Caratteristiche della scelta della dimensione del flussometro

Nella maggior parte dei casi, la portata da misurare varia in un intervallo abbastanza ampio da Q min (portata minima) a Q max (portata massima). Il rapporto tra la portata massima e quella minima è chiamato campo dinamico di misura. Si ricorda che le portate minima e massima, in questo caso, sono quei valori, nella misura dei quali il flussimetro fornisce la precisione dichiarata.

La scelta della dimensione del flussometro è il compito più difficile. Il diametro nominale della sua parte di misura (DN) e il diametro della tubazione determinano la portata del mezzo misurato, la cui velocità deve rientrare in determinati limiti.

Quindi, quando si misura il consumo di liquidi abrasivi, polpa, fanghi di minerali, ecc. misuratori di portata elettromagnetici, è necessario garantire che la velocità di movimento del fluido non sia superiore a 2 m/s. Quando si misurano le portate di fluidi soggetti alla formazione di depositi (acque reflue), al contrario, si consiglia di aumentare la velocità del movimento del fluido in modo che i depositi di limo vengano dilavati in modo più efficiente. Per misurare le portate di liquidi puliti non abrasivi con flussimetri elettromagnetici, si consiglia di fornire una velocità del flusso di 2,5 ... 3 m / s.

Quando si misurano le portate del liquido, la velocità del flusso non deve superare i 10 m/s. Quando si misura il flusso di gas e vapore, la velocità del flusso, nella maggior parte dei casi, non deve superare gli 80 m/s.

I valori approssimativi della portata del liquido a seconda del diametro della tubazione e della parte di misura del flussimetro a diverse velocità del fluido sono riportati nella Tabella 1.

Tabella 1.

DU		Consumo m 3 /h
[mm]	[pollice]	Consumo a v=0,3 m/s	Impostazione di fabbrica a v~2,5 m/s	Consumo a V=10 m/s
2	1/12"	0,0034	0,0283	0,1131
4	5/32"	0,0136	0,1131	0,4524
8	5/16"	0,0543	0,4524	1,810
15	1/2"	0,1909	1,590	6,362
25	1"	0,5301	4,418	17,67
32	1 1/4"	0,8686	7,238	28,95
40	250	10"	53,01	441,8
50	2"	2,121	17,67	70,69
66	2 1/2"	3,584	29,87	119,5
80	3"	5,429	45,24	181,0
100	4"	8,482	70,69	282,7
125	5"	13,25	110,5	441,8
150	6"	19,09	159,0	636,2
200	8"	33,93	282,7	1131
1767	1 1/2"	1,357	11,31	45,24

L'intervallo di misurazione della portata è influenzato anche dalla temperatura e dalla pressione del fluido da misurare. La tabella 2 mostra, a titolo esemplificativo, i campi di misura della portata d'aria a 20°C e delle varie sovrapressioni di un flussimetro a vortice.

Tavolo 2.

Diametro del tubo	Pressione (bar); Densità (kg/m3)
	0 bar 1.205 kg/m3	3,4 bar 5.248 kg/m3	6,9 bar 9.409 kg/m3	11 bar 14,28 kg/m3	13,8 bar 17,61 kg/m3	20,7 bar 25,82 kg/m3	27,6 bar 34,02 kg/m3	34,5 bar 4 2,22 kg/m3	69 bar 83,24 kg/m3
50 mm	0,4829…9,748	1,288…4245	1,902…76,11	2,512…115,5	2,889…142,5	3,927…208,8	4,482…275,2	5,177…341,6	8,141…673,4
75 mm	1,064…21,48	2,838…93,52	4,190…167,7	5,535…254,6	6,365…313,9	8,215…460,1	9,895…606,3	11,41…752,5	17,94…1484
100 mm	1,832…36,98	4,888..161,0	7,215…288,7	99,531…438,3	10,96…540,5	14,15…792,3	17,00…1044	19,64…1296	30,89…2555
150 mm	4,157…83,93	11,09…365,5	16,37…655,3	21,63…994,8	24,88…1227	32,10…1798	38,59…2369	44,57…2941	70,09…5798
200 mm	7,199…145,3	19,21…632,8	28,35…1135	37,46…1723	43,07…2124	55,59…3113	66,82…4103	77,18…5092	121,4…10039
250 mm	11,35…229,1	30,27…997,5	44,69…1789	57,04…2715	67,90…3348	87,62…4908	105,3…6367	121,7…8027	191,3…15824
300 mm	16,11…325,2	42,97…1416	63,44…2539	83,81…3854	96,38…4752	124,4…6966	149,5…9180	172,7…11393	271,6…22462
350 mm	19,47…393,0	51,95….1712	76,68…3069	101,3…4659	116,5…5745	150,3…8420	180,7…11096	208,7…13772	328,3…27151
400 mm	25,43…513,4	67,85…2235	100,2…4008	132,3…6085	152,2…7503	196,4…10998	236,0…14493	272,6…17988	428,7…35462
450 mm	32,19…649,8	85,88…2830	126,8…5073	167,5…7702	192,6…9497	248,5…13921	298,8…18345	345,1…22768	542,7…44887
500 mm	40,00…807,4	106,7…3516	157,5…6304	208,1…9571	239,3…11801	308,8…17298	371,3…22795	428,8…28292	674,3…55776
550 mm	51,04…1030	136,2…4486	201,0…8044	265,5…12212	305,4…15058	394,1…22072	476,7…29086	547,1…36100	860,5…71170
600 mm	57,85…1168	154,3…5085	227,8…9118	301,0…13842	346,1…17068	446,7…25019	537,032969	620,2…40919	975,3…80671

Una determinazione più accurata delle portate minime e massime per una data dimensione del flussometro viene effettuata utilizzando un software speciale sviluppato dal produttore. Il calcolo tiene conto dell'influenza dei valori minimo e massimo di temperatura e pressione del fluido, della sua densità, viscosità e altre caratteristiche che influiscono sulla portata e sulla portata volumetrica.

Influenza della resistenza idraulica

È inoltre necessario tenere conto del fatto che il flussometro può fornire una certa resistenza al movimento del mezzo misurato e introdurre ulteriore resistenza idraulica. Il misuratore di portata a vortice ha la massima resistenza idraulica per la presenza di un volume piuttosto grande di un corpo shedder nella parte di misura del dispositivo. Il misuratore di portata Coriolis soffre anche della resistenza idraulica con conseguente perdita di pressione dovuta alla presenza di curve e tubazioni nel progetto.

I misuratori di portata elettromagnetici e ad ultrasuoni hanno la minor resistenza idraulica, poiché non hanno curve e parti che sporgono nella parte di misura. Sono noiosi. Una certa perdita di pressione può essere causata dal materiale del rivestimento del corpo del misuratore (ad es. rivestimento in gomma) o da un'installazione impropria (guarnizioni che sporgono nel corpo del misuratore).

La tabella 3 mostra l'intervallo di flusso e le portate massime per i flussimetri. principio diverso Azioni.

Tabella 3

Metodo	Gamma dinamica	Portata massima
Elettromagnetico	100:1	10 m/s (liquido)
Vortice	25:1	10 m/s (liquido), 80 m/s (vapore, gas)
Ultrasuoni (sensori da infilare)	100:1	10 m/s (liquido)
Ultrasuoni (sensori di contatto)	100:1	12 m/s (liquido), 40 m/s (vapore, gas)
Coriolis	100:1	10 m/s (liquido), 300 m/s (vapore, gas)

Caratteristiche metrologiche e loro influenza sulla scelta

Attualmente esistono misuratori di portata elettromagnetici con un range dinamico dichiarato di 500:1 e addirittura 1000:1. Questi ampi intervalli dinamici di misura si ottengono applicando la calibrazione multipunto quando il misuratore esce dalla produzione. Sfortunatamente, nel processo di ulteriori operazioni, le caratteristiche metrologiche si deteriorano e la gamma dinamica reale si restringe notevolmente.

Le caratteristiche metrologiche dei misuratori di portata emergono se utilizzati per la contabilizzazione commerciale delle risorse energetiche. Si ricorda che tutti i dispositivi di cui si prevede l'uso ai fini della contabilità commerciale devono essere iscritti nel Registro di Stato degli strumenti di misura dopo aver superato le opportune prove, i cui risultati confermano le caratteristiche metrologiche dichiarate dal costruttore. È l'attuale descrizione del tipo di strumento di misura che dovrebbe guidare la valutazione degli errori. Poiché, ad esempio, in alcuni casi, il basso errore di misura dichiarato dal produttore può essere assicurato non nell'intero range, ma solo in una parte sua ristretta. E, sfortunatamente, i produttori non sempre riflettono questo fatto nella loro documentazione tecnica e nei materiali promozionali.

Per ridurre i costi di successiva manutenzione metrologica (verifica) dei flussimetri, a parità di altre condizioni, si consiglia di scegliere dispositivi con un intervallo di taratura massimo. Al momento, la maggior parte dei misuratori di portata ha un intervallo di calibrazione di una volta 4 anni o più. Quando si sceglie una marca di dispositivo, non si dovrebbe inseguire il valore massimo dell'intervallo di calibrazione nel caso in cui l'accuratezza della misurazione a lungo termine sia una caratteristica distintiva, soprattutto se questa offerta proviene da un produttore poco noto. Per misuratori di portata con diametro nominale superiore a 250 mm (DN 250), la disponibilità di una procedura di verifica senza smontaggio della parte di misura, la cosiddetta verifica di simulazione, non spill, diventa spesso un fattore determinante a favore della scelta di un produttore e tipo specifici. Il test di flussimetri con un diametro nominale superiore a 250 mm con il metodo di colata è attualmente un compito difficile a causa della mancanza di impianti di colata certificati in Russia per il controllo dei flussometri grande diametro. Ma va ricordato che il metodo di verifica senza perdite aggiunge un ulteriore errore dell'1 ... 1,5% all'errore di misurazione di base, che potrebbe non essere sempre accettabile.

La tabella 4 mostra le caratteristiche metrologiche dei misuratori di portata con vari metodi di misura, forse con la migliore accuratezza fino ad oggi. Se la soluzione offerta dal fornitore ha tassi di precisione ancora più elevati, è necessario affrontare con maggiore attenzione la questione del controllo delle caratteristiche metrologiche dichiarate di questa apparecchiatura.

Tabella 4

L'accuratezza della misurazione del volume e della portata massica è influenzata non solo dal metodo di misurazione, dalla qualità dei materiali utilizzati nella produzione, dalle soluzioni schematiche applicate e dagli algoritmi di calcolo del software, ma anche dalla corretta installazione e configurazione, tempestività e completezza Manutenzione. Questi aspetti saranno oggetto della terza parte finale della guida alla scelta del misuratore di portata, come costi di installazione e successiva manutenzione, per quanto possibile caratteristiche tecniche le domande devono essere considerate anche nel processo di selezione del contatore.

I misuratori di portata ad ultrasuoni sono dispositivi basati sulla misurazione dell'effetto dipendente dal flusso che si verifica quando le vibrazioni acustiche attraversano un flusso di liquido o gas. Quasi tutti i misuratori di portata acustici utilizzati nella pratica operano nella gamma di frequenza degli ultrasuoni e sono quindi chiamati ultrasuoni.

Un misuratore di portata ad ultrasuoni è un dispositivo il cui scopo diretto è misurare gli effetti acustici che si verificano durante il movimento di una sostanza la cui portata deve essere misurata. La decisione di acquistare un misuratore di portata ad ultrasuoni è l'ideale se si desidera misurare il volume o la portata di eventuali liquidi convogliati attraverso una tubazione in pressione. Se è richiesto un controllo e una contabilizzazione rigorosi di indicatori come il consumo di acqua fredda o calda, il volume di fornitura di vari prodotti petroliferi, gas o rifiuti, l'opzione migliore sarebbe ordinare misuratori di portata ad ultrasuoni che ti aiuteranno a controllare rapidamente e facilmente questi parametri.

La direzione delle imprese più moderne concorda sul fatto che il prezzo di un flussometro è un indicatore non importante quando noi stiamo parlando sulle economie di scala. Un moderno misuratore di portata ad ultrasuoni è un dispositivo semplice e affidabile nel funzionamento, nonché un'elevata precisione, che lo rende un'ottima soluzione a basso prezzo.

Sono divisi in flussimetri basati sul movimento delle vibrazioni acustiche di un mezzo in movimento e flussimetri basati sull'effetto Doppler, apparso in seguito. La distribuzione principale è stata ricevuta da flussimetri basati sulla misurazione della differenza nel tempo di passaggio delle vibrazioni acustiche lungo il flusso e contro di esso. Molto meno comuni sono i misuratori di portata ad ultrasuoni in cui le vibrazioni acustiche sono dirette perpendicolarmente al flusso e viene misurato il grado di deviazione di queste vibrazioni dalla direzione originale. I misuratori di portata a ultrasuoni basati su Doppler sono destinati principalmente alla misurazione della velocità locale, ma trovano applicazione anche nella misurazione della portata. I loro schemi di misurazione sono più semplici.

Accanto ai tre tipi di misuratori di portata ad ultrasuoni indicati, esistono misuratori di portata acustici, detti misuratori ad onda lunga, operanti nella gamma di frequenza sonora delle vibrazioni acustiche.

