода. Достаточно соединить трубопровод в соответствии со стандартом фланца (GB/T9119-2000), обеспечив горизонтальное положение оси трубопровода с погрешностью ≤± 2,5°. Однако, как и в случае с расходомером встраиваемого типа, трубопровод до и после расходомера должен быть прямым.
Основной принцип установки ультразвукового расходомера заключается в «расположении преобразователей + выделенном прямом участке трубы + экранировании сигнала». Модель метода разности времен должна обеспечивать симметричную установку преобразователей до и после расходомера, а также соответствие угла между направлением распространения звуковой волны и осью трубопровода требованиям производителя. Конкретные параметры эксплуатации включают:
1. Прямой участок трубы: Зарезервировать прямой участок трубы ≥ 10D выше по течению и ≥ 5D ниже по течению и удлинить его при приближении к источнику возмущения;
2. Установка преобразователей: для обеспечения беспрепятственного распространения звуковой волны можно использовать V- и Z-методы, а поверхность для установки должна быть отполирована до плоского состояния;
3. Электрическая защита: сигнальная линия 4-20 мА и силовая линия проложены раздельно, экранирующий слой заземлен на одном конце, согласование импеданса составляет 0-1 кОм;
4. Отладка и калибровка: После установки необходимо ввести такие параметры, как диаметр трубы и толщина стенки, чтобы оптимизировать точность измерений путем калибровки на месте.
При монтаже в режиме онлайн для обеспечения непрерывной работы можно использовать специальный пробойник. При монтаже в режиме остановки необходимо обеспечить концентричность оси сверления относительно основания. Если отклонение слишком велико, отверстие можно расширить для обеспечения зазора для регулировки.
Для труб малого и среднего диаметра (например, 1/8”, 1/4” или 1/2”) и высокоточных измерений малых потоков (например, в лабораториях и пневматических системах) предпочтительны терморасходомеры/контроллеры.
Ультразвуковые расходомеры имеют больше преимуществ в трубопроводах большого диаметра (DN80 и выше), в условиях высокого давления (>4 МПа) или на промышленных объектах с сильной вибрацией (например, на выходах компрессоров). Конструкция без движущихся частей позволяет снизить частоту технического обслуживания.
В сценариях мониторинга энергопотребления, если требуется прямое получение данных о массовом расходе, более подходящими являются тепловые модели; если необходимо учитывать несколько газовых счетчиков или условия сильных колебаний расхода, более практичным будет широкий диапазон скорости передачи данных ультразвукового расходомера.
Если вы не хотите перерезать трубопровод или сверлить отверстие для установки термического газового расходомера, вы можете рассмотреть вариант ультразвукового газового расходомера.
Некоторые пользователи не планируют использовать расходомер длительное время и хотят измерять расход лишь временно. В этом случае они могут выбрать передвижной ультразвуковой газовый расходомер.
Однако бесконтактные ультразвуковые расходомеры воздуха очень дороги, поэтому бюджет также является ключевым фактором для клиентов.
Для терморасходомеров необходимо регулярно очищать датчик, чтобы избежать накопления масла и пыли от сжатого воздуха, что может привести к снижению эффективности теплопроводности.
Ключевым моментом в поддержании надлежащего состояния монтажной поверхности ультразвукового расходомера является предотвращение образования накипи, влияющей на передачу звуковых волн. Одновременно следует регулярно проверять состояние подключения сигнальной линии, чтобы предотвратить дрейф показаний, вызванный ослаблением соединения.
Для обеспечения синхронизации с данными системы управления оба типа оборудования требуют регулярной калибровки выходного сигнала с точностью 4-20 мА.
Наиболее распространенная неисправность терморасходомеров — «дрейф показаний», часто вызванный загрязнением датчика или недостаточным прямым участком трубы. Очистка датчика и корректировка положения при установке могут решить проблему; если сигнал отсутствует, проверьте целостность цепи питания и цепи 4-20 мА. Если ультразвуковой расходомер показывает «слабый сигнал», это чаще всего связано с отклонением при установке преобразователя или наличием пузырьков в трубопроводе. Регулировка угла наклона преобразователя или выхлопа может восстановить нормальную работу.
При слишком высокой влажности сжатого воздуха термодатчик подвержен конденсации, что влияет на его точность и требует установки осушительного устройства; ультразвуковые расходомеры требуют уделения внимания изоляции, чтобы избежать образования инея на внутренней стенке трубопровода, препятствующего распространению звуковых волн.
Между термическими и ультразвуковыми расходомерами воздуха нет абсолютного превосходства или неполноценности. Главное — соответствие требованиям условий эксплуатации: термические расходомеры выбираются для высокой точности, низкой стоимости и длительного измерения расхода, в то время как ультразвуковые газовые расходомеры выбираются для больших расходов, высокого давления и больших диаметров или для портативного измерения расхода воздуха, но имеют очень высокую стоимость. При установке необходимо строго соблюдать требования к прямому участку трубы и уплотнению, а также ежедневно поддерживать чистоту и калибровку сигнала фокусирующего датчика для обеспечения максимальной стабильности оборудования и точности измерений.
Email
WA
Inquiry
