Los caudalímetros de orificio y los caudalímetros de cuña pertenecen al tipo de caudalímetros de sección transversal constante y de presión diferencial. En otras palabras, comparten el mismo concepto.
Un caudalímetro de orificio implica insertar una placa circular con un orificio en el medio en una tubería y luego medir la diferencia de presión de vapor antes y después de la placa de orificio. Luego se calcula el caudal de vapor basándose en estos datos.
A medida que el flujo de vapor se contrae en la placa de orificio, la presión estática disminuye y el caudal aumenta, lo que resulta en una diferencia de presión antes y después de la placa de orificio. Según la ecuación de continuidad (ley de conservación de la masa) y la ecuación de Bernoulli (ley de conservación de la energía), el caudal es proporcional a la diferencia de presión: M2∝ΔP, donde M es el caudal y ΔP es la depresión de la diferencia.
La señal de diferencia de presión se transmite a un transmisor de presión diferencial a través de líneas de impulso y luego se envía a un integrador de flujo, que calcula el caudal en función de la señal de diferencia de presión. Además, la temperatura y la presión del vapor se miden mediante sensores de temperatura y presión, y el integrador de flujo calcula el caudal compensado en función de la temperatura y presión actuales.
Un medidor de flujo de cuña funciona restringiendo el flujo de fluido con una cuña, creando una diferencia de presión aguas arriba y aguas abajo de la cuña que es proporcional al cuadrado del caudal. Esta diferencia de presión se obtiene de dos tomas de presión a cada lado de la cuña y se envía a un transmisor de presión diferencial para convertirla en una salida de señal eléctrica. Luego, esta señal es procesada por un integrador de flujo especializado para determinar el caudal.
¿Por qué elegir un caudalímetro de orificio?
Beneficios:
- La estructura del dispositivo regulador es fácil de replicar, simple, robusta y tiene un rendimiento estable y confiable con una larga vida útil.
- Es adecuado para medir tuberías de mayor diámetro (actualmente, los caudalímetros de orificio son generalmente la única opción para tuberías con un diámetro superior a DN 600 mm).
- Durable y duradero.
- Calibración integral.
- Precio accesible.
Desventajas:
- Altos requisitos para la instalación del dispositivo de estrangulamiento, líneas de impulso y contenedores de condensado, lo que hace que la instalación sea más compleja.
- Es difícil calibrar todo el caudalímetro de orificio en su conjunto. Actualmente, sólo el sensor de presión diferencial, el sensor de presión y el sensor de temperatura se pueden calibrar individualmente, lo que dificulta garantizar la precisión general.
- La estructura de la placa de orificio provoca una reducción significativa de la presión estática y un aumento significativo del caudal, lo que provoca una erosión grave de la placa de orificio y una disminución de la precisión con el tiempo. En el caso de medir el flujo de gas licuado, propileno y otros líquidos fácilmente vaporizables, los cambios en las propiedades físicas del fluido pueden causar una erosión aún más severa de la placa de orificio.
- La estructura de la placa de orificio produce una pérdida significativa de presión estática después de que pasa el fluido, lo que convierte al medidor de flujo de orificio en un instrumento de alto consumo de energía. Esto aumenta la pérdida de energía mecánica para bombas y motores, lo que no conduce a una mejora de la eficiencia energética del sistema y es una desventaja para requisitos de ahorro de energía cada vez más estrictos.
¿Por qué elegir un caudalímetro de cuña?
Beneficios:
- Especialmente adecuado para medir medios con alta viscosidad, bajo número de Reynolds, partículas suspendidas o burbujas.
- La precisión de la medición no se ve afectada por la constante dieléctrica u otras propiedades del fluido.
- El diseño especial del componente en forma de cuña tiene un efecto de desviación para evitar obstrucciones.
- Función de compensación de cambios en la viscosidad del fluido, temperatura, densidad, etc.
- Resistente a vibraciones, golpes, suciedad y corrosión.
- Tiene una función de medición de flujo bidireccional.
- Ahorro de energía y reducción de emisiones: Los caudalímetros de cuña tienen una estructura simple y robusta, alta confiabilidad, fácil instalación y bajos costos de operación y mantenimiento.
- Sin piezas móviles ni desgaste y sin necesidad de recalibración durante el uso a largo plazo.