I misuratori di portata ad ultrasuoni vengono solitamente utilizzati per misurare il flusso volumetrico perché gli effetti che si verificano quando le vibrazioni acustiche attraversano un flusso di liquido o gas sono legati alla velocità di quest'ultimo. Ma aggiungendo un trasduttore acustico che risponde alla densità della sostanza misurata, è possibile eseguire anche la misurazione della portata massica. L'errore dato dei misuratori di portata ad ultrasuoni si trova in un ampio intervallo dallo 0,1 al 2,5%, ma in media può essere stimato allo 0,5-1%. Molto più spesso, i misuratori di portata ad ultrasuoni vengono utilizzati per misurare la portata di un liquido, piuttosto che di un gas, a causa della bassa resistenza acustica di quest'ultimo e della difficoltà di ottenere intense vibrazioni sonore al suo interno. I misuratori di portata ad ultrasuoni sono adatti per tubi di qualsiasi diametro, da 10 mm o più.

I misuratori di portata ad ultrasuoni esistenti sono molto diversi sia in termini di progettazione dei trasduttori primari che di circuiti di misura utilizzati. Quando si misura la portata di liquidi puri, vengono solitamente utilizzate alte frequenze (0,1-10 MHz) di vibrazioni acustiche. Quando si misurano sostanze inquinanti, le frequenze di oscillazione devono essere notevolmente ridotte fino a diverse decine di kilohertz per evitare la dispersione e l'assorbimento delle oscillazioni acustiche. È necessario che la lunghezza d'onda sia un ordine di grandezza maggiore del diametro delle particelle solide o delle bolle d'aria. Le basse frequenze sono utilizzate nei misuratori di portata del gas ad ultrasuoni.

Emettitori e ricevitori di vibrazioni acustiche.

Per introdurre vibrazioni acustiche nel flusso e riceverle all'uscita del flusso, sono necessari emettitori e ricevitori di vibrazioni, gli elementi principali dei trasduttori primari dei misuratori di portata ad ultrasuoni. Quando alcuni cristalli (elementi piezoelettrici) vengono compressi e allungati in determinate direzioni, sulle loro superfici si formano cariche elettriche e viceversa, se a queste superfici viene applicata una differenza di potenziali elettrici, l'elemento piezoelettrico si allungherà o si restringerà, a seconda di quale delle superfici avrà più tensione - effetto piezoelettrico inverso. Quest'ultimo si basa sul funzionamento di emettitori che convertono la tensione elettrica alternata in vibrazioni acustiche (meccaniche) della stessa frequenza. L'effetto piezoelettrico diretto viene utilizzato dai ricevitori che convertono le vibrazioni acustiche in tensioni elettriche alternate.

L'effetto piezoelettrico è stato riscontrato principalmente nel quarzo naturale. Ma ora, quasi ovunque, solo i materiali piezoceramici vengono utilizzati come emettitori e ricevitori di vibrazioni acustiche nei misuratori di portata ad ultrasuoni, principalmente titanato di bario e zirconato di titanato di piombo - una soluzione solida di zirconato e titanato, piombo, che hanno un grande piezomodulo e un'elevata costante dielettrica , diverse centinaia di volte maggiore del quarzo. Dopo uno speciale trattamento superficiale degli emettitori e dei ricevitori, questi vengono ricoperti da uno strato di metallo (nella maggior parte dei casi mediante argentatura). I fili di collegamento sono saldati a questo strato.

Per ottenere intense vibrazioni acustiche è necessario lavorare alla frequenza di risonanza dell'elemento piezoelettrico. Con liquidi puri si consiglia di lavorare ad alte frequenze di risonanza e pertanto si consiglia di utilizzare lastre piezoceramiche sottili. Per sostanze contenenti impurità meccaniche o bolle di gas, quando è richiesta una piccola frequenza, è necessario utilizzare piezoceramiche spesse o lastre metalliche spesse da incollare su entrambi i lati di una sottile lastra piezoceramica. Gli emettitori e i ricevitori nella maggior parte dei casi sono realizzati sotto forma di dischi rotondi con un diametro di 10-20 mm, a volte inferiore.

Il principio di funzionamento e le varietà dei misuratori di portata ad ultrasuoni con oscillazioni dirette lungo il flusso e contro di esso.

Nella maggior parte dei casi, i piani degli elementi piezoelettrici emettitori e riceventi si trovano ad un certo angolo rispetto all'asse del tubo. Il passaggio degli ultrasuoni diretti lungo il flusso e contro di esso è caratterizzato dal valore della velocità di passaggio della distanza richiesta e dal tempo impiegato per il suo passaggio.

Pertanto, la differenza di tempo è direttamente proporzionale alla velocità.

Esistono diversi modi per misurare un valore molto piccolo del tempo: fase, che misura la differenza negli sfasamenti delle oscillazioni acustiche dirette lungo il flusso e contro di esso (flussometri di fase); metodo time-pulse basato sulla misura diretta della differenza tra i tempi di transito degli impulsi brevi a monte ea valle (flussimetri time-pulse); metodo della frequenza, in cui si misura la differenza tra le frequenze di ripetizione di impulsi brevi o pacchetti di vibrazioni acustiche dirette lungo e contro il flusso (flussimetri di frequenza). Quest'ultimo metodo e le sue varietà si sono diffusi.

In base al numero di canali acustici, i misuratori di portata ad ultrasuoni sono suddivisi in raggio singolo o monocanale, doppio raggio o bicanale e multiraggio o multicanale. I primi hanno solo due elementi piezoelettrici, ognuno dei quali a sua volta svolge le funzioni di irraggiamento e di ricezione. Il loro vantaggio essenziale è l'assenza di asimmetria spaziale dei canali acustici, che dipende dalla differenza delle loro dimensioni geometriche, nonché dalla differenza di temperatura e concentrazione di flusso in essi. Questi ultimi hanno due emettitori e due ricevitori, che formano due canali acustici indipendenti, paralleli o incrociati tra loro. I multicanale vengono utilizzati quando è necessario misurare la portata di flussi deformati o ottenere una maggiore precisione, in particolare nel caso di misuratore di portata ad ultrasuoni come un modello.

Influenza del profilo di velocità.

Il profilo di velocità ha un impatto significativo sulle letture dei flussimetri ad ultrasuoni e sul loro errore. Consideriamo questo effetto per i più comuni misuratori di portata con ingresso angolare di vibrazioni acustiche in un punto. In questo caso, il raggio ultrasonico risponderà alla velocità mediata sul diametro, che sarà sempre maggiore della velocità media mediata sull'area della sezione trasversale della tubazione. Se le vibrazioni acustiche vengono inviate non nel piano diametrale, ma nel piano passante per una qualsiasi delle corde. Infatti, man mano che la corda si allontana dal diametro, la velocità mediata sulla corda diminuirà, e ad una certa distanza tra il diametro e la corda, pari a (0,5-0,54) D / 2, la velocità nella zona turbolenta diventare uguale alla media. Il rilevamento delle corde migliora l'accuratezza della misurazione del flusso, soprattutto se viene eseguita lungo più corde, ma allo stesso tempo la progettazione di un misuratore di portata ad ultrasuoni diventa più complicata. La tastatura lungo più corde è utile principalmente nelle installazioni di riferimento, così come nella misura di flussi deformati, specialmente in tubi di diametro maggiore, dove è difficile fornire una lunghezza sufficiente tratto rettilineo. Questo dà una diminuzione dell'errore allo 0,1%, ma qui, in modalità laminare, l'errore aumenta al 3,5%. Una maggiore precisione si ottiene quando si suona lungo quattro (Fig. 1, b, c) o cinque accordi. Ci sono diverse opzioni per la posizione dei quattro accordi. In uno di essi, due corde parallele si trovano a una distanza di 0,5D/2 dal diametro orizzontale e due corde parallele si trovano alla stessa distanza dal diametro verticale (Fig. 1, b). Qui, le lunghezze di tutti gli accordi sono uguali, il che semplifica l'elaborazione dei risultati di misurazione. In un'altra variante (Fig. 1, c) tutte e quattro le corde sono parallele, due di esse sono a una distanza di 0,309D/2 e le altre due - a una distanza di 0,809D>/2 dal diametro.

Figura 1. Schemi di disposizione degli accordi per il suono acustico in un flussimetro ad ultrasuoni.

È possibile eseguire il sondaggio lungo cinque accordi diverse opzioni. Sondaggio lungo cinque corde parallele, la cui posizione è scelta secondo la formula di Gauss in quadratura.

Figura 2. Misuratore di portata ad ultrasuoni con sonda acustica lungo tre corde spaziali.

Il sondaggio può essere eseguito in sequenza lungo cinque corde distanziate a una distanza di 0,5D/2 dal centro del tubo e posizionate non sullo stesso piano, ma nello spazio (Fig. 2). Nelle flange 1 e 8 sono montati due elementi piezoelettrici 3 e 6 e due riflettori 2 e 7. Gli altri due riflettori 4 e 5 sono disposti su lati opposti della parete del tubo. L'elemento piezoelettrico 3 è incassato per ridurre l'effetto dell'interferenza acustica. Le sporgenze delle corde lungo le quali passano i canali acustici sulla sezione perpendicolare all'asse del tubo formano un triangolo equilatero. Con il rilevamento sequenziale, il circuito di elaborazione del segnale viene semplificato e vengono eliminate le interferenze riverberanti, poiché i segnali di lavoro e riflessi sono separati nel tempo. I misuratori di portata acustici multicanale possono fornire un'elevata precisione, non richiedono calibrazioni sperimentali e possono essere utilizzati come esemplari, ma sono complessi e relativamente rari.

Per i misuratori di portata a ultrasuoni convenzionali con tastatura sul piano diametrale, è richiesta una calibrazione sperimentale o la determinazione di un fattore di correzione con sufficiente accuratezza. Sfortunatamente, questo non è così facile da fare.

Infatti, le vibrazioni si propagano in uno spazio ristretto delimitato da piani passanti per due corde, ciascuna delle quali è separata dal piano diametrale da una distanza d/2 in entrambe le direzioni (d è il diametro dell'elemento piezoelettrico radiante). Inoltre, a causa della differenza di velocità sulla sezione trasversale del tubo, il percorso del raggio ultrasonico differisce da quello rettilineo.

Per migliorare la precisione del flussometro ad ultrasuoni, è possibile installare un ugello o un cono convergente (confusore) davanti al trasduttore di flusso, che crea un profilo di velocità molto uniforme all'uscita, a cui può essere preso il moltiplicatore uguale a uno. Ciò è particolarmente necessario quando la lunghezza del tratto rettilineo è insufficiente e, di conseguenza, il profilo di velocità deformato. Se ci sono resistenze nella tubazione che fanno vorticare il flusso, è necessario posizionare un raddrizzatore davanti all'ugello o al confusore.

Con tubi di piccolo diametro, l'errore idrodinamico può essere eliminato se un trasduttore di flusso è realizzato con un canale rettangolare ed elementi piezoelettrici rettangolari che creano vibrazioni acustiche su tutta la sezione trasversale del flusso.

Convertitori di flussimetri ad ultrasuoni.

Il trasduttore del misuratore di portata ad ultrasuoni è costituito da un segmento di tubo su cui sono installati due o quattro elementi piezoelettrici. Con rare eccezioni, vengono utilizzati quelli a disco, che forniscono radiazioni direzionali.

Se gli elementi piezoelettrici sono installati all'esterno del tubo, la trave viene rifratta nelle sue pareti, ma anche quando gli elementi piezoelettrici sono installati internamente, a volte si ritiene opportuno riempire la cavità interna delle tasche angolari con condotti acustici in metallo o vetro organico, in cui viene rifratto anche il raggio. La deriva dovrebbe essere presa in considerazione solo nei trasduttori con rifrazione del raggio e l'effetto della velocità del flusso può essere trascurato.

Tipicamente, il diametro degli elementi piezoelettrici è compreso nell'intervallo 5-20 mm. e il loro spessore a seconda della frequenza. Nei misuratori di portata a frequenza ea impulsi, viene scelta un'alta frequenza di 5-10 MHz, e talvolta anche 20 MHz, poiché un aumento migliora la precisione della misurazione. Nei flussimetri di fase, la frequenza è scelta in modo tale che alla portata massima si possa ottenere la maggiore differenza di fase, che può essere misurata dal misuratore di fase. Tipicamente, viene utilizzata una frequenza da 50 kHz a 2 MHz. Questo vale per i liquidi. Nei mezzi gassosi, è necessario ridurre la frequenza a centinaia e decine di kilohertz a causa della difficoltà di creare intense oscillazioni acustiche nei gas, soprattutto alle alte frequenze.

Per tubi di piccolo diametro, a volte vengono utilizzati emettitori e ricevitori non a disco, ma ad anello.

Sulla fig. 3 mostra i circuiti principali dei trasduttori dei misuratori di portata ad ultrasuoni. Nei primi due schemi (Fig. 3, a, b), vengono utilizzati trasduttori piezoelettrici ad anello, che creano una radiazione non diretta, ma sferica. Il primo di questi circuiti (a) è monocanale, in cui ciascuno dei due elementi piezoelettrici a sua volta emette e riceve vibrazioni acustiche. Il secondo circuito (b) è a due canali, l'elemento piezoelettrico centrale emette e i due estremi sono in ricezione.

Figura 3. Schemi di trasduttori di misuratori di portata ad ultrasuoni.

I trasduttori di radiazione sferica vengono utilizzati solo in tubi di diametro molto piccolo per ottenere una lunghezza sufficiente della sezione di misura, che sarebbe molto piccola per diametri piccoli se la radiazione direzionale fosse introdotta angolarmente. Una maggiore lunghezza può essere ottenuta anche con trasduttori a disco, se la radiazione è diretta lungo l'asse del tubo (Fig. 3, c, d), se c'è riflessione multipla dell'onda dalla parete del tubo (Fig. 3, g ), se si utilizzano riflettori (Fig. 3, e) ) o speciali guide d'onda (Fig. 3, f). Questi ultimi sono particolarmente appropriati quando è necessario proteggere il trasduttore piezoelettrico da un ambiente aggressivo. Lo schema secondo la fig. 3, d - due canali, il resto - monocanale. Gli schemi con input angolare di vibrazioni acustiche direzionali vengono utilizzati molto più spesso. Sulla fig. 3, zh-k mostra un canale singolo e in fig. 3, l, m - schemi a due canali. Nella maggior parte dei casi (Fig. 3. g-i, l, m) le tubazioni sono dotate di depressioni speciali - tasche, nelle cui profondità sono posizionati elementi piezoelettrici. Le cavità delle tasche possono essere libere (Fig. 3, g, h, l, l) o riempite con un conduttore acustico in metallo o vetro organico (Fig. 3, i). In alcuni casi (Fig. 3, j), gli elementi piezoelettrici si trovano all'esterno della tubazione. Trasmettono vibrazioni acustiche attraverso il tubo acustico metallico, e talvolta liquido, della parete del tubo e oltre alla sostanza misurata. Convertitori secondo gli schemi di fig. 3, e, k lavorano con la rifrazione del raggio sonoro. Uno speciale circuito del convertitore a riflessione multipla è mostrato in fig. 3, f. Per aumentare il percorso, il raggio sonoro si muove a zigzag, riflettendosi dalle pareti opposte del canale. Un tale trasduttore è stato studiato quando si opera in piccoli canali quadrati e rotondi.

I trasduttori con tasche libere vengono utilizzati solo per supporti puliti e non aggressivi per evitare l'intasamento. Tuttavia, alcune aziende forniscono acqua per la pulizia. L'altro loro inconveniente è la possibilità di formazione di vortici e l'effetto sul profilo di velocità.

I trasduttori rifrattori (Fig. 3, i, j) sono esenti da queste carenze. Inoltre, aiutano a ridurre l'errore di riverbero, poiché impediscono alle vibrazioni riflesse di raggiungere l'elemento ricevente. Ma con un cambiamento di temperatura, pressione e composizione della sostanza misurata, l'angolo di rifrazione e la velocità del suono nel materiale del condotto sonoro cambieranno.

In fig. 4.

Figura 4. Trasduttore flussometro.

All'interno del tubo 3, fissato sulla griglia 2, passano i conduttori 4, uno dei quali è collegato al centro dell'elemento piezoelettrico a disco 7, e l'altro è collegato ai suoi bordi con l'ausilio di contatti 6 in lamina. Tutto questo è riempito con un composto epossidico 5 e protetto da un guscio fluoroplastico 1. Molti anni di funzionamento in fabbrica hanno confermato l'affidabilità di questa unità.

Più complesso è il progetto dell'assieme del trasduttore con una linea del suono liquido situata all'esterno della tubazione. Tale trasduttore è progettato per tubi con un diametro di 150 mm e viene utilizzato per misurare portate di liquido nell'intervallo 20-200 m3 / ha una pressione di 0,6 MPa; viene utilizzato nei misuratori di portata per tubi di piccole dimensioni.

Figura 5. Trasduttore con elementi piezoelettrici ad anello per tubi di piccolo diametro.

All'interno del manicotto isolante è presente un elemento piezoelettrico a disco con un diametro di 20 mm. Viene premuto contro la membrana di plexiglass. Inoltre, le vibrazioni acustiche vengono trasmesse alla sostanza misurata attraverso l'olio del compressore e la parete della tubazione. L'olio viene riempito nella cavità formata dal corpo e dalla piattaforma lucidata nella parete della tubazione.

I misuratori di portata ad ultrasuoni di fase sono chiamati misuratori di portata ad ultrasuoni in base alla dipendenza degli sfasamenti delle vibrazioni ultrasoniche derivanti dalla ricezione di piezoelementi, dalla differenza nei tempi in cui queste vibrazioni percorrono la stessa distanza lungo il flusso di un liquido o gas in movimento e contro di esso. Infatti, a patto che le fasi iniziali di entrambe le oscillazioni, avendo un periodo e una frequenza, siano esattamente le stesse.

Sono stati proposti e implementati molti schemi di flussimetri di fase a uno e due canali. Nei misuratori di portata a canale singolo grande varietà gli schemi per la commutazione di elementi piezoelettrici dalla radiazione alla ricezione differiscono, in particolare, i circuiti con l'invio simultaneo di brevi pacchetti ultrasonici e la commutazione simultanea di elementi piezoelettrici dalla radiazione alla ricezione. Uno schema simile è utilizzato in un flussimetro monocanale atto a misurare la portata di una sospensione di polietilene in benzina in un tubo di diametro 150 mm, Q = 180 m/h, frequenza di oscillazione di 1 MHz. Angolo del fascio 22°. L'errore indicato è ±2%. Gli elementi piezoelettrici si trovano all'esterno del tubo (vedi Fig. 3, j). Il circuito elettronico del misuratore di portata comprende un dispositivo di commutazione; oscillatore principale; due generatori di oscillazioni modulate in ampiezza alimentate agli elementi piezoelettrici; un dispositivo di regolazione di fase, costituito da un amplificatore limitatore, un amplificatore di potenza, un motore reversibile, uno sfasatore e un divisore di fase; un misuratore di fase di misura e un misuratore di fase di sincronizzazione, ciascuno dei quali è costituito da un inseguitore di catodo, amplificatori selettori, un rivelatore di fase e un circuito di controllo automatico del guadagno.

In un flussometro progettato per controllare petrolio e prodotti petroliferi, gli elementi piezoelettrici vengono commutati dalla radiazione alla ricezione utilizzando un multivibratore che controlla i modulatori dell'oscillatore principale. Un generatore speciale crea una tensione sinusoidale a bassa frequenza, da cui si formano impulsi rettangolari nel dispositivo di attivazione. Il bordo di uscita di questi impulsi viene utilizzato per accendere il multivibratore.

Nel circuito del flussometro, le vibrazioni ultrasoniche con una frequenza di 2,1 MHz per 500 µs si propagano l'una verso l'altra con uno sfasamento di 180°, dopodiché il multivibratore commuta gli elementi piezoelettrici dalla modalità di emissione alla modalità di ricezione. In un altro misuratore di portata estraneo, la commutazione viene eseguita da uno speciale generatore che crea segnali di due forme. Uno dei segnali accende il generatore che eccita le oscillazioni degli elementi piezoelettrici, il secondo segnale commuta gli elementi piezoelettrici in ricezione. Le oscillazioni ricevute dopo l'amplificazione vengono convertite in impulsi forma rettangolare. Dopo aver attraversato il rilevatore di sfasamento, l'ampiezza dell'impulso di uscita è proporzionale a questo sfasamento. All'uscita dopo la rettifica abbiamo una tensione continua proporzionale alla portata. La frequenza di oscillazione è di 4,2 MHz, la frequenza di commutazione degli elementi piezoelettrici è di 4,35 kHz. L'angolo di inclinazione degli elementi piezoelettrici è 300. Il diametro del tubo è 100 mm.

A causa della complessità della maggior parte degli schemi per la commutazione degli elementi piezoelettrici dalla radiazione alla ricezione, sono stati creati misuratori di portata a canale singolo di fase che non richiedono la commutazione. In tali misuratori di portata, entrambi gli elementi piezoelettrici emettono continuamente vibrazioni ultrasoniche di due frequenze diverse ma molto vicine, ad esempio 6 MHz e 6,01 MHz.

Figura 6. Schema di un flussometro ad ultrasuoni di fase.

I circuiti elettronici più semplici hanno flussimetri di fase a due canali. Sulla fig. 6 mostra un diagramma atto a misurare la portata di liquidi in tubazioni aventi D pari a 100 e 200 mm, e progettato per Qmax pari a 30; cinquanta; cento; 200 e 300 m3/ora. Frequenza 1 MHz, differenza di fase massima (2-2,1) rad. Errore flussometro +2,5%. Il generatore G, utilizzando trasformatori di adattamento, è collegato agli elementi piezoelettrici I1 e I2. Le vibrazioni ultrasoniche emesse da quest'ultimo attraversano le guide d'onda liquide 1, le membrane 3, montate ermeticamente nelle pareti della tubazione 4, passano attraverso il liquido misurato 2 e quindi attraverso le membrane 5 e le guide d'onda liquide 6 entrano nei piezoelementi riceventi PI e P2. Questi ultimi in uscita sono collegati ad un circuito metrico-fase facente parte del regolatore di fase FV; due amplificatori identici U1 e U2 controllati dalle centraline automatiche AGC1 e AGC2; rilevatore di fase PD e dispositivo di misura (potenziometro) RP. Il regolatore di fase FV è progettato per regolare il punto di partenza del rivelatore di fase e la correzione dello zero. L'errore ridotto del flussometro è ±2,5%.

I misuratori di portata di fase erano i misuratori di portata ad ultrasuoni più comuni, ma ora vengono utilizzati prevalentemente altri misuratori di portata, con i quali è possibile ottenere una maggiore precisione di misura.

Misuratori di portata ad ultrasuoni di frequenza.

I misuratori di portata ad ultrasuoni di frequenza sono chiamati misuratori di portata ad ultrasuoni in base alla dipendenza della differenza nelle frequenze di ripetizione di brevi impulsi o pacchetti di vibrazioni ultrasoniche dalla differenza nei tempi in cui queste vibrazioni percorrono la stessa distanza lungo il flusso di un liquido o gas in movimento e contro di esso.

A seconda che vengano misurate le differenze di frequenza di pacchetti di vibrazioni ultrasoniche o di brevi impulsi che passano attraverso un liquido o un gas, i flussimetri sono chiamati frequency-burst o frequency-pulse. Il diagramma schematico di quest'ultimo a due canali acustici è mostrato in fig. 7. Il generatore G crea oscillazioni ad alta frequenza (10 MHz), che, dopo essere passate attraverso i modulatori Ml e M2, vanno agli elementi piezoelettrici I1 e I2. Non appena le prime oscillazioni elettriche create dagli elementi piezoelettrici P1 e P2, passati attraverso gli amplificatori U1 e U2 e i rivelatori D1 e D2, raggiungono i modulatori M1 e M2, questi ultimi, operando in modalità trigger, bloccano il passaggio di oscillazioni dal generatore G agli elementi piezoelettrici I1 e I2. I modulatori si riaprono quando l'ultima oscillazione li ha raggiunti. Uno strumento collegato allo stadio di missaggio Cm misurerà la differenza di frequenza.

Figura 7. Misuratore di portata a due canali a raffica di frequenza.

Nei misuratori di portata a impulsi di frequenza, il generatore non genera oscillazioni continue, ma impulsi brevi. Questi ultimi giungono agli elementi piezoelettrici radianti ad intervalli pari al tempo di passaggio degli ultrasuoni lungo e contro la velocità del flusso. Hanno frequenze doppie rispetto a quelle dei misuratori di portata a raffica di frequenza.

La differenza di frequenza insignificante nei misuratori di portata di frequenza è uno svantaggio significativo che rende difficile la misurazione accurata.

Pertanto, sono stati proposti diversi metodi per aumentare la differenza di frequenza, implementati nei misuratori di portata di frequenza, costruiti nella maggior parte dei casi secondo uno schema a canale singolo. Questi metodi includono l'estrazione di armoniche dalle frequenze e la misurazione della frequenza differenziale, nonché la moltiplicazione della differenza k volte prima di entrare nel dispositivo di misurazione. I metodi di moltiplicazione della frequenza differenziale possono essere diversi.

Figura 8. Schema di un flussimetro di frequenza a canale singolo.

Sulla fig. 8 mostra un diagramma in cui viene misurata la differenza di frequenza di due generatori controllati, i cui periodi, utilizzando il controllo automatico della frequenza, sono impostati a volte inferiori al tempo di propagazione delle vibrazioni ultrasoniche nella direzione della velocità del flusso e contro di essa. Il convertitore di flusso monocanale dispone dei piezoelementi 1 e 2, ai quali vengono ricevuti a loro volta degli impulsi: al primo dal generatore 4 con un periodo di ripetizione T1, al secondo dal generatore 8 con un periodo di ripetizione T2. Il tempo di passaggio degli impulsi acustici nella condotta lungo il flusso t1 e contro di esso t2 è k volte più lungo dei periodi T1 e T2, rispettivamente. Pertanto, ci saranno k impulsi nel flusso allo stesso tempo. Durante l'invio di impulsi acustici lungo il flusso, l'interruttore 5 collega contemporaneamente l'elemento piezoelettrico 1 al generatore 4 e l'elemento piezoelettrico 2 all'amplificatore dei segnali di ricezione 6. Quando gli impulsi vengono rinviati, il generatore 8 è collegato a l'elemento piezoelettrico 2, e l'amplificatore 6 all'elemento piezoelettrico 1. Dall'uscita dell'amplificatore 6, gli impulsi arrivano all'ingresso del discriminatore di tempo 10, che riceve contemporaneamente impulsi dal generatore 4 o 8 attraverso l'interruttore 9, che creano una tensione di riferimento sul discriminatore. La tensione all'uscita del discriminatore è zero se gli impulsi provenienti dall'amplificatore 6 arrivano contemporaneamente agli impulsi provenienti dai generatori. In caso contrario, all'uscita del discriminatore apparirà una tensione, la cui polarità dipende dal fatto che gli impulsi di riferimento dell'amplificatore 6 siano in anticipo o in ritardo.Questa tensione viene alimentata attraverso l'interruttore 11 attraverso amplificatori ai motori reversibili 3 o 7, che cambiano la frequenza impulsi dei generatori 4 e 8 fino a quando la tensione all'uscita del discriminatore diventa zero. La differenza di frequenza tra gli impulsi generati dai generatori 4 e 8 è misurata da un frequenzimetro 12. Flussimetri simili a quello discusso sono talvolta chiamati misuratori di tempo-frequenza.

