Пример из практики: Вихревой расходомер для сжатого воздуха в трубе диаметром 6 дюймов.

Вихревой расходомер для сжатого воздуха в трубе диаметром 6 дюймов: расчет размеров, CFM против SCFM и пример применения в Северной Америке.

Быстрый ответ

Для сжатого воздуха в стальной трубе диаметром 6 дюймов (DN150) с расходом от 300 до 900 CFM при давлении 8 бар и температуре от 15 до 30 °C, правильным выбором станет вихревой расходомер DN150 со встроенной компенсацией давления и температуры. Перед выбором расходомера всегда уточняйте, измеряется ли расход в CFM (фактические условия эксплуатации) или SCFM (стандартные условия). Вихревые расходомеры серии STLU от Silver Instruments охватывают этот диапазон и могут считывать показания непосредственно в CFM через интерфейс RS-485 Modbus или выход HART 4-20 мА.

Задача: прокладка 6-дюймовой линии сжатого воздуха, Северная Америка.

 В начале этого года к нам обратился североамериканский интегратор систем сжатого воздуха с четким заданием. Им требовался вихревой расходомер для стальной трубы диаметром 6 дюймов, по которой транспортируется сжатый воздух. Диапазон расхода составлял от 300 до 900 CFM. Рабочее давление не превышало 120 psi (8,2 бар). Температура окружающей среды и технологического процесса находилась в пределах от 15 до 30 °C. Показания на дисплее должны были отображаться в CFM, а не в м³/ч. Расходомер сжатого воздуха также должен был взаимодействовать с их ПЛК по протоколу RS-485 Modbus, а индикатор должен был располагаться на расстоянии 15 м от трубы, поскольку место установки было трудно считывать с уровня глаз.

Ни одно из этих требований не является необычным. Но каждое из них меняет код модели. Поэтому, прежде чем мы предложили цену на какой-либо артикул, мы проверили электронную почту, чтобы уточнить две вещи: единицу измерения (CFM или SCFM) и фактический максимальный расход.

CFM против SCFM: почему этот вопрос стоит на первом месте?

Большинство инженеров предприятий знают разницу. Некоторые отделы закупок — нет. На бумаге цифры выглядят похожими, но описывают две совершенно разные вещи.

CFM Объемный расход (кубические футы в минуту) — это расход при рабочих условиях. Таким образом, при давлении 8 бар и температуре 25 °C 1 кубический фут в минуту сжатого воздуха равен одному кубическому футу фактического сжатого газа, а не его эквиваленту в расширенном состоянии.

SCFM (стандартные кубические футы в минуту) — это тот же газ, который отсчитывается от стандартных условий, обычно 1 атм и 20 °C (в некоторых стандартах используются 0 °C или 15 °C, что вносит путаницу). При давлении 8 бар манометрического давления 900 SCFM примерно соответствует 100 CFM фактического расхода, поскольку газ сжат примерно в 9 раз.

Если вы подберете расходомер на "900 CFM", а заказчик на самом деле имел в виду "900 SCFM", то расходомер окажется в 8-9 раз больше необходимого, и показания при низком расходе упадут ниже нижнего предела скорости вихревого датчика. В половине случаев такой расходомер будет показывать ноль. Мы много раз наблюдали это на объектах заказчиков, поэтому всегда сначала спрашиваем разрешения.

В данном случае заказчик подтвердил расход воздуха (CFM) при рабочих условиях. Это решает вопрос с расчетами размеров.

Почему именно DN150 (6 дюймов), а не меньший по размеру измерительный прибор?

Труба уже была 6 дюймов. Заказчик спросил, можно ли уменьшить диаметр до DN100 (4 дюйма) с помощью переходника, чтобы получить более высокую скорость потока и лучшее регулирование. Мы не рекомендовали этого делать для сжатого воздуха при таких условиях эксплуатации.

Вот в чём суть. Вихревые расходомеры работают за счёт отрыва вихрей Кармана от обтекаемого тела. Частота вихрей линейно зависит от скорости потока, но только выше минимальной скорости. Для газа этот нижний предел обычно составляет около 4-5 м/с. Ниже этого значения нет стабильного вихря, нет сигнала. Выше верхнего предела (обычно 60-70 м/с для газа) возникает шум, подобный кавитации, и точность снижается.

При давлении 8 бар и диаметре DN150 расход сжатого воздуха 300 CFM находится в пределах линейного диапазона вихревого датчика DN150. Переход на DN100 приблизит верхний предел скорости к максимальному значению и создаст риск повреждения расходомера во время скачков давления в компрессоре. Использование расходомера соответствующего диаметра трубопровода также позволяет избежать приварки переходника к стальному трубопроводу, рассчитанному на высокое давление, что на объектах в США означает дополнительную документацию по стандартам ASME.

Поставленная нами конфигурация

После двух раундов переписки по электронной почте для подтверждения диапазона расхода и единиц измерения, клиент заказал один прибор со следующим кодом модели:

СТЛУ-Г-1-3-15-Д-1-5-1-Д1-Н-1-0-БПТ-М0

Разберем по пунктам:

· STLU: Вихревой расходомер Silver Automation Instruments

· G: Изолированный (газоизолированный) вихревой тип Кармана

· 1: Фланцевое технологическое соединение

· 3: Жидкость — это газ (сжатый воздух).

· 15: DN150 / 6", диапазон расхода от 190 до 3800 м³/ч (покрывает потребности заказчика в расходе от 300 до 900 CFM с запасом)

· D: С цифровым индикатором

· 1: Питание от источника постоянного тока 24 В

· 5: Выход Modbus RS-485

· 1: Стандартная температура от -40 до 250 °C

· D1: Фланец DIN PN16 (соответствует стандарту, установленному на объекте)

· N: Не взрывозащищенный (трубопровод сжатого воздуха, зона 1 вокруг него отсутствует)

· 1: Дистанционный дисплей, кабель 15 м

· 0: Корпус IP65

· BPT: Встроенная компенсация давления и температуры (критически важна для сжатого воздуха, поскольку плотность сжатого воздуха изменяется в зависимости от давления и температуры в трубопроводе).

· M0: Влажные детали из нержавеющей стали 304

Опция BPT имеет значение. Плотность сжатого воздуха не является фиксированной. Если давление в трубопроводе колеблется от 6 до 9 бар в течение дня, то и массовый расход тоже меняется. Встроенная компенсация давления и температуры рассчитывает массовый расход в режиме реального времени и отображает его в виде стандартного объема, поэтому оператор на площадке видит на индикаторе одно и то же постоянное значение в CFM.

Установка и обратная связь

Пришлите нам свои номера

Если у вас есть линия подачи сжатого воздуха и вам нужен расчет стоимости вихревого расходомера, отправьте нам запрос:

• Диаметр трубы (дюймы или DN)

• Максимальный и минимальный расход с четким указанием единицы измерения (CFM, SCFM, м³/ч или Нм³/ч)

• Рабочее давление (бар или psi)

• Рабочая температура (°C или °F)

• Требуемый выходной сигнал (4-20 мА, Modbus, HART)

• Источник питания (24 В постоянного тока или 220 В переменного тока)

• Классификация взрывоопасной зоны, если таковая имеется (зона ATEX, IECEx или отсутствует)

Мы сообщим вам код модели, цену и стоимость доставки DDP в вашу страну, как правило, в течение одного рабочего дня. Полный список вариантов конфигурации смотрите в нашем ассортименте вихревых расходомеров STLU .