Требования к расходу для ультразвуковых, массовых, вихревых, магнитных и дифференциальных расходомеров E+H

Требования к расходомерам трубопроводов (включая ультразвуковые, кориолисовые массовые, вихревые, магнитные и дифференциальные) к условиям потока жидкости (ламинарный / турбулентный поток) полностью определяются их принципами измерения. Основное отличие заключается в том, полагаются ли они на стабильные возмущения, образуемые турбулентным потоком, или требуют только равномерного распределения скорости потока. Каждый тип расходомера объясняется отдельно ниже:

Должны работать в условиях турбулентного потока. Измерение основано на эффекте вихревой дорожки Кармана: когда жидкость проходит через вихревой генератор, ниже образуются регулярные вихри, а частота вихрей пропорциональна скорости потока. Стабильные, идентифицируемые вихревые сигналы могут генерироваться только в полностью развитом турбулентном потоке (число Рейнольдса Re обычно в диапазоне от 10⁴ до 10⁶).

При ламинарном или переходном потоке вихри становятся неупорядоченными, частотные сигналы искажаются, и точность измерения значительно снижается. В инженерных приложениях необходимо обеспечить достаточные участки прямого трубопровода: 10D–40D перед расходомером и 5D после расходомера для устранения возмущений и поддержания равномерного поля потока.

Подходят как для ламинарного, так и для турбулентного потока; строгих ограничений по режиму потока нет. Основаны на законе электромагнитной индукции: проводящая жидкость, пересекающая магнитное поле, генерирует индуцированную электродвижущую силу, величина которой пропорциональна средней скорости потока по сечению. Расходомер точно интегрирует для получения средней скорости потока независимо от ламинарного потока (параболическое распределение скорости) или турбулентного потока (более равномерное распределение скорости) и нечувствителен к режиму потока.

Следует избегать только пустых труб, большого количества пузырьков или твердых частиц высокой концентрации (для предотвращения истирания электродов). Требования к прямому трубопроводу низкие, обычно 5D перед расходомером и 2D после расходомера.

Полностью независимы от режима потока; применимы ламинарный, турбулентный и переходный потоки. Используя эффект силы Кориолиса, массовый расход измеряется непосредственно путем обнаружения изменений инерционной силы жидкости внутри вибрирующих измерительных трубок, независимо от распределения скорости или режима потока.

Высокая точность сохраняется даже для ламинарного потока высоковязких сред или сложных условий потока с газовыми или твердыми включениями, при условии, что измерительные трубки заполнены. Требования к прямому трубопроводу практически отсутствуют, и прибор нечувствителен к возмущениям от фитингов трубопровода перед ним.

Требования к режиму потока варьируются в зависимости от принципа измерения:

• Метод транзитного времени (в основном для больших диаметров труб, чистых жидкостей) Подходит как для ламинарного, так и для турбулентного потока. Скорость потока рассчитывается путем измерения разницы во времени прохождения ультразвука в прямом и обратном направлениях потока, отражая среднюю скорость потока с низкими требованиями к прямому трубопроводу.
• Метод Доплера (в основном для жидкостей, содержащих частицы / пузырьки) Более подходит для турбулентных или умеренно возмущенных режимов потока. Он полагается на частицы / пузырьки в жидкости для отражения ультразвуковых сигналов. При ламинарном потоке неравномерное распределение частиц имеет тенденцию ослаблять сигналы и снижать точность.

PMD75 от E+H в основном используется для измерения уровня жидкости, объема или массы жидкостей, мониторинга перепада давления и измерения расхода (объемного или массового) газов, пара и жидкостей. Для измерения расхода требуются вспомогательные устройства, такие как диафрагмы и трубки Пито.

Полностью развитый турбулентный поток обязателен. Перепад давления создается дросселирующим устройством, и перепад давления пропорционален квадрату расхода. Должен быть достигнут полностью турбулентный поток выше критического числа Рейнольдса (например, Re > 10⁵ для стандартных диафрагм); в противном случае нелинейные ошибки в соотношении перепада давления и расхода резко возрастут.

Требуется чрезвычайно высокая равномерность скорости потока, с участками прямого трубопровода перед расходомером от 5D–40D в зависимости от дросселирующего элемента. Недостаточные участки прямого трубопровода вызывают искаженное распределение скорости и искаженное измерение перепада давления. Нормальное измерение невозможно при ламинарном потоке, с большими флуктуациями перепада давления, которые трудно исправить с помощью алгоритмов.