סיווג מד הזרימה

ניתן לחלק את סיווג ציוד הזרימה ל: מד זרימה נפחי, מד זרימה מהירות, מד זרימה מטרה, מד זרימה אלקטרומגנטי, מד זרימה מערבולת, רוטמטר, מד זרימה ללחץ דיפרנציאלי, מד זרימה אולטרסאונד, מד זרימה מסה ועוד.

1. רוטמטר

מד זרימה מצוף, הידוע גם כרוטמטר, הוא סוג של מד זרימה בעל שטח משתנה. בצינור חרוט אנכי המתרחב מלמטה למעלה, כוח המשיכה של המצוף בעל חתך רוחב עגול מופעל על ידי הכוח ההידרודינמי, והמצוף יכול להיות בתוך החרוט ויכול לעלות ולרדת בחופשיות. הוא נע למעלה ולמטה תחת פעולת מהירות הזרימה והציפה, ולאחר איזון עם משקל המצוף, הוא מועבר לחוגה כדי לציין את קצב הזרימה באמצעות צימוד מגנטי. מחולק בדרך כלל לרוטמטרים מזכוכית ומתכת. מדי זרימה רוטוריים ממתכת הם הנפוצים ביותר בתעשייה. עבור חומרים קורוזיביים בקוטר צינור קטן, בדרך כלל משתמשים בזכוכית. בשל שבריריותה של הזכוכית, נקודת הבקרה המרכזית היא גם מד זרימה רוטורי העשוי ממתכות יקרות כמו טיטניום. ישנם יצרנים רבים של מדי זרימה רוטוריים מקומיים, בעיקר Chengde Kroni (המשתמשת בטכנולוגיית קלן גרמנית), Kaifeng Instrument Factory, Chongqing Chuanyi ו- Changzhou Chengfeng, כולם מייצרים רוטמטרים. בשל הדיוק הגבוה וחזרתיותם של רוטמטרים, הם נמצאים בשימוש נרחב בגילוי זרימה של קוטרי צינורות קטנים (≤ 200 מ"מ).

2. מד זרימה חיובי

מד זרימה בעל תזוזה חיובית מודד את זרימת הנוזל על ידי מדידת נפח המדידה שנוצר בין המארז לרוטור. בהתאם למבנה הרוטור, מדי זרימה בעלי תזוזה חיובית כוללים סוג גלגל מותניים, סוג מגרד, סוג גלגל שיניים אליפטי וכן הלאה. מדי זרימה בעלי תזוזה חיובית מאופיינים בדיוק מדידה גבוה, חלקם עד 0.2%; מבנה פשוט ואמין; תחולה רחבה; עמידות לטמפרטורה גבוהה וללחץ גבוה; תנאי התקנה נמוכים. הוא נמצא בשימוש נרחב במדידת נפט גולמי ומוצרי נפט אחרים. עם זאת, בשל גלגל השיניים, עיקר הצינור הוא הסכנה הנסתרת הגדולה ביותר. יש צורך להתקין מסנן מול הציוד, בעל אורך חיים מוגבל ולעתים קרובות דורש תחזוקה. יחידות הייצור המקומיות העיקריות הן: מפעל המכשירים קאיפנג, מפעל המכשירים אנחווי וכו'.

3. מד זרימת לחץ דיפרנציאלי

מד זרימת לחץ דיפרנציאלי הוא מכשיר מדידה בעל היסטוריה ארוכה של שימוש ונתונים ניסויים מלאים. זהו מד זרימה המודד את הפרש הלחץ הסטטי שנוצר על ידי הנוזל הזורם דרך מכשיר המצערת כדי להציג את קצב הזרימה. התצורה הבסיסית ביותר מורכבת ממכשיר מצערת, צינור אות לחץ דיפרנציאלי ומד לחץ דיפרנציאלי. מכשיר המצערת הנפוץ ביותר בתעשייה הוא "מכשיר המצערת הסטנדרטי" שעבר סטנדרטיזציה. לדוגמה, פתח סטנדרטי, זרבובית, זרבובית ונטורי, צינור ונטורי. כעת מכשיר המצערת, ובמיוחד מדידת זרימת הזרבובית, נע לכיוון אינטגרציה, ומשדר לחץ דיפרנציאלי מדויק ופיצוי טמפרטורה משולבים עם הזרבובית, מה שמשפר מאוד את הדיוק. ניתן להשתמש בטכנולוגיית צינור פיטו כדי לכייל את מכשיר המצערת באופן מקוון. כיום, חלק מהמכשירים הלא סטנדרטיים של המצערת משמשים גם במדידה תעשייתית, כגון לוחות פתח כפולים, לוחות פתח עגולים, לוחות פתח טבעתיים וכו'. מדידים אלה דורשים בדרך כלל כיול זרימה אמיתית. מבנה התקן המצערת הסטנדרטי הוא פשוט יחסית, אך בשל הדרישות הגבוהות יחסית לסבילות ממדית, צורה וסבילות מיקום, טכנולוגיית העיבוד יחסית קשה. אם ניקח לדוגמה את לוחית הפתח הסטנדרטית, מדובר בחלק דמוי לוחית דק במיוחד, הנוטה לעיוות במהלך העיבוד, ולוחות פתח גדולים יותר נוטים גם הם לעיוות במהלך השימוש, דבר המשפיע על הדיוק. חור הלחץ של התקן המצערת אינו גדול מדי בדרך כלל, והוא יתעוות במהלך השימוש, דבר שישפיע על דיוק המדידה. לוחית הפתח הסטנדרטית תשחק את האלמנטים המבניים הקשורים למדידה (כגון זוויות חדות) עקב חיכוך הנוזל כנגדו במהלך השימוש, דבר שיפחית את דיוק המדידה.