Un altro modo per moltiplicare la differenza di frequenza è misurare la differenza di frequenza di due generatori ad alta frequenza, di cui il periodo di oscillazione di uno è proporzionale al tempo di passaggio delle oscillazioni acustiche nella direzione del flusso, e l'altro è proporzionale alla tempo di passaggio delle oscillazioni acustiche contro flusso. Dopo aver attraversato il divisore, vengono inviati due impulsi ogni 6 ms, separati dal tempo. Il primo impulso passa lungo il flusso (o contro di esso) e, dopo l'amplificazione, entra nel circuito di confronto, dove viene alimentato anche il secondo impulso senza passare per il percorso acustico. Se questi due impulsi non arrivano contemporaneamente, il dispositivo che regola la frequenza di un generatore viene acceso finché entrambi gli impulsi non arrivano contemporaneamente al circuito di confronto. E questo sarà quando il periodo di questi impulsi sarà uguale. L'errore di misurazione del flusso non supera ±1%.

Nei misuratori di portata a impulsi di frequenza a canale singolo considerati, c'è una commutazione alternata di impulsi diretti lungo il flusso e contro di esso. Ciò richiede un'accurata misurazione e memorizzazione delle frequenze di autocircolazione degli impulsi a monte ea valle con successiva misurazione della differenza. Inoltre, un suono non simultaneo a monte ea valle può dare un errore dovuto alle variazioni delle proprietà idrodinamiche del flusso.

Queste carenze sono prive di misuratori di portata a canale singolo in cui i segnali ultrasonici vengono contemporaneamente autocircolati lungo il flusso e contro di esso, che sono completamente privi di inerzia.

Ciò esclude grandi errori inerenti ai metodi di memorizzazione delle frequenze di autocircolazione dei segnali ultrasonici lungo il flusso e contro di esso, seguiti dall'estrazione del segnale della differenza nelle frequenze di autocircolazione, dall'estrazione del segnale di frequenza differenziale basato sulla regolazione del frequenze dei generatori, sul conteggio degli impulsi inversi, ecc. Inoltre, i flussimetri prevedono la ripresa automatica del loro funzionamento in caso di malfunzionamento del circuito dovuto al verificarsi di opacità acustica della sostanza nella tubazione (comparsa di una fase gassosa , perdita totale o parziale di liquido), i flussimetri indicano la direzione del flusso e misurano il flusso in entrambe le direzioni del flusso. Il flussometro ha mostrato le sue buone prestazioni nel funzionamento in fabbrica a lungo termine, l'errore ridotto del flussometro non supera ±0,5%. Il flussometro è progettato per misurazioni dinamiche del consumo di carburante nei motori degli aeroplani, nonché per la misurazione del carburante negli autocarri. I risultati del test hanno mostrato che le misurazioni del flussometro non cambiavano con una brusca rotazione del flusso con un angolo di 90° a una distanza di un diametro nominale davanti al trasduttore nel piano dell'asse del trasduttore e dell'asse del elementi piezoelettrici, ovvero le lunghezze dei tratti rettilinei di tubo non sono affatto richiesti. La regione di transizione del flusso nel trasduttore era nella sezione iniziale della caratteristica di calibrazione del misuratore di portata. Non c'era nessuna forte flessione o rottura nella caratteristica nella sezione iniziale; la sezione iniziale della caratteristica di calibrazione era la stessa. Il dispositivo ha un'altissima convergenza di misure. Tutte e quattro le cifre dei risultati di due o tre misurazioni successive sono state ripetute in punti diversi dell'intervallo di misurazione con un flusso costante.

Misuratori di portata ad ultrasuoni a tempo.

Vengono chiamati misuratori di portata ad ultrasuoni a impulsi di tempo, in cui viene misurata la differenza nei tempi di movimento di impulsi brevi nella direzione del flusso e contro di esso lungo la lunghezza del percorso.

I misuratori di portata a tempo nella maggior parte dei casi sono monocanale e funzionano su impulsi molto brevi con una durata di 0,1-0,2 μs, inviati l'uno verso l'altro in modo alternato o simultaneo con una frequenza, ad esempio, di 0,5 kHz.

Figura 9. Schema di un flussimetro a impulsi temporali a canale singolo.

Sulla fig. 9 mostra uno schema semplificato di un flussometro a impulsi. Il generatore G genera impulsi con un'ampiezza di 700 V, una durata di 0,2 μs e una frequenza di ripetizione di 800 Hz, che vengono alimentati a loro volta agli elementi piezoelettrici P1 e P2 tramite vibratori V1 e V2, operanti ad una frequenza di 400 Hz . Questi ultimi inviano impulsi ultrasonici in rapido decadimento nel liquido e i vibratori B1 e B2 accendono i caricatori ZU1 o ZU2. Dal generatore G viene fornito contemporaneamente un impulso all'elemento piezoelettrico P1 e un impulso al grilletto ZU2. impostandolo in uno stato di conduzione attivo. Questo accende il dispositivo C2, che genera una tensione a dente di sega durante il passaggio degli ultrasuoni attraverso la sostanza misurata. Il valore massimo di questa tensione è proporzionale al tempo. Al momento dell'arrivo dell'impulso ultrasonico all'elemento piezoelettrico P2, il dispositivo C2 viene spento. Allo stesso modo, durante il passaggio dell'impulso ultrasonico a monte da P2 a P1, il dispositivo C1 genera una tensione proporzionale al tempo. La differenza di tensione è misurata dal DUT. Questo ciclo viene ripetuto 400 volte al secondo. L'errore di misurazione del flusso totale è ±0,5%.

In un misuratore di portata domestico a impulsi di tempo, al fine di migliorare le caratteristiche dinamiche ed eliminare la possibilità di un errore da asimmetria, vengono applicati contemporaneamente brevi impulsi ad entrambi gli elementi piezoelettrici, che eccitano vibrazioni ultrasoniche che si muovono l'una verso l'altra. Dopo aver raggiunto elementi piezoelettrici opposti, in questi ultimi si formano impulsi elettrici che, insieme agli impulsi del generatore, passano attraverso amplificatori e shaper, dopodiché entrano in un dispositivo che genera una tensione proporzionale al tempo.

Misuratori di portata ad ultrasuoni con correzione della velocità del suono e della densità della sostanza misurata.

I misuratori di portata ad ultrasuoni precedentemente discussi vengono utilizzati per misurare il flusso volumetrico. Per misurare il flusso di massa, è necessario disporre di un elemento piezoelettrico aggiuntivo separato eccitato a una frequenza di risonanza, che invia vibrazioni acustiche nella sostanza misurata. La tensione prelevata da esso è proporzionale alla resistenza acustica specifica della sostanza, se quest'ultima è molto inferiore alla resistenza del generatore. Moltiplicando il segnale elettrico generato da questo elemento piezoelettrico per un segnale proporzionale alla portata volumetrica, otteniamo un segnale di uscita proporzionale alla portata massica. Un dispositivo simile, utilizzato in un flussometro con vibrazioni acustiche perpendicolari al flusso, è mostrato sotto in Fig. 13.

Per eliminare l'errore da una variazione della velocità degli ultrasuoni c nella sostanza misurata nei flussimetri a fase e a impulsi, vengono utilizzati schemi di correzione speciali. A tale scopo, una coppia aggiuntiva di elementi piezoelettrici è installata alle estremità opposte del diametro della tubazione. Il tempo di passaggio delle oscillazioni acustiche tra loro è inversamente proporzionale alla velocità. Il segnale di misura correttivo corrispondente è proporzionale alla velocità. È quadrato e in esso è suddiviso il segnale del flussometro principale. Ovviamente il segnale risultante sarà proporzionale alla velocità e non dipenderà dalla velocità dell'ultrasuono. La Figura 10 mostra un diagramma di un tale misuratore di portata di fase a canale singolo. Il dispositivo software PU fornisce alimentazione alternata di oscillazioni elettriche con frequenza di 1/3 MHz dal generatore G e agli elementi piezoelettrici P1 e P2 tramite l'interruttore K. Le vibrazioni ricevute da questi piezoelementi giungono attraverso l'interruttore K, il dispositivo ricevente P e il convertitore di frequenza CH2, che riduce la frequenza a 1/3 kHz, nel misuratore IF dello sfasamento tra loro e le oscillazioni originarie provenienti dal generatore G attraverso il convertitore di frequenza CH1. Dispositivo E misura la differenza di sfasamento proporzionale alla differenza di tempo tra il passaggio degli ultrasuoni a monte ea valle e genera un segnale proporzionale alla velocità.

Figura 10. Schema di un flussimetro monocanale di fase con correzione della velocità del suono.

Gli elementi piezoelettrici PZ e P4 hanno un proprio generatore-amplificatore GU e producono un segnale proporzionale al tempo di passaggio degli ultrasuoni tra di loro e, quindi, proporzionale alla velocità del suono. Nel dispositivo IR, il segnale è diviso per il quadrato del segnale e un segnale proporzionale alla velocità entra nel dispositivo di misurazione IP. Il suo errore relativo è dell'1%.

Esistono schemi con compensazione dell'influenza della velocità degli ultrasuoni per i flussimetri a impulsi temporali.

Le letture dei flussimetri di frequenza non dipendono dal valore della velocità del suono e quindi non è necessaria alcuna correzione per la velocità degli ultrasuoni. Ma se un misuratore di portata di frequenza misura il flusso di massa, è necessario un elemento piezoelettrico che funzioni a una frequenza di risonanza. Con il suo aiuto, si forma un segnale proporzionale alla resistenza della sostanza, da cui è necessario escludere il moltiplicatore di velocità. Per fare ciò viene introdotto nel circuito un blocco per sommare frequenze di ripetizione degli impulsi o pacchetti di oscillazioni acustiche lungo il flusso e contro di esso, tenendo presente che la somma delle frequenze è proporzionale alla velocità. Un diagramma di un tale misuratore di portata a raffica di frequenza è mostrato in Fig. undici.

Figura 11. Schema di un misuratore di portata massica a pacchetto di frequenza.

Misuratori di portata ad ultrasuoni con vibrazioni perpendicolari al movimento.

Questi misuratori di portata ad ultrasuoni differiscono notevolmente da quelli precedentemente considerati in quanto non vi sono vibrazioni acustiche dirette lungo il flusso e contro di esso. Viene invece diretto un raggio ultrasonico perpendicolarmente al flusso e viene misurato il grado di deviazione del raggio dalla direzione perpendicolare, a seconda della velocità e della sostanza da misurare. Un solo elemento piezoelettrico emette vibrazioni acustiche. Queste vibrazioni sono percepite da uno o due elementi piezoelettrici.

Figura 12. Schema di un flussimetro con radiazione perpendicolare all'asse del tubo: a) - con un elemento piezoelettrico ricevente, b) - con due piezoelementi riceventi;
(1- generatore; 2 - elemento piezoelettrico emettitore; 3, 5 - elemento piezoelettrico ricevente; 4 - amplificatore)

Con un elemento ricevente (Fig. 12, a), la quantità di energia acustica che vi entra diminuirà con l'aumentare della velocità e il segnale di uscita dell'amplificatore diminuirà. In un articolo viene indicato che il segnale diventa uguale a zero ad una velocità = 15 m/s (elementi piezoelettrici diametro 20 mm, frequenza 10 MHz). Con due elementi piezoelettrici riceventi 3 e 5 (Fig. 12, b), posti simmetricamente rispetto all'emettitore 2, il segnale di uscita dell'amplificatore differenziale 4 aumenta all'aumentare della velocità. A velocità = 0, qui il segnale di uscita è uguale a zero per l'uguaglianza dell'energia acustica fornita agli elementi piezoelettrici 3 e 5. inclusi l'uno verso l'altro. I misuratori di portata considerati hanno un design semplice. Lo schema con l'inclusione differenziale di elementi piezoelettrici è migliore. Migliora la stabilità delle letture, che viene violata in un circuito con un singolo elemento piezoelettrico ricevente. variazione del coefficiente di assorbimento sotto l'influenza di cause casuali. Tuttavia, l'accuratezza della misurazione del flusso è limitata dalla bassa sensibilità del metodo stesso.

Figura 13—Schema del misuratore di portata a riflessione multipla.

A tal proposito vengono proposti misuratori di portata con numerosi riflessi di vibrazioni acustiche dalle pareti del tubo. Le vibrazioni non sono dirette perpendicolarmente all'asse del tubo, ma formano un piccolo angolo con esso (Fig. 13). Il percorso del raggio ultrasonico a velocità = 0 è mostrato con una linea continua. In questo caso, entrambi gli elementi piezoelettrici riceventi ricevono la stessa quantità di energia acustica e non c'è segnale all'uscita dell'amplificatore differenziale UD. Il percorso del raggio quando appare la velocità v è mostrato da una linea tratteggiata. Maggiore è la velocità, maggiore è l'energia ricevuta dall'elemento piezoelettrico ricevente sinistro rispetto a quello destro e maggiore sarà il segnale all'uscita dell'amplificatore UD. Dal generatore G, i segnali arrivano all'emettitore 3 e all'interruttore K. L'elemento piezoelettrico ausiliario, eccitato alla frequenza di risonanza, fornisce un segnale proporzionale all'impedenza acustica della sostanza da misurare. Questo segnale attraverso il circuito e il rilevatore di correzione CC entra nel dispositivo di calcolo VU. Qui viene moltiplicato per il segnale principale, che è proporzionale alla velocità, proveniente dall'amplificatore UD attraverso il rivelatore D. Il segnale risultante, che è proporzionale alla velocità, cioè alla portata massica, è misurato dal dispositivo MP . La sensibilità di un tale flussometro è piuttosto elevata, ma le sue letture dipendono dallo stato (corrosione e contaminazione) delle superfici riflettenti del tubo.

Misuratori di portata ad ultrasuoni per usi speciali.

Il metodo ad ultrasuoni trova applicazione non solo per misurare le portate di liquidi e gas in movimento nelle tubazioni, ma anche per misurare le velocità e le portate di queste sostanze in canali aperti e fiumi, in opere minerarie e installazioni meteorologiche. Inoltre, ci sono sviluppi di misuratori di portata portatili progettati per l'installazione all'esterno della condotta.

Figura 14. Trasduttore di flusso ultrasonico portatile.

Misurazione del flusso d'aria nelle miniere. Due elementi piezoelettrici installati sulla stessa parete della miniera lavorano radiazioni acustiche dirette di bassa frequenza (16-17 kHz) in direzioni opposte. Gli elementi piezoelettrici riceventi si trovano sull'altra parete a grandi distanze (5-6 m) dagli emettitori di tipo magnetostrittivo.

Misurazione della velocità dell'aria negli impianti meteorologici. I metodi acustici per misurare la velocità dell'aria vengono introdotti sempre più nella pratica meteorologica. Sono in fase di sviluppo progetti speciali di trasduttori per l'uso in installazioni meteorologiche. In uno di essi, un anello piezoceramico polarizzato radialmente crea una radiazione non direzionale su un piano perpendicolare all'asse di simmetria.

Errori dei flussimetri basati sullo spostamento delle vibrazioni acustiche.

Contabilità errata del profilo di velocità. Questo errore deriva dalla disuguaglianza della portata media della sostanza misurata della velocità media lungo il percorso delle vibrazioni acustiche. Questa disuguaglianza è presa in considerazione da un fattore di correzione, il cui valore esatto è difficile da determinare. Nella regione di transizione dal regime laminare a quello turbolento, la variazione del fattore di correzione è ancora più significativa. Pertanto, se durante la calibrazione del dispositivo viene accettato valore costante fattore di correzione corrispondente alla portata media o ad altra portata, ad altri costi si verifica un ulteriore errore di misura. Con flussi deformati, il valore reale del fattore di correzione è particolarmente difficile da determinare. In questo caso dovrebbero essere utilizzati trasduttori di flusso, in cui le vibrazioni acustiche sono dirette lungo quattro corde (vedi Fig. 1), oppure dovrebbe essere installato un ugello o un confusore che raddrizzi il diagramma di velocità.

Modifica della velocità degli ultrasuoni. La velocità degli ultrasuoni nei liquidi e nei gas dipende dalla densità di questi ultimi, che cambia con la temperatura, la pressione e la composizione o il contenuto (concentrazione) dei singoli componenti. Per i liquidi, la velocità dipende praticamente solo dalla temperatura e dal contenuto. La variazione di velocità è essenziale per i flussimetri a fase ea tempo. Per loro, l'errore nella misurazione della portata da una variazione in c può facilmente raggiungere il 2-4% o più, poiché quando la velocità cambia dell'1%, l'errore aumenta del 2%. Per i flussimetri con radiazione perpendicolare all'asse del tubo, l'errore è due volte inferiore. Con i misuratori di portata a frequenza, la modifica del valore della velocità ha un effetto minimo sui risultati della misurazione.

È possibile eliminare l'effetto della variazione di velocità sulle letture dei flussimetri di fase e a impulsi, nonché dei flussimetri con irraggiamento perpendicolare all'asse del tubo, sia applicando opportuni schemi di correzione sia passando alla misura della portata massica.
Nel primo caso viene introdotto un ulteriore canale acustico, perpendicolare all'asse del tubo. Per i flussimetri di fase, il circuito corrispondente è riportato in fig. 10. Quando si misura la portata massica, viene introdotto un elemento piezoelettrico aggiuntivo per misurare la resistenza acustica del mezzo, che è proporzionale alla resistenza della sostanza (vedi Fig. 11 e 13).

Nei trasduttori con rifrazione, la compensazione parziale dell'influenza di c è possibile selezionando il materiale dell'eudotto e l'angolo a della sua posizione.La compensazione avviene perché l'effetto della temperatura della misurazione dell'indice di rifrazione sulla differenza di tempo tra fase e impulso flussimetri è opposto all'effetto diretto sul tempo di variazione della velocità. Ma con variazioni di temperatura significative, questo metodo è inefficace a causa dell'instabilità dei coefficienti di temperatura. Questo metodo ha possibilità leggermente maggiori quando si installano elementi piezoelettrici all'esterno del tubo e si utilizzano linee sonore liquide.

Asimmetria dei canali elettronico-acustici. Nei misuratori di portata a doppio raggio è inevitabile una certa asimmetria dei canali acustici, che può causare un errore significativo nella misurazione della differenza dei tempi di movimento nella direzione del flusso e contro di esso. L'errore di tempo è la somma dell'errore di tempo causato dalla differenza delle dimensioni geometriche dei canali, dovuta alla differenza di densità della sostanza misurata in essi.

Gli errori di asimmetria geometrica possono essere compensati a flusso zero. Ma se le velocità alle quali è stata eseguita questa compensazione si discostano, l'errore ricomparirà, anche se in misura molto minore. Per ridurre l'errore, entrambi i canali acustici sono posizionati il ​​più vicino possibile l'uno all'altro. A questo proposito, i circuiti con canali disposti in parallelo (vedi Fig. 3, k) sono migliori dei circuiti con canali acustici intersecanti (vedi Fig. 3, l). L'errore maggiore può verificarsi in un circuito con tre elementi piezoelettrici (vedi Fig. 3, b). In caso di tubi di piccolo diametro e di irraggiamento a bassa frequenza, e quindi scarsamente diretto, quando è difficile utilizzare un convertitore di tipo angolare, è necessario adottare misure speciali per mantenere la stessa temperatura in entrambi i canali. Pertanto, quando si misura una piccola portata di catrame di carbone contenente particelle solide e umidità, la frequenza delle oscillazioni acustiche è stata presa pari a 0,1 MHz e il trasduttore di flusso è stato realizzato secondo il circuito mostrato in Fig. 194, g Per equalizzare la temperatura nei canali distanti l'uno dall'altro, sono forati in un massiccio blocco di metallo ricoperto di isolamento termico.

Misuratori di portata ad ultrasuoni Doppler.

I misuratori di portata Doppler si basano su una misurazione dipendente dal flusso della differenza di frequenza Doppler che si verifica quando le vibrazioni acustiche sono riflesse dalle disomogeneità del flusso. La differenza di frequenza dipende dalla velocità della particella che riflette le vibrazioni acustiche e dalla velocità di propagazione di queste vibrazioni.

Con una disposizione simmetrica degli elementi piezoelettrici emettitori e riceventi (Fig. 15) rispetto alla velocità o, che è la stessa, all'asse del tubo, gli angoli di inclinazione sono uguali tra loro.

Figura 15. Schema del trasduttore di flusso Doppler (1,2 - elemento piezoelettrico emettitore e ricevente)

Pertanto, la differenza di frequenza misurata può servire per misurare la velocità della particella riflettente, cioè per misurare la velocità del flusso locale. Ciò avvicina i misuratori di portata a ultrasuoni Doppler ad altri misuratori di portata basati sulla velocità locale. Per la loro applicazione è necessario conoscere la relazione tra la velocità e le particelle del riflettore e la velocità media del flusso. In un articolo, viene considerata la possibilità di utilizzare il metodo Doppler per misurare le velocità in un certo numero di punti nella sezione diametrale di un flusso, cioè per ottenere un profilo di velocità. Per fare ciò, l'emettitore invia impulsi acustici con una durata di 0,1-1 μs e una frequenza di 15-23 kHz nel flusso. Il ricevitore si apre solo momentaneamente dopo il tempo di ritardo dopo l'invio dell'impulso. Misurando il tempo di ritardo, si possono ottenere informazioni sulla velocità delle particelle situate in diversi punti della sezione trasversale del flusso.

Con tubi di piccolo diametro (inferiore a 50-100 mm), esistono misuratori di portata Doppler, in cui le lunghezze degli elementi piezoelettrici emettitori e riceventi sono uguali al diametro interno del tubo. Non rispondono a una, ma a diverse velocità delle particelle locali situate nel piano diametrale della sezione del tubo. Un esempio di tale dispositivo è mostrato in Fig. 16. Elementi piezoelettrici in titanato di bario, lunghi 20 mm, larghi 6-5 mm, frequenza di radiazione 5 MHz, spostamento di frequenza Doppler di circa 15 kHz. La sostanza misurata è una sospensione all'1% di bentonite con diametri delle particelle non superiori a 0,1 mm. Per eliminare l'incertezza delle letture nella zona di transizione, gli elementi piezoelettrici nella parte centrale sono stati schermati. A causa di ciò, il rapporto di velocità nella zona laminare è aumentato notevolmente e praticamente è diventato lo stesso della zona turbolenta e la pendenza della retta di calibrazione è diventata la stessa in entrambe le zone. Per prevenire la formazione di vortici in tasche relativamente grandi in cui sono installati elementi piezoelettrici, lo spazio libero al loro interno è riempito con un foglio di polistirene, che ha la stessa resistenza acustica dell'acqua.

Ora, nella maggior parte dei casi, gli elementi piezoelettrici nei flussimetri Doppler sono posizionati all'esterno del tubo. Ciò è particolarmente necessario nel caso di misurazione di sostanze contaminate e abrasive, ma in questo caso devono essere presi in considerazione ulteriori errori dovuti, in particolare, alla rifrazione della trave nella parete del tubo.

Figura 16. Schema di un misuratore di portata Doppler in un'opera di piccolo diametro (1,2 - elementi piezoelettrici emettitori e riceventi; 3 - oscillatore con una frequenza di 5 MHz; 4 - filtro raddrizzatore; 5 - amplificatore; 6 - misuratore di spostamento della frequenza Doppler )

Rispetto ad altri misuratori di portata ad ultrasuoni, quelli Doppler hanno la precisione più bassa poiché il segnale di uscita rappresenta un intero spettro di frequenze risultanti da uno spostamento della frequenza iniziale non da una particella - un riflettore, ma da un numero di particelle aventi velocità. Pertanto, l'errore relativo della misurazione del flusso di solito non è inferiore al 2-3%.

I misuratori di portata ad ultrasuoni Doppler stanno diventando sempre più diffusi. Sono utilizzati principalmente per misurare la portata di vari fanghi, inclusi fanghi, sospensioni ed emulsioni contenenti particelle che differiscono per densità dalla sostanza circostante. Ma anche le disomogeneità naturali (comprese le bolle di gas) presenti nei vari liquidi sono sufficienti per la manifestazione dell'effetto Doppler. In loro assenza, si consiglia di soffiare aria o gas nel flusso attraverso un tubo con fori di 0,25-0,5 mm a una distanza davanti al convertitore di flusso. La portata del gas soffiato è 0,005 0,1% della portata della sostanza misurata.

Misuratori di portata acustici ad onda lunga (bassa frequenza).

A differenza di tutti i misuratori di portata ad ultrasuoni precedentemente considerati, i misuratori di portata acustici a onde lunghe funzionano a una bassa frequenza (sonica). Lo schema del convertitore di flusso di un prototipo di tale flussometro è mostrato in fig. 17.

Figura 17. Misuratore di portata acustico a bassa frequenza.

La fonte delle vibrazioni acustiche è l'altoparlante 1 su cui è installato sezione d'ingresso tubo in ottone con un diametro di 50 mm. Tale tratto è collegato con un tubo 3 mediante un raccordo 2, che impedisce la trasmissione di vibrazioni e altre interferenze, ad un tubo 3, sul quale sono posti due microfoni 4 ad una distanza di 305 mm l'uno dall'altro. Il loro fissaggio è dotato di guarnizioni 5 in gomma porosa. I diaframmi di ricezione dei microfoni sono a filo con le pareti interne del tubo. Le vibrazioni acustiche generate dalla sorgente 1 hanno una lunghezza d'onda che è parecchie volte il diametro della tubazione, il che è favorevole all'eliminazione dei disturbi ad alta frequenza. Questa onda viene riflessa da entrambe le estremità del tubo, per cui due onde si muovono l'una verso l'altra in quest'ultimo. Queste due onde formano un'onda stazionaria nella pipeline. L'ampiezza di quest'ultimo ai nodi non è uguale a zero, poiché le ampiezze delle onde che si muovono l'una verso l'altra non sono uguali tra loro. Quindi, se la sorgente sonora 1 è installata prima dei microfoni, allora l'onda che si muove a valle è formata dall'aggiunta dell'onda formata dalla sorgente 1 e dell'onda riflessa dall'estremità anteriore del tubo, mentre l'onda di ritorno viene riflessa solo dal uscita finale e resistenze locali tra lui ei microfoni. I microfoni dovrebbero essere evitati vicino ai nodi delle onde stazionarie. A portata = 0 le fasi dei segnali sinusoidali di entrambi i microfoni sono le stesse. Con la comparsa della velocità, si verifica uno sfasamento, che aumenta con l'aumentare della velocità. La distanza L tra i microfoni è scelta in modo che sia uguale alla lunghezza d'onda o alla metà di essa.

Conclusioni.

Delle quattro varietà di misuratori di portata acustici considerati, i dispositivi con vibrazioni ultrasoniche dirette lungo e contro il flusso hanno ricevuto il maggiore utilizzo. I misuratori di portata ad ultrasuoni a deriva sono usati raramente. Sono molto meno sensibili dei primi. Gli strumenti Doppler vengono utilizzati principalmente per misurare le velocità di flusso locali. I misuratori di portata acustici a lunghezza d'onda lunga sono apparsi di recente e non c'è ancora un'esperienza sufficiente nella loro applicazione.

Dei tre metodi per misurare la differenza nel tempo di passaggio delle vibrazioni ultrasoniche lungo il flusso e contro di esso più diffuso ha ricevuto un metodo a impulsi di frequenza con un convertitore di flusso a canale singolo. Può fornire la massima precisione di misurazione e l'errore di misurazione fornito può essere ridotto a (0,5-1)%. Sono stati creati dispositivi con errori ancora più piccoli, fino a ±(0,1 0,2)%, che consentono di utilizzare tali dispositivi come esemplari. I circuiti di misura dei misuratori di portata a due canali sono più semplici, ma la loro precisione è inferiore. I misuratori di portata di fase hanno un vantaggio rispetto ai misuratori di frequenza quando è necessario misurare basse velocità fino allo 0,02%, nonché quando si misurano fluidi inquinati.

Con un campo di velocità deformato, a causa della lunghezza insufficiente del tratto rettilineo della condotta, può verificarsi un grande errore aggiuntivo. Per eliminare l'errore è necessario utilizzare un ugello o un confusore che allinea il profilo, oppure un trasduttore di flusso in cui le vibrazioni acustiche sono dirette non sul piano diametrale, ma lungo più corde.

Il principale campo di applicazione dei misuratori di portata ad ultrasuoni è la misurazione del flusso di vari liquidi. Sono particolarmente adatti per misurare il flusso di liquidi non conduttivi e aggressivi, nonché di prodotti petroliferi.

Dati di riferimento:

Flussimetri ad ultrasuoni di fase

№	Parametro	Significato		Nota
		min	max
1	Classe di precisione	0,02	2,5
2		6 t/ora	300 t/ora
3	Sensibilità, l/min
4	Portata misurata, l/min		180
5		150
6	Media pressione
7	Media temperatura
8	Temperatura ambiente		100
9
10	Versione antideflagrante
11
12
13	Viscosità mis. ambiente, cSt
14
15	MTBF, ora
16	Durata di servizio, anni
17	Ammissibilità del colpo d'ariete
18	Prezzo, $/mm DN

Misuratori di portata ad ultrasuoni di frequenza

№	Parametro	Significato		Nota
		min	max
1	Classe di precisione	0,1	2
2	Campo di misura Qmax/Qmin
3	Sensibilità, l/min
4	Portata misurata, l/min
5	Diametro nominale (DN), mm	100
6	Media pressione
7	Media temperatura
8	Temperatura ambiente
9	Possibile riv. ambienti aggressivi
10	Versione antideflagrante
11	La lunghezza del tratto rettilineo rispetto al flussometro, d
12	La lunghezza del tratto rettilineo dopo il flussometro, d
13	Viscosità mis. ambiente, cSt
14	Requisiti per la finezza del mezzo di filtrazione mis, micron
15	MTBF, ora
16	Durata di servizio, anni
17	Ammissibilità del colpo d'ariete
18	Prezzo, $/mm DN

Misuratori di portata ad ultrasuoni ad impulsi temporali

№	Parametro	Significato		Nota
		min	max
1	Classe di precisione	0,2
2	Campo di misura Qmax/Qmin
3	Sensibilità, l/min
4	Portata misurata, l/min
5	Diametro nominale (DN), mm
6	Media pressione
7	Media temperatura
8	Temperatura ambiente
9	Possibile riv. ambienti aggressivi
10	Versione antideflagrante
11	La lunghezza del tratto rettilineo rispetto al flussometro, d
12	La lunghezza del tratto rettilineo dopo il flussometro, d
13	Viscosità mis. ambiente, cSt
14	Requisiti per la finezza del mezzo di filtrazione mis, micron
15	MTBF, ora
16	Durata di servizio, anni
17	Ammissibilità del colpo d'ariete
18	Prezzo, $/mm DN

Misuratori di portata ad ultrasuoni con correzione per la velocità del suono e la densità della sostanza misurata

№	Parametro	Significato		Nota
		min	max
1	Classe di precisione	0,2	1
2	Campo di misura Qmax/Qmin
3	Sensibilità, l/min
4	Portata misurata, l/min		1200
5	Diametro nominale (DN), mm
6	Media pressione
7	Media temperatura	10
8	Temperatura ambiente
9	Possibile riv. ambienti aggressivi
10	Versione antideflagrante
11	La lunghezza del tratto rettilineo rispetto al flussometro, d
12	La lunghezza del tratto rettilineo dopo il flussometro, d
13	Viscosità mis. ambiente, cSt
14	Requisiti per la finezza del mezzo di filtrazione mis, micron
15	MTBF, ora
16	Durata di servizio, anni
17	Ammissibilità del colpo d'ariete
18	Prezzo, $/mm DN

Misuratori di portata ad ultrasuoni Doppler

№	Parametro	Significato		Nota
		min	max
1	Classe di precisione	2	3
2	Campo di misura Qmax/Qmin
3	Sensibilità, l/min
4	Portata misurata, l/min
5	Diametro nominale (DN), mm	10
6	Media pressione
7	Media temperatura
8	Temperatura ambiente
9	Possibile riv. ambienti aggressivi
10	Versione antideflagrante
11	La lunghezza del tratto rettilineo rispetto al flussometro, d
12	La lunghezza del tratto rettilineo dopo il flussometro, d
13	Viscosità mis. ambiente, cSt
14	Requisiti per la finezza del mezzo di filtrazione mis, micron
15	MTBF, ora
16	Durata di servizio, anni
17	Ammissibilità del colpo d'ariete
18	Prezzo, $/mm DN

Libri usati:

Kremlevsky P.P. Flussimetri e contatori della quantità di sostanze: libro di riferimento: libro. 2 / Sotto il generale ed. E. A. Shornikova. - 5a ed., riveduta. e aggiuntivo - San Pietroburgo: Politecnico, 2004. - 412 p.

La storia dei flussimetri risale al 1797, quando lo scienziato italiano Giovanni Battista Venturi pubblicò un'opera nel campo dell'idraulica: uno studio sul flusso dell'acqua attraverso ugelli corti cilindrici e divergenti. Nel 1887, lo scienziato americano C. Herschel propose un contatore dell'acqua intitolato a Venturi. Noto tubo Venturi per misurare la velocità nel flusso di aria e acqua e per creare il vuoto nei giroscopi degli aerei. Nel 1962, l'ingegnere Heinrich Kübler ha inventato l'interruttore magnetico, che ha permesso di sviluppare e produrre strumenti per misurare il livello di materiali liquidi e sfusi. È stato seguito dallo sviluppo di interruttori magnetici a galleggiante, sensori di livello telemetrici e indicatori di livello di bypass.

La modifica ad ultrasuoni del misuratore di portata è stata inventata da Yuriy Aleksandrovich Koval, docente presso il Dipartimento di Fondamenti di ingegneria radiofonica presso l'Università nazionale di elettronica radiofonica di Kharkov. Un brevetto per un misuratore di portata a turbina è stato rilasciato nel 1970 ai dipendenti dell'Istituto di ricerca per la strumentazione per il calore e l'energia dell'URSS.

I prodotti Westmedgroup coprono l'intera gamma di dispositivi di terapia intensiva, in particolare Flowmeter, un produttore riconosciuto di apparecchiature di misurazione.

I misuratori di portata sono dispositivi tecnici progettati per misurare la portata in massa o in volume.

Ci sono molti vari segni, in base alla quale è possibile classificare i flussimetri (ad esempio per precisione, campi di misura, tipo di segnale di uscita, ecc.). Tuttavia, la più comune è la classificazione secondo i principi di misurazione, secondo quei fenomeni fisici, con l'aiuto del quale il valore misurato viene convertito nel segnale di uscita del convertitore primario del flussometro (sensore).

• Misuratori di portata a pressione differenziale variabile (con dispositivi di restringimento; con resistenze idrauliche; centrifughi; con dispositivi di pressione; getto), che convertono la prevalenza in caduta di pressione.
• Misuratori di portata attorno al flusso (misuratori di portata differenziali costanti - rotametri, galleggianti, pistoni, idrodinamici), che convertono la prevalenza nel movimento del corpo aerodinamico.
• Misuratori di portata tachimetrici (turbina con turbina assiale o tangenziale; sfera) che convertono la portata nella velocità angolare di rotazione dell'elemento aerodinamico (pale di turbina o sfera).
• Misuratori di portata elettromagnetici che convertono la velocità di un liquido conduttivo che si muove in un campo magnetico in EMF.
• Misuratori di portata ad ultrasuoni basati sull'effetto del trascinamento di vibrazioni sonore da parte di un mezzo in movimento.
• Flussimetri inerziali (turbopower; Coriolis; igroscopici) basati sull'effetto inerziale di una massa di fluido in movimento con accelerazione lineare o angolare.
• Misuratori di portata termici (calorimetrici; filo caldo), basati sull'effetto del trasferimento di calore da parte di un mezzo in movimento da un corpo riscaldato.
• Misuratori di portata ottici basati sull'effetto del trascinamento della luce da parte di un mezzo in movimento (Physeau-Fresnel) o della diffusione della luce da parte di particelle in movimento (Doppler).
• Misuratori di portata a tag (con segni termici, a ionizzazione, magnetici, di concentrazione, turbolenti) basati sulla misurazione della velocità o dello stato del segno quando passa tra due sezioni di flusso fisse.

I flussimetri sono accessori per gas medicinali. In campo medico, i flussimetri sono installati su: console distribuzione gas, gassificatore criogenico, pompa a siringa, sistema di distribuzione gas di apparecchiature ospedaliere centralizzate.

Una parte significativa dei misuratori di portata prodotti in serie ha una classe di precisione (errore ridotto) dell'1-1,5%. Se accettiamo che le misurazioni vengono eseguite prevalentemente a metà scala, l'errore relativo di queste misurazioni è del 2-3%. Tenendo conto dell'influenza di vari fattori destabilizzanti, l'errore effettivo sarà ancora maggiore.

Allo stesso tempo, per un controllo efficace dei processi tecnologici nelle industrie petrolifere, del gas, chimiche, dell'energia e dei trasporti, per le operazioni di contabilità, è già oggi necessario un ordine di grandezza maggiore di precisione delle misurazioni del flusso. È questa circostanza che rende necessaria la realizzazione e l'implementazione di misuratori di portata con classe non inferiore a 0,1-0,3%.

Caratteristica pratica di misurazione del flusso - una gamma estremamente ampia di sostanze misurate con diverse proprietà fisiche e chimiche - densità, viscosità, temperatura, composizione delle fasi e struttura. Pertanto, in quest'area delle misure, il problema della creazione di dispositivi invarianti (insensibili) a proprietà fisiche e chimiche mezzi misurati, a parametri non informativi del segnale di ingresso.

La ricerca di nuovi principi per stabilizzare la funzione di conversione, l'uso di sistemi per la correzione automatica delle indicazioni, l'introduzione di correzioni: queste sono le direzioni principali della ricerca tecnica per una soluzione a questo problema.

Strutturalmente, nel caso generale, i flussimetri sono costituiti da un convertitore primario - una parte di misura e un convertitore secondario - un'unità elettronica. Secondo la progettazione dei convertitori primari, possono essere suddivisi nei seguenti tipi:

• flusso pieno, il cui convertitore primario è integrato direttamente nella sezione trasversale della condotta;
• sommergibile, il cui convertitore primario è inserito nella condotta attraverso il foro. Questi dispositivi, a seconda del progetto, possono essere montati/smontati senza scaricare la pressione nella tubazione;
• con trasduttori primari aerei, montati direttamente sulla superficie esterna della tubazione - solo misuratori di portata ad ultrasuoni.
• Il principale tipo di collegamento dei misuratori di portata a flusso totale con la tubazione è flangiato. In questo caso ne esistono due varietà:
• collegamento a flangia tradizionale, quando la parte di flusso del misuratore di portata ha flange di ingresso e uscita, che sono imbullonate o fissate alle flange di accoppiamento della tubazione;
• connessione a sandwich, quando la parte di flusso del misuratore di portata non ha le proprie flange, ma è fissata tra le flange di accoppiamento della tubazione mediante prigionieri lunghi.

Entrambi i tipi di connessione a flangia sono ugualmente affidabili, tuttavia, una connessione a sandwich richiede maggiore attenzione durante l'esecuzione lavori di saldatura e installazione del flussometro. Il costo dei misuratori di portata con attacco sandwich è invece molto inferiore rispetto a quello con attacco flangiato a causa del minor consumo di metallo.

I misuratori di portata piena sono i più accurati nel determinare la portata media, poiché misurano sull'intera sezione di flusso. Di conseguenza, hanno un errore di misurazione inferiore, fino a ± 0,2 ... 0,5% del valore misurato. L'accuratezza della misurazione della portata massica mediante misuratori di portata massici di Coriolis è praticamente indipendente dal profilo di portata, il che consente di ottenere un errore nella misurazione della portata massica dell'ordine di ±0,1…0,2% del valore misurato.

I misuratori di portata sommergibili misurano la portata in un unico punto. La portata media è determinata in essi sulla base delle dipendenze teoriche e sperimentali esistenti della distribuzione delle portate sulla sezione della condotta. Vari influssi di disturbo portano a una distorsione del profilo di flusso, che non può non influenzare i risultati di misurazione con questi dispositivi. Al momento, l'errore di misura dei misuratori di portata sommergibili è di circa ± 1 ... 2% della scala e dipende in modo significativo dalla correttezza della loro installazione.

I misuratori di portata ad ultrasuoni misurano la velocità del flusso in uno o più piani della sezione di flusso, a seconda del numero di convertitori primari, che determina il loro errore di misurazione del flusso, che è ± 1 ... 3% del valore misurato. L'errore di questi dispositivi dipende anche dalla correttezza e dalla posizione dei trasduttori primari.

A seconda della disposizione, i flussimetri possono essere:

• design integrale - il convertitore secondario è montato direttamente sul convertitore primario;
• versione remota - il convertitore secondario è montato ad una certa distanza da quello primario e collegato ad esso tramite un cavo.

Nella maggior parte dei casi, è più opportuno utilizzare misuratori di portata nella progettazione integrale. Tuttavia, ci sono una serie di fattori in presenza dei quali vengono utilizzati misuratori di portata in versione remota:

• alta temperatura del mezzo misurato;
• calore ambiente nella posizione del flussometro;
• elevate vibrazioni della tubazione;
• la possibilità di allagare il sito di installazione del misuratore di portata (in questi casi, i convertitori primari, di norma, hanno un design impermeabile IP68);
• difficile accesso al luogo di installazione del flussometro.

In molte industrie esistono zone esplosive in cui, a causa della fuoriuscita e dell'evaporazione di sostanze combustibili, si formano o possono formarsi atmosfere di gas esplosivi. In tali aree è necessario utilizzare flussimetri antideflagranti.

I più diffusi sono due tipi di protezione contro le esplosioni dei misuratori di portata: circuito a sicurezza intrinseca - questo metodo implica che se si verifica una scintilla nei circuiti elettrici del dispositivo, la sua potenza non sarà sufficiente per accendere una miscela esplosiva;

custodia ignifuga: questo metodo implica che i circuiti elettrici del dispositivo siano collocati in un guscio speciale e altamente resistente. Ciò non esclude il contatto circuiti elettrici con una miscela esplosiva e la possibilità della sua accensione, ma è garantito che l'involucro resisterà all'esplosione risultante sovrapressione, ovvero il flash non uscirà dalla custodia ignifuga.

Classificazione dei compiti di misurazione del flusso

A seconda dello scopo funzionale, i problemi della misurazione della portata nell'industria possono essere suddivisi condizionatamente in due parti principali:

• compiti di contabilità:
  • commerciale;
  • operativo (tecnologico);
• compiti di controllo e gestione dei processi tecnologici:
  • mantenimento di una determinata portata;
  • mescolare due o più media in una certa proporzione;
  • processi di dosaggio/riempimento.

Le attività di contabilità pongono requisiti elevati all'errore di misurazione della portata e alla stabilità del flussometro, poiché le sue letture sono la base per le operazioni di regolamento tra il fornitore e il consumatore. Le attività di contabilità operativa includono applicazioni come la contabilità intershop, la contabilità interna, ecc. A seconda dei requisiti per queste attività, è possibile utilizzare flussimetri con un design più semplice con un errore di misurazione maggiore rispetto alla contabilità commerciale.

I compiti di controllo e gestione dei processi tecnologici sono molto diversi, quindi la scelta del tipo di flussometro dipende dal grado di importanza e dai requisiti di questo processo.

In base alle condizioni di misurazione, i compiti di determinazione della portata possono essere classificati come segue:

• misurazione del flusso in tubazioni (a pressione) completamente riempite;
• misurazione del flusso in tubazioni non completamente riempite (non in pressione), canali aperti e vassoi.

Le attività di misurazione del flusso in tubazioni completamente riempite sono standard e la maggior parte dei flussometri sono progettati per questa applicazione. I compiti del secondo gruppo sono specifici, poiché richiedono, in primo luogo, la determinazione del livello del liquido. Inoltre, a seconda del tipo di vassoio o canale, la portata può essere determinata attraverso il livello misurato sulla base di dipendenze teoricamente provate e sperimentalmente confermate della portata del liquido dal livello. Tuttavia, ci sono applicazioni in cui, oltre a misurare il livello del liquido in un canale, un condotto o una tubazione riempita in modo incompleto, è necessario determinare anche la portata.

Misurazione del flusso di liquidi

Per misurare il flusso di liquidi in ambiente industriale si consiglia di utilizzare flussimetri e rotametri elettromagnetici, ultrasonici, a Coriolis di massa. Inoltre, in alcuni casi soluzione ottimale può essere l'uso di flussimetri a vortice e flussimetri a pressione variabile.

Quando si scelgono dispositivi per misurare il flusso di liquidi e fanghi elettricamente conduttivi, si consiglia innanzitutto di considerare la possibilità di utilizzare flussimetri elettromagnetici.

Grazie alle loro caratteristiche di progettazione, alla varietà di materiali di rivestimento ed elettrodi, questi dispositivi hanno un'ampia gamma di applicazioni e vengono utilizzati per misurare il flusso dei seguenti fluidi:

• mezzi tecnici generali (acqua, ecc.);
• mezzi altamente corrosivi (acidi, alcali, ecc.);
• supporti abrasivi e adesivi (adesivi);
• fanghi, paste e sospensioni con un contenuto di fibre o solidi superiore al 10% (in peso).

Elevata precisione di misura (± 0,2…0,5% del valore misurato), breve tempo di risposta (fino a 0,1 s a seconda del modello), assenza di parti mobili, elevata affidabilità e lungo termine servizio, manutenzione minima: tutto ciò rende i misuratori di portata elettromagnetici a flusso pieno la soluzione ottimale per misurare la portata e tenere conto della quantità di mezzi elettricamente conduttivi nelle tubazioni di piccolo e medio diametro.

I misuratori di portata elettromagnetici sommergibili sono ampiamente utilizzati nelle applicazioni controllo operativo e processi tecnologici dove non è richiesta un'elevata precisione di misura, nonché quando si misura il flusso in tubazioni di grande diametro (> CN400) e la velocità del flusso in canali aperti e canali.

I misuratori di portata ad ultrasuoni vengono utilizzati principalmente per misurare il flusso di fluidi non conduttivi (petrolio e prodotti raffinati, alcoli, solventi, ecc.). I flussometri a flusso pieno sono utilizzati sia nelle unità di dosaggio commerciali che nel controllo di processo. L'errore di misura di questi dispositivi, a seconda della versione, è di circa ± 0,5% del valore misurato. A seconda del principio di misura, il fluido deve essere puro (misuratori di portata a tempo) o contenere particelle non disciolte e/o aria non disciolta (misuratori di portata Doppler). Come esempio di mezzo per il secondo caso, si possono indicare fanghi, sospensioni, fluidi di perforazione, ecc.

I misuratori di portata con sensori clamp-on sono facili da installare e, di norma, vengono utilizzati per la contabilità operativa e in processi tecnologici non critici (errore dell'ordine di ± 1 ... 3% della scala) o in applicazioni dove non è possibile installare flussimetri a portata totale.

I misuratori di portata massica Coriolis, in virtù del loro principio di misura, possono misurare il flusso di quasi tutti i fluidi. Questi dispositivi si distinguono per l'elevata precisione di misura (± 0,1…0,5% del valore misurato durante la misurazione della portata massica) e l'alto costo. Pertanto, i misuratori di portata Coriolis sono consigliati principalmente per l'uso in unità di misura fiscale, processi di dosaggio/riempimento o processi tecnologici critici in cui è necessario misurare la portata massica di un mezzo o controllare più parametri contemporaneamente (portata massica, densità e temperatura).

I materiali utilizzati per misurare i tubi nei misuratori di portata massica sono, di regola, acciaio inossidabile, lega Hastelloy, pertanto questi dispositivi non sono adatti per la misurazione di fluidi altamente corrosivi. Inoltre, l'accuratezza della misurazione della portata mediante misuratori di portata massica è fortemente influenzata dalla presenza di gas non disciolto nel mezzo misurato.

I rotametri vengono utilizzati per misurare basse portate. La classe di precisione di questi dispositivi, a seconda della versione, varia tra 1,6 ... 2,5.

L'acciaio inossidabile e il PTFE sono usati come materiali per tubi di misura, il che rende possibile l'uso di rotametri per misurare la portata di fluidi corrosivi.

I rotametri in metallo consentono anche di misurare il flusso di fluidi ad alta temperatura. Va notato che è impossibile misurare la portata di adesivo, fluidi abrasivi e fluidi con impurità meccaniche utilizzando i rotametri. Inoltre, esiste una limitazione all'installazione di questo tipo di misuratori di portata: possono essere installati solo su tubazioni verticali con la direzione del flusso del mezzo misurato dal basso verso l'alto. I moderni rotametri, oltre agli indicatori, possono essere dotati di un modulo elettronico a microprocessore con un segnale di uscita di 4 ... 20 mA, un totalizzatore e finecorsa per il funzionamento in modalità relè di flusso.

Sebbene i misuratori a vortice siano stati sviluppati specificamente per la misurazione del flusso di gas/vapore, possono essere utilizzati anche per la misurazione del flusso. mezzo liquido. Tuttavia, a causa del loro caratteristiche progettuali, le applicazioni più consigliate di questi dispositivi nelle attività di contabilità operativa e controllo dei processi tecnologici sono: misurare la portata di liquidi ad alta temperatura con temperature fino a +450 °C; misura della portata di liquidi criogenici con temperature fino a -200 °C; ad alta, fino a 25 MPa, pressione di processo nella tubazione; misura di portata in tubazioni di grande diametro (misuratori di portata a vortice sommergibile). In questo caso il liquido deve essere pulito, monofase, con una viscosità non superiore a 7 cP.

Misurazione della portata di gas e vapore

A differenza dei liquidi, che possono essere considerati condizionatamente mezzi praticamente incomprimibili, il volume dei mezzi gassosi dipende in modo significativo dalla temperatura e dalla pressione. Pertanto, tenendo conto della quantità di gas, funzionano con volume e portate ridotte sia a condizioni normali (T = 0 °C, P = 101.325 kPa ass.), sia a condizioni standard (T = +20 °C, P = 101.325 kPa ass.).

Pertanto, per misurare la quantità di gas e vapore, insieme a un flussometro, sensori di pressione e temperatura, un densimetro o un flussometro di massa, nonché un dispositivo di calcolo (correttore o altro dispositivo secondario con funzioni matematiche appropriate) sono necessarie. Il controllo del flusso di gas nelle applicazioni di processo è spesso limitato alla sola misurazione del flusso volumetrico, ma per un controllo accurato è anche necessario determinare la portata in condizioni normali, soprattutto in caso di grandi fluttuazioni della densità del gas.

Il metodo più comunemente utilizzato per misurare il flusso di gas e vapore è il metodo della caduta di pressione variabile (RPD) e i dispositivi di restringimento sono tradizionalmente utilizzati come trasduttori di flusso primari, principalmente un orifizio standard. I principali vantaggi dei misuratori di portata PPD sono la verifica senza perdite, il basso costo, un'ampia gamma di applicazioni e una vasta esperienza operativa. Tuttavia, questo metodo presenta anche inconvenienti molto seri: una dipendenza quadratica della caduta di pressione dalla portata, grandi perdite di carico dai dispositivi di restringimento e requisiti severi per i tratti rettilinei della condotta. Di conseguenza, attualmente, sia in Russia che nel mondo, c'è una chiara tendenza a sostituire i sistemi di misurazione del flusso con orifizi con flussometro con altri principi di misurazione. Per le tubazioni di piccolo e medio diametro, ora c'è ampia scelta vari metodi e strumenti di misurazione del flusso, ma per tubazioni con un diametro di 300 ... 400 mm e oltre, non esiste praticamente alcuna alternativa al metodo di ritenzione della pressione. Per eliminare gli svantaggi dei tradizionali misuratori di portata PPD con orifizi, pur conservando i vantaggi del metodo stesso, è possibile utilizzare i tubi di pressione media della serie Torbar come convertitori di flusso primari e sensori di differenza di pressione digitali della serie EJA / EJX come mezzo di misura della pressione differenziale (manometri differenziali). Allo stesso tempo, le perdite di carico diminuiscono di decine e centinaia di volte, le sezioni rettilinee si riducono in media di 1,5 ... 2 volte, la gamma dinamica della portata può raggiungere 1:10.

Recentemente, i misuratori di portata a vortice hanno trovato un'applicazione più ampia per misurare il flusso di gas e vapore. Rispetto ai misuratori di portata a pressione variabile, offrono un turndown più ampio, una caduta di pressione inferiore e diretta

trame. Questi dispositivi sono più efficaci nella misurazione, principalmente commerciale, e nelle attività critiche di controllo del flusso. L'uso di un flussometro con sensore di temperatura integrato o di un flussometro standard in combinazione con sensori di temperatura e pressione consente di determinare la portata massica del fluido, che è particolarmente importante quando si misura il flusso di vapore.

Tuttavia, questi dispositivi, per le peculiarità del loro principio di misura, non vengono utilizzati per:

misurazione del flusso di mezzi adesivi multifase e con inclusioni solide; misurazione del flusso di fluidi con basse portate.

A basse e medie portate, i rotametri sono ampiamente utilizzati per misurare il flusso di gas. Questi dispositivi sono progettati per funzionare sia con fluidi ad alta temperatura che corrosivi e sono ampiamente utilizzati diverse versioni. Tuttavia, come accennato in precedenza, i rotametri sono montati solo su tubazioni verticali con una direzione del flusso dal basso verso l'alto e non vengono utilizzati per misurare la portata di fluidi adesivi e contenenti solidi, compresi quelli abrasivi.

Scopo dello studio- analisi del mercato russo flussimetri industriali.

misuratore di flusso- un dispositivo che misura la portata di una sostanza liquida o gassosa che attraversa un tratto di condotta.

Di per sé, il flussometro (sensore primario, sensore) misura la portata di una sostanza per unità di tempo. Per applicazione pratica spesso è conveniente conoscere il consumo non solo per unità di tempo, ma anche per un certo periodo. A tale scopo vengono prodotti flussimetri, che consistono in un flussometro e un integratore circuito elettronico(o un insieme di schemi per la stima di altri parametri di flusso). L'elaborazione delle letture del flussometro può essere eseguita anche in remoto utilizzando un'interfaccia dati cablata o wireless.

Nel caso più generale, i flussimetri fabbricati possono essere suddivisi in domestico e industriale. I misuratori di portata industriali vengono utilizzati per automatizzare vari processi di produzione in cui è presente un flusso di liquidi, gas e fluidi altamente viscosi. I misuratori di portata domestici vengono solitamente utilizzati per calcolare le bollette e sono progettati per misurare il flusso di acqua del rubinetto, liquido di raffreddamento, gas.

Oggetto di questo studio sono misuratori di portata industriali delle seguenti tipologie: vortice, massa, ultrasonico, elettromagnetico. flussometri tipi elencati ha ricevuto la più grande distribuzione nei moderni processi tecnologici.

Il tema della misurazione della portata industriale alla luce delle iniziative federali per migliorare l'efficienza energetica dell'economia russa è estremamente rilevante. In questo mercato si è sviluppata un'interessante concorrenza tra vari tipi di misuratori di portata: quelli elettromagnetici sono lo standard “gold” dei processi industriali e la migliore soluzione in termini di rapporto qualità/prezzo. Allo stesso tempo, possono essere utilizzati solo in combinazione con liquidi elettricamente conduttivi e non possono essere utilizzati per misurare il flusso di petrolio e gas, uno dei compiti principali della misurazione del flusso. Per questo motivo i misuratori di portata a massa, ad ultrasuoni ea vortice stanno gradualmente sostituendo i misuratori di portata elettromagnetici. Ognuno di questi tipi ha i suoi vantaggi e svantaggi.

Il mercato russo della misurazione del flusso è fortemente dipendente prodotti importati. La quota delle importazioni nel periodo cronologico considerato ha invariabilmente superato il 50% e aziende come Endress+Hauser, Krohne, Yokogawa, Emerson, Siemens si sono affermate saldamente sul mercato. I produttori russi hanno posizioni di forza, principalmente nel segmento dei flussometri domestici.

Ambito cronologico dello studio: 2008-2010; previsione - 2011-2015

Geografia della ricerca: Federazione Russa.

Il rapporto è composto da 6 parti e 17 sezioni.

IN prima parte vengono fornite informazioni generali sull'oggetto di studio.

La prima sezione presenta le principali definizioni.

La seconda sezione descrive le principali tipologie di misuratori di portata che costituiscono l'oggetto di studio e non sono correlati all'oggetto di studio. Al termine della sezione viene fornita una tabella riassuntiva delle caratteristiche tipiche dei misuratori di portata di vario tipo.

La terza sezione analizza la portata dei misuratori di portata.

La quarta sezione fornisce una descrizione del mercato mondiale: caratteristiche quantitative, struttura, tendenze, promettenti ambiti di utilizzo.

La seconda parteè dedicato alla descrizione del mercato russo dei misuratori di portata.

La quinta-ottava sezione presenta le principali caratteristiche quantitative del mercato russo dei misuratori di portata: volume per il periodo in esame, dinamica, dieci principali produttori, struttura del mercato per tipologia considerata, caratteristiche della produzione nazionale.

IN terza parte contiene i dati del commercio estero dei misuratori di portata.

La nona sezione è dedicata alla descrizione della metodologia di analisi del commercio estero.

La decima e l'undicesima sezione presentano rispettivamente un'analisi delle consegne in import e in export. Ciascuna sezione contiene le caratteristiche quantitative per il periodo in esame, la struttura delle consegne per tipo, per paese, per produttore (compreso per tipo). Tutti i parametri sono forniti in termini monetari e fisici.

IN quarta parte viene presentata un'analisi competitiva.

La dodicesima sezione contiene i profili dei leader di mercato (10 aziende leader estere e russe).

La tredicesima sezione presenta un'analisi dell'assortimento dei produttori di misuratori di portata.

IN quinto viene fornita l'analisi dei consumi dei flussimetri.

La quattordicesima sezione descrive la struttura del consumo dei misuratori di portata per settore, descrive i principali meccanismi di acquisto dei prodotti.

La quindicesima sezione descrive in dettaglio gli ambiti di applicazione dei misuratori di portata nell'industria petrolifera e del gas: contabilizzazione della produzione di minerali, sistemi di mantenimento della pressione di giacimento, stazioni di pompaggio.

Sesta parteè dedicato a descrivere le tendenze nelle prospettive di mercato.

La sedicesima sezione presenta un'analisi dei fattori politici, economici e tecnologici dello sviluppo del mercato.

La diciassettesima sezione propone una previsione quantitativa e qualitativa per il mercato dei flussimetri fino al 2015.

Al termine della relazione vengono formulate le conclusioni.

In allegato alla relazione Banca dati russo e produttori esteri flussometri.

Il contenuto della ricerca di mercato del mercato dei misuratori di portata
introduzione
PARTE 1. INFORMAZIONI GENERALI. MERCATO GLOBALE DEI MISURATORI DI PORTATA
1. Definizioni. Principali caratteristiche dei flussimetri
2. Tipi di flussimetri
2.1. Flussimetro di massa (Coriolis).
2.2. Flussimetri elettromagnetici
2.3. Metri di vortice
2.4. Contalitri ad ultrasuoni
2.5. Altri tipi di flussimetri
2.6. Tabella riepilogativa delle applicazioni
3. Campi di applicazione dei flussimetri
4. Mercato mondiale dei misuratori di portata
PARTE 2. MERCATO RUSSO DEI MISURATORI DI PORTATA
5. Caratteristiche generali Mercato russo dei misuratori di portata. Bilancio del mercato dei misuratori di portata
6. Leader di mercato del mercato russo dei misuratori di portata
7. Struttura del mercato dei misuratori di portata per tipologia
8. Produzione nazionale di flussimetri
8.1. Metodologia per l'analisi della produzione interna di misuratori di portata
8.2. Caratteristiche quantitative della produzione nazionale di misuratori di portata
PARTE 3. COMMERCIO ESTERO IN MISURATORE DI PORTATA
9. Metodologia per l'analisi del commercio estero dei flussimetri
10. Importazione di flussimetri
10.1. Dinamica di importazione di misuratori di portata nel 2008-2010
10.2. Struttura dell'importazione dei misuratori di portata per tipo nel 2008-2010
10.3. Struttura delle importazioni dei misuratori di portata per paesi nel 2008-2010
10.4. Struttura dell'importazione dei misuratori di portata per produttore nel 2008-2010
10.5. Struttura delle importazioni di misuratori di portata per tipo dai produttori nel 2009
10.5.1. Metri di vortice
10.5.2. Misuratori di portata massica
10.5.3. Contalitri ad ultrasuoni
10.5.4. Flussimetri elettromagnetici
10.5.5. Altri flussimetri
11. Esportazione di flussimetri
11.1. Dinamica di esportazione dei flussimetri per anni nel 2008-2010
11.2. Esporta struttura dei flussimetri per tipo nel 2009
11.3. Struttura delle esportazioni di misuratori di portata per paese nel 2008-2010
11.4. Esporta la struttura dei misuratori di portata per produttore nel 2008-2010
PARTE 4. ANALISI COMPETITIVA DEL MERCATO DEI MISURATORI DI PORTATA
12. Profili dei leader di mercato dei misuratori di portata
13. Analisi dell'assortimento di flussimetri
PARTE 5. ANALISI DEI CONSUMI DEL FLUSSOMETRO
14. Struttura dei consumi dei misuratori di portata per settore
15. Caratteristiche dei consumi nell'industria petrolifera e del gas
15.1. Produttori di apparecchiature
15.2. Unità di misura per il dosaggio della produzione di olio
15.3. Stazioni di mantenimento della pressione dei serbatoi
15.4. Stazioni di trasferimento della pompa
PARTE 6. ANDAMENTO E PROSPETTIVE DEL MERCATO DEI MISURATORI DI PORTATA
16. Fattori esterni al mercato dei flussimetri
16.1. Fattori politici e legislativi
16.2. Forze economiche
16.3. Fattori tecnologici
17. Previsioni di sviluppo del mercato dei misuratori di portata fino al 2015
conclusioni

Il database incluso nella ricerca di mercato contiene informazioni dettagliate su 38 produttori di flussimetri. Ciascuna società nel database è descritta dal seguente insieme di dettagli:
- Il nome dell'azienda
- Regione/paese
- Contatti
- URL
- Anno di fondazione
- Circa la società
- Indicatori quantitativi attività
- Tipi di misuratori di portata fabbricati
- Flussimetri a vortice
- Misuratori di portata massica
- Flussimetri ad ultrasuoni
- Flussimetri elettromagnetici
- Altri flussimetri
- Altri prodotti
- Sistema di vendita
- Servizio
- Attività di marketing
- Opzionale

Per facilità d'uso, il database fornisce la possibilità Selezionare produttori di misuratori di portata a vortice, di massa, ad ultrasuoni, elettromagnetici e di altro tipo, nonché aziende della regione richiesta.

Attenzione! Per ordinare una ricerca di mercato da questa pagina, invia i dati della tua azienda per la fatturazione a .

La caratteristica metrologica "principale" di qualsiasi strumento di misura è il suo errore. L'errore dello strumento di misura chiamiamo differenza tra letture questo strumento e il vero valore della grandezza fisica misurata. Ma qui c'è una sottigliezza "filosofica". I veri valori ci sono sconosciuti in linea di principio, altrimenti le misurazioni non sarebbero affatto necessarie. Pertanto, determiniamo l'errore durante la verifica confrontando le letture dello strumento di misura in verifica con un determinato standard (o con le letture dello strumento di misura di riferimento) - e riteniamo che durante il funzionamento il nostro strumento misuri con un errore non peggiore di quello che è stato dimostrato nel laboratorio metrologico. Ma anche questa è una convenzione, ed è collegata al fatto che "gli errori sono diversi".

Se esaminiamo, ad esempio, il passaporto di un insieme di convertitori termici a resistenza, vi troveremo le seguenti caratteristiche metrologiche di questo strumento di misura:

• intervallo della differenza di temperatura misurata — da 0 a 180°С;
• errore di misurazione della differenza di temperatura — ±(0,10+0,002Dt).

Da ciò è chiaro che se la differenza di temperatura che misuriamo è, ad esempio, 100°C, allora quando misuriamo con questo set di convertitori termici, potremmo sbagliare in una direzione o nell'altra, ma non più di 0,3°C. Tutto è semplice e chiaro. E ora apriamo il passaporto di un flussometro e leggiamo qualcosa del genere:

• il limite dell'errore relativo di base consentito durante la conversione della portata in un segnale elettrico di uscita è ±1,0%.

È chiaro che l'“errore relativo” è quello standardizzato non in litri (metri cubi), ma in percentuale. Quelli. quando si misura una portata di 1 m 3 / ora, questo flussometro "ha il diritto" di sbagliare di 0,01 m 3 / ora, quando si misura una portata di 100 m 3 / ora - già di 1 m 3 / ora. Ma qual è l'"errore di base"? E se c'è un "principale", allora ci deve essere un "addizionale"?

Sì. Ad esempio, l'errore di temperatura, che dipende dalla temperatura del liquido misurato. Maggioranza schiacciante produttori nazionali Nella loro documentazione, non scrivono nulla su errori aggiuntivi. Probabilmente, così facendo, lasciano intendere che eventuali errori aggiuntivi sono trascurabili rispetto a quello principale. Ma nei manuali di istruzioni di alcuni dispositivi puoi trovare, ad esempio, tali informazioni:

• limiti di errore aggiuntivo dall'influenza della temperatura del mezzo misurato - 0,05% ogni 10°C.

È tanto o poco? A 100°C - già 0,5%, cioè metà dell'errore di base...

Ma perché abbiamo iniziato tutta questa conversazione? Al fatto che, parlando dell'errore, è necessario capire chiaramente di cosa si tratta e che tipo di errore è. Il produttore, indicando nella documentazione solo il limite dell'errore relativo principale, per così dire, "riduce al minimo i suoi rischi". Dopotutto, poiché solo questo errore (questo componente dell'errore) è normalizzato, durante la verifica - allo stand - verrà controllato solo questo, in base al quale il flussometro riceverà un'autorizzazione operativa. E proprio in questo sfruttamento - nel seminterrato - appariranno altri errori aggiuntivi, che possono essere significativi, ma non sappiamo nulla di loro e non possiamo controllarli. Quelli. il flussimetro dovrebbe essere sbagliato, ad esempio, di non più dell'1%, ma può essere sbagliato dell'1,5%, e di qualche altro importo, e questo può essere spiegato, ma non può comportare alcuna sanzione. Paradosso? Forse.

Cosa c'è di interessante: nelle nostre "Norme per la contabilizzazione dell'energia termica e del liquido di raffreddamento", i requisiti per le caratteristiche metrologiche dei misuratori di portata (contatori d'acqua) sono formulati come segue (punto 5.2.4.):

« I contatori d'acqua devono fornire la misurazione della massa (volume) del liquido di raffreddamento con un errore relativo non superiore al 2% ...».

Questa formulazione solleva interrogativi. Innanzitutto, di che tipo di errore stiamo parlando: "di base" o "in generale"? Se i documenti del mio contatore dell'acqua dicono: "il parente principale è il 2%", allora è adatto per la contabilità "secondo le regole"? Dopotutto, se quello principale è già del 2% e ce ne sono altri, "in totale" ne otterremo di più ... In secondo luogo, le regole parlano dell'errore di misurazione della "massa (volume)". Ma la stragrande maggioranza dei tipi di misuratori di portata utilizzati nella misurazione del calore non misurano la massa: questa è una funzione del calcolatore di calore. Si