Desventajas:
En comparación con los medidores de flujo de orificio, los medidores de flujo de cuña tienen las desventajas de un precio más alto y requieren una calibración individual para cada unidad. En términos de diseño, fabricación, cálculo, instalación y uso, los caudalímetros de cuña aún carecen de los datos y normas correspondientes.
Resumen: Actualmente, los medidores de flujo de cuña y los medidores de flujo de orificio coexisten y utilizan sus respectivas fortalezas. Sin embargo, a largo plazo, los caudalímetros de cuña son la tendencia de desarrollo de la nueva generación de caudalímetros de presión diferencial.
Precauciones para la instalación
Diez precauciones para instalar un medidor de flujo de orificio:
- Antes de instalar el instrumento, se deben limpiar las tuberías de proceso para evitar que se adhieran sustancias ferromagnéticas al instrumento, lo que podría afectar el rendimiento del instrumento o incluso dañarlo. Si es inevitable, se debe instalar un filtro magnético en la entrada del instrumento. El instrumento en sí no debe soplarse con aire antes de ponerlo en funcionamiento para evitar daños.
- El instrumento debe ser revisado para detectar daños antes de la instalación.
- El instrumento se puede instalar vertical u horizontalmente. Si se instala verticalmente, el ángulo entre la línea central del instrumento y la línea vertical debe ser inferior a 2°. Si se instala horizontalmente, el ángulo entre la línea central horizontal del instrumento y la línea horizontal debe ser inferior a 2°.
- Las tuberías aguas arriba y aguas abajo del instrumento deben tener el mismo diámetro que el instrumento. Las bridas o roscas utilizadas para conectar la tubería deben coincidir con las bridas y roscas del instrumento. La sección del tubo recto aguas arriba debe ser al menos cinco veces el diámetro nominal del instrumento y la sección del tubo recto aguas abajo debe ser mayor o igual a 250 mm.
- Dado que la señal del instrumento se transmite a través de un acoplamiento magnético, no debe haber sustancias ferromagnéticas dentro de 250 px alrededor de la instalación para garantizar el rendimiento del instrumento.
- Si el instrumento mide gas, se calibrará a una presión específica. Si el gas se descarga directamente a la atmósfera a través de la salida del instrumento, provocará una caída de presión en el flotador y distorsionará los datos. Si este es el caso, se debe instalar una válvula en la salida del instrumento.
- El instrumento instalado en la tubería no debe estar sometido a tensión. La entrada y salida del instrumento deben contar con soportes de tubos adecuados para mantener el instrumento en estado de mínima tensión.
- Se debe tener especial cuidado al instalar un instrumento recubierto de PTFE. Bajo presión, el PTFE se deformará, por lo que las tuercas con brida no deben apretarse demasiado.
- Se deben instalar instrumentos con pantallas LCD para evitar que la luz solar directa llegue a la pantalla y reduzca la vida útil de la pantalla LCD.
- Al medir medios de baja temperatura, se debe seleccionar un tipo con camisa.
28 Precauciones para instalar el medidor de flujo con placa de orificio
- El medidor de flujo con placa de orificio no debe instalarse en la tubería formada.
- Se debe prestar atención a la longitud del tramo recto de la tubería antes y después del caudalímetro.
- Para medidores electromagnéticos y de flujo másico con requisitos de conexión a tierra, la conexión a tierra debe realizarse de acuerdo con las instrucciones.
- Durante el proceso de soldadura de tuberías, el cable de conexión a tierra debe evitar el cuerpo del instrumento para evitar que la corriente de conexión a tierra fluya a través del cuerpo del instrumento y lo dañe.
- Durante el proceso de soldadura, la corriente de tierra no debe pasar a través del tubo de presión capilar del instrumento de brida simple o doble.
- Para tuberías guía de media y alta presión, se puede utilizar soldadura por arco de argón o soldadura por encaje. Para velocidades del viento >2m/s, se deben tomar medidas a prueba de viento. Si la velocidad del viento es >8m/s, se debe detener la soldadura.
- Preste atención a la dirección de instalación del dispositivo de toma de presión del medidor de flujo de placa de orificio.
- Está estrictamente prohibido calentar o aplanar los tubos guía de presión de acero inoxidable.
- La posición de instalación del tubo guía de presión del instrumento, el conducto de aire y el tubo de paso debe evitar obstaculizar la operación de producción del proceso en el futuro, evitar lugares corrosivos y de alta temperatura, y debe fijarse firmemente. El extremo más bajo del tubo conductor, de arriba a abajo, debe estar más bajo que la entrada del cableado del instrumento conectado. Se deben agregar juntas a prueba de explosiones cónicas o en forma de Y cerca del costado del instrumento. El punto más bajo del conducto de aire principal del instrumento debe tener una válvula de condensación (contaminación).
- Las juntas de cobre utilizadas en los instrumentos deben recocerse antes de su uso y se debe prestar atención a las condiciones permitidas de temperatura, medio y presión de las juntas de diversos materiales.
- No se pueden mezclar diferentes sistemas de puesta a tierra en la caja de conexiones del instrumento. Los cables de blindaje de todos los instrumentos deben conectarse por separado a las capas de blindaje superior e inferior y no deben retorcerse entre sí.
- Si el instrumento se encuentra en una posición inconveniente para observación y mantenimiento, cambie su posición o instale una plataforma.
- No debe haber uniones en los cables del instrumento y se deben realizar grabaciones ocultas. Se deben utilizar conexiones soldadas o a presión para compensar las uniones de cables.
- Las soldaduras de acero inoxidable deben decaparse, pasivarse y neutralizarse.
- Para instrumentos y accesorios que requieran desengrase, el desengrase debe realizarse estrictamente de acuerdo con las especificaciones. Después de desengrasar, sellar y almacenar los instrumentos y accesorios se debe realizar con cuidado para evitar la contaminación secundaria durante el almacenamiento y la instalación.
- Está estrictamente prohibido el contacto directo de las tuberías de acero inoxidable con el acero al carbono.
- Está estrictamente prohibido soldar eléctricamente, cortar con gas y perforar bandejas portacables galvanizadas y de aleación de aluminio. En su lugar, se deben utilizar herramientas mecánicas de corte y punzonado, como hojas de sierra y punzonadoras especiales.
- Está estrictamente prohibido soldar eléctricamente, cortar con gas y perforar tuberías de acero inoxidable. En su lugar, se debe utilizar plasma o corte y perforación mecánicos.
- Para tuberías de paso de instrumentos en áreas propensas a explosiones, se debe mantener la continuidad eléctrica. Se debe utilizar pasta conductora para la rosca del tubo de paso del instrumento puesto a tierra. La rosca del tubo conductor menor o igual a 36V debe ser al menos inoxidable. El hilo expuesto no debe ser más grande que un hilo.
- Para áreas a prueba de explosiones, los tubos de paso de instrumentos deben mantener la continuidad eléctrica.
- La resistencia de aislamiento de las líneas de instrumentos por debajo de 100 V debe medirse con un vibrómetro de 250 V y debe ser ≥5 megaohmios.
- Las bandejas portacables de aleación de aluminio deben conectarse con cables de cortocircuito, mientras que las bandejas portacables galvanizadas deben tener al menos dos tornillos antisuelto apretados. Para bandejas portacables con una longitud inferior a 30 metros, ambos extremos deben estar conectados a tierra de manera confiable, y para bandejas con una longitud superior a 30 metros, se debe agregar un punto de conexión a tierra cada 30 metros.
- Cuando líneas de instrumentos de diferentes sistemas de puesta a tierra o líneas de instrumentos comparten la misma bandeja de cables, se debe utilizar un divisor metálico para separarlas.
- Está estrictamente prohibido utilizar métodos de soldadura con gas durante la instalación y procesamiento de paneles de instrumentos, gabinetes, cajas y mesas. No se debe utilizar soldadura para la instalación y fijación, y se deben utilizar métodos de perforación mecánica para abrir agujeros.
- El extremo romo del trazado calefactor y del retorno del instrumento no debe tener más de 100 mm.
- Se debe agregar una tapa de tubería al puerto de descarga de la válvula de drenaje del transmisor para evitar fugas en la válvula, especialmente en áreas a prueba de explosiones.
- Un extremo del instrumento y su bandeja portacables, tubo de impulso y tubo de presión se debe fijar en el área de expansión térmica (como torres y accesorios que se mueven con la expansión térmica de la torre), y el otro extremo se debe fijar en el área Área de expansión no térmica (como salas de protección laboral). Al conectar el instrumento, las tuberías flexibles, bandejas de cables y tuberías de impulso deben dejarse con una cierta tolerancia de expansión térmica de acuerdo con la situación real en el sitio.
- Las bandejas portacables y conductos fijados a la torre deberán estar equipados con juntas de dilatación térmica o conexiones flexibles según la situación real de la obra.
4 precauciones para instalar y usar medidores de flujo de cuña:
- Instale de acuerdo con la dirección indicada en el medidor de flujo de cuña.
Aunque algunos artículos y materiales establecen que no existe ningún requisito de dirección para instalar medidores de flujo de cuña y que se pueden usar para medir el flujo inverso, el principio de medición de los medidores de flujo de cuña muestra que si se usa una forma de cuña en V estándar, la estrangulación del El fluido es el mismo para el flujo hacia adelante y hacia atrás.
Sin embargo, los fabricantes etiquetan la dirección del flujo de fluido en el cuerpo del caudalímetro de cuña. Al observar las dos bridas de los extremos del caudalímetro de cuña, la posición de instalación de la cuña no está en el centro del caudalímetro de cuña.
Por lo tanto, es importante instalar el medidor de flujo de cuña en la dirección indicada en el dispositivo para evitar mayores errores de medición causados por una dirección de instalación incorrecta.
- Dirección de la interfaz de toma de presión
De acuerdo con las pautas de toma de presión para instrumentos de medición, cuando se mide el flujo de gas, la interfaz de toma de presión está ubicada en el centro y la parte superior del elemento estrangulador; cuando se mide el flujo de líquido, la interfaz de toma de presión está ubicada en el medio y en la parte inferior; del elemento estrangulador, y cuando se miden medios sucios y contaminados, la interfaz de toma de presión se encuentra en el medio del elemento estrangulador.
Sin embargo, el bloque de cuña del caudalímetro de cuña no está distribuido uniformemente en la cámara interna del dispositivo, y la posición de la interfaz de toma de presión ha sido predefinida por el fabricante, ubicada encima y debajo de la soldadura del bloque de cuña en el dispositivo.
Si la interfaz de toma de presión se instala en el medio y en la parte inferior de la tubería al medir líquido, el bloque de cuña dentro del caudalímetro de cuña también estará ubicado en el medio y en la parte inferior de la tubería.
Esto significa que el fluido debe fluir desde la parte superior del medidor de flujo de cuña, lo que puede causar que se acumulen impurezas en la parte inferior del dispositivo, lo que genera el riesgo de bloquear la interfaz de toma de presión frente al bloque de cuña y provocar fallas en la medición. . Por lo tanto, durante la instalación es necesario diferenciar según la situación real.
- Instalación de tuberías verticales
Se recomienda instalar el medidor de flujo de cuña horizontalmente y minimizar el uso de la instalación vertical porque la calibración del punto cero del medidor de flujo de cuña es difícil de realizar en una instalación vertical.
La calibración del punto cero del medidor de flujo de cuña requiere que el medio de proceso llene el medidor de flujo de cuña. Después de cerrar las válvulas antes y después de la tubería, se debe calibrar el medidor de flujo, asegurando que el medio de proceso dentro del medidor de flujo de cuña esté en un estado estático.
Debido a que el instrumento de medición de caudal del elemento estrangulador generalmente no está diseñado para una instalación de extracción de tubería secundaria, generalmente no hay válvulas de cierre del proceso antes y después del elemento estrangulador. En esta situación, la calibración del caudalímetro de cuña es más difícil.
Si el caudalímetro de cuña se instala horizontalmente, podemos suponer que el fluido estático no tiene un efecto adicional sobre la presión diferencial detectada por el caudalímetro de cuña.
Por lo tanto, solo necesitamos cerrar las válvulas de toma de presión delantera y trasera del medidor de flujo de cuña y liberarlas a la atmósfera para lograr la calibración del punto cero del medidor de flujo.
Si el caudalímetro de cuña se instala verticalmente, se generará una presión estática en la cavidad del caudalímetro de cuña, lo que aumentará el valor de presión diferencial del transmisor de presión diferencial en la cámara de presión positiva y provocará el valor de la presión diferencial de punto cero. del medidor de flujo de cuña es distinto de cero.
Además, se generarán errores de presión estática en el tubo de presión de referencia de medición de presión negativa. Por lo tanto, la calibración del punto cero es difícil en este momento.
Incluso con un transmisor de doble brida, podemos calcular la presión estática agregada midiendo la presión negativa, pero solo podemos calcular la densidad del medio medido en función del valor ideal durante el diseño.
Calcular aproximadamente la presión estática dentro del medidor de flujo de cuña y realizar revisiones de calibración reducirá la confiabilidad del punto cero.
Por lo tanto, en la instalación práctica, es mejor no instalar el caudalímetro de cuña verticalmente. Si el proceso no cumple con los requisitos para la instalación horizontal, además de garantizar que el medidor de flujo de cuña esté lleno con el medio del proceso, también debemos calcular con precisión la diferencia de presión modificada desde el punto cero durante la instalación vertical. No podemos simplemente cerrar las válvulas de admisión de presión positiva y negativa y realizar una calibración del punto cero.
- Instalación de válvula de alivio de presión y drenaje
En el modo de medición de flujo del medidor de flujo de cuña + transmisor de doble brida, se debe instalar una válvula de alivio y drenaje de presión entre la válvula de toma de presión y la pieza de conexión de doble brida.
Esta válvula es muy importante. Durante el proceso de calibración del medidor de flujo, puede garantizar que la presión entre las bridas positiva y negativa sea consistente con la presión atmosférica para garantizar la confiabilidad de la calibración y también garantizar la seguridad del personal de mantenimiento.
Si el transmisor de doble brida está dañado y es necesario reemplazarlo, la válvula de drenaje y alivio de presión puede determinar si la válvula de toma de presión tiene fugas.
Sólo cuando la seguridad esté garantizada se podrá retirar el transmisor de doble brida. Muchas instalaciones de ingeniería omiten la instalación de la válvula de drenaje y alivio de presión, lo cual es incorrecto y debe corregirse.
Resumen: Independientemente del tipo de caudalímetro, la instalación y uso deben realizarse de acuerdo con las instrucciones del fabricante y teniendo en cuenta sus características únicas.
Especificaciones tecnicas
Especificaciones técnicas del caudalímetro de orificio integrado:
- Alta precisión: 0,5%
- Alta estabilidad: mejor que 0,1% Fs por año
- Alta presión estática: 40MPa
- No se requieren ajustes para un funcionamiento continuo durante 5 años
- Efecto insignificante de la temperatura y la presión estática.
- Resistente a altas sobrepresiones
Tipo de conexión bridada (diámetro pequeño) (toma de presión con brida):
- Conexión: brida para soldadura plana o soldadura a tope (estándar de ejecución de brida: JB/T8205-92)
- Medio: líquido viscoso, gas sucio
- Toma de presión: toma de presión de brida
- Precisión: ±0,5%, ±1%
- Tamaño del tubo: 15-80 mm
- Repetibilidad: +0,1%
- Presión: 0-42MPa
- Relación de rango: 10:1
- Temperatura: -100 ~ 800 ℃
- Número de Reynolds: 5×102-1×107
- Material: varios materiales
Formularios
El medidor de flujo de orificio puede usarse ampliamente para la medición continua de flujo volumétrico o flujo másico de diversos líquidos, gases, gas natural y vapor en industrias como la petrolera, química, de gas natural, metalúrgica, eléctrica, farmacéutica, alimentaria, de pesticidas y medioambiental. proteccion.
El medidor de flujo de cuña es un nuevo tipo de instrumento de medición de flujo de presión diferencial del acelerador.
Puede medir con precisión el flujo en fluidos de alta viscosidad, bajo número de Reynolds y con número de Reynolds de 500 y tiene ventajas incomparables y funciones irremplazables en aplicaciones de medición de flujo con baja velocidad de flujo, flujo pequeño y gran diámetro de tubo.
En la industria petroquímica/química del carbón, los caudalímetros de cuña se utilizan habitualmente en:
- Unidades de refinación y plantas de etileno.
- Medios sucios y de alta viscosidad
- Alta temperatura, alta presión y medios altamente abrasivos
- Pasta de carbón-agua (aguas negras, agua de cenizas), pasta de carbón-aceite, etc.