למרות שפיתוח מדי זרימה בלחץ דיפרנציאלי הוא מוקדם יחסית, עם השיפור המתמיד והפיתוח של צורות אחרות של מדי זרימה, והשיפור המתמיד של דרישות מדידת זרימה לפיתוח תעשייתי, מקומם של מדי זרימה בלחץ דיפרנציאלי במדידה תעשייתית הוחלף חלקית על ידי מדי זרימה מתקדמים, מדויקים ונוחים.

4. מד זרימה אלקטרומגנטי

מד זרימה אלקטרומגנטי פותח על סמך עקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית של פאראדיי למדידת זרימת הנפח של נוזל מוליך. על פי חוק פאראדיי לאינדוקציה אלקטרומגנטית, כאשר מוליך חותך את קו השדה המגנטי בשדה מגנטי, נוצר מתח מושרה במוליך. גודל הכוח האלקטרו-מניעי תואם את גודל המוליך. בשדה המגנטי, מהירות התנועה הניצב לשדה המגנטי היא פרופורציונלית, ולאחר מכן בהתאם לקוטר הצינור ולהפרש התווך, היא מומרת לקצב זרימה.

מד זרימה אלקטרומגנטי ועקרונות בחירה: 1) הנוזל המיועד למדידה חייב להיות נוזל מוליך או תרחיף; 2) הקליבר והטווח, רצוי שהטווח הרגיל יהיה יותר ממחצית הטווח המלא, וקצב הזרימה יהיה בין 2-4 מטרים; 3). לחץ ההפעלה חייב להיות נמוך מהתנגדות הלחץ של מד הזרימה; 4). יש להשתמש בחומרי בטנה וחומרי אלקטרודה שונים לטמפרטורות שונות ולמדיה קורוזיבית.

דיוק המדידה של מד הזרימה האלקטרומגנטי מבוסס על המצב שבו הנוזל מלא בצינור, ובעיית המדידה של אוויר בצינור טרם נפתרה כראוי.

יתרונות מדי זרימה אלקטרומגנטיים: אין חלק מצערת, כך שאובדן הלחץ קטן וצריכת האנרגיה מופחתת. זה קשור רק למהירות הממוצעת של הנוזל הנמדד, וטווח המדידה רחב; ניתן למדוד מדיות אחרות רק לאחר כיול המים, ללא תיקון, המתאים ביותר לשימוש כמכשיר מדידה לשיקוע. עקב השיפור המתמיד של הטכנולוגיה וחומרי התהליך, השיפור המתמיד של היציבות, הליניאריות, הדיוק ואורך החיים, וההתרחבות המתמשכת של קוטר הצינור, מדידת מדיות דו-פאזיות מוצקות-נוזליות משתמשת באלקטרודות הניתנות להחלפה ואלקטרודות גירוד כדי לפתור את הבעיה. בעיות מדידה של מדידות בלחץ גבוה (32 מגה פסקל), עמידות בפני קורוזיה (ציפוי נגד חומצה ובסיס), כמו גם התרחבות מתמשכת של הקליבר (עד 3200 מ"מ קליבר), עלייה מתמשכת באורך החיים (בדרך כלל יותר מ-10 שנים), מדי זרימה אלקטרומגנטיים הופכים לשימוש נרחב יותר ויותר, גם העלות שלהם ירדה, אך המחיר הכולל, במיוחד המחיר של קוטר צינור גדול, עדיין גבוה, ולכן יש להם מקום חשוב ברכישת מדי זרימה.

5. מד זרימה אולטרסאונד

מד זרימה אולטרסאונד הוא סוג חדש של מכשיר למדידת זרימה שפותח בעידן המודרני. כל עוד נוזלים יכולים להעביר צלילים ניתנים למדידה באמצעות מד זרימה אולטרסאונד; מד זרימה אולטרסאונד יכול למדוד את הזרימה של נוזלים בעלי צמיגות גבוהה, נוזלים לא מוליכים או גזים, ועיקרון המדידה הוא: מהירות ההתפשטות של גלי אולטרסאונד בנוזל תשתנה בהתאם לקצב הזרימה של הנוזל הנמדד. כיום, מדי זרימה אולטרסאונדים מדויקים עדיין נחלתם של מותגים זרים, כמו פוג'י היפנית וקנגלצ'ואנג האמריקאית; יצרנים מקומיים של מדי זרימה אולטרסאונדים כוללים בעיקר: טאנגשאן מיילון, דאליאן שיאנצ'או, ווהאן טיילונג וכן הלאה.

מדי זרימה אולטרסאונדיים בדרך כלל אינם משמשים ככלי מדידה לשקיעה, ולא ניתן להפסיק את הייצור לצורך החלפה כאשר נקודת המדידה באתר ניזוקה, והם משמשים לעתים קרובות במצבים בהם נדרשים פרמטרים של בדיקה כדי להנחות את הייצור. היתרון הגדול ביותר של מדי זרימה אולטרסאונדיים הוא שהם משמשים למדידת זרימה בקוטר גדול (קטר צינורות גדול מ-2 מטרים). גם אם חלק מנקודות המדידה משמשות לשקיעה, השימוש במדי זרימה אולטרסאונדיים מדויקים יכול לחסוך בעלויות ולהפחית תחזוקה.

6. מד זרימת מסה

לאחר שנים של מחקר, מד זרימת מסה בצורת U הוצג לראשונה על ידי חברת MICRO-MOTION האמריקאית בשנת 1977. עם יציאתו לשוק, מד הזרימה הזה הראה את חיוניותו החזקה. יתרונו הוא שניתן לקבל את אות זרימת המסה ישירות, והוא אינו מושפע מהשפעת הפרמטרים הפיזיקליים, הדיוק הוא ± 0.4% מהערך הנמדד, וחלקו יכול להגיע ל-0.2%. הוא יכול למדוד מגוון רחב של גזים, נוזלים ותרחיפים. הוא מתאים במיוחד למדידת גז נפט נוזלי וגז טבעי נוזלי באמצעות מדיית מסחר איכותית, כאשר מד הזרימה האלקטרומגנטי אינו מספיק; מכיוון שהוא אינו מושפע מחלוקת מהירות הזרימה בצד הזרם, אין צורך בקטעי צינור ישירים בצדדים הקדמיים והאחוריים של מד הזרימה. החיסרון הוא שלמד זרימת המסה דיוק עיבוד גבוה ובדרך כלל יש לו בסיס כבד, ולכן הוא יקר; מכיוון שהוא מושפע בקלות מרעידות חיצוניות והדיוק מופחת, יש לשים לב לבחירת מיקום ושיטת ההתקנה שלו.

7. מד זרימה וורטקס

מד זרימת הוורטקס, הידוע גם כמד זרימת וורטקס, הוא מוצר שיצא רק בסוף שנות ה-70. הוא פופולרי מאז שהוצא לשוק והוא נמצא בשימוש נרחב למדידת נוזלים, גז, קיטור ומדורים אחרים. מד זרימת הוורטקס הוא מד זרימת מהירות. אות הפלט הוא אות תדר דופק או אות זרם סטנדרטי פרופורציונלי לקצב הזרימה, ואינו מושפע מטמפרטורת הנוזל, הרכב הלחץ, הצמיגות והצפיפות. המבנה פשוט, אין חלקים נעים, ורכיב הגילוי אינו נוגע בנוזל המיועד למדידה. יש לו מאפיינים של דיוק גבוה וחיי שירות ארוכים. החיסרון הוא שנדרש קטע צינור ישר מסוים במהלך ההתקנה, ולסוג הרגיל אין פתרון טוב לרעידות ולטמפרטורה גבוהה. לרחוב הוורטקס יש סוגים פיזואלקטריים וקיבוליים. לאחרון יתרונות בעמידות בטמפרטורה ובעמידות לרעידות, אך הוא יקר יותר ומשמש בדרך כלל למדידת קיטור מחומם יתר על המידה.

8. מד זרימת יעד

עקרון המדידה: כאשר המדיום זורם בצינור המדידה, הפרש הלחצים בין האנרגיה הקינטית שלו לבין לוח המטרה יגרום לתזוזה קלה של לוח המטרה, והכוח שנוצר הוא פרופורציונלי לקצב הזרימה. ניתן למדוד זרימה קטנה במיוחד, קצב זרימה נמוך במיוחד (0 -0.08M/S), והדיוק יכול להגיע ל-0.2%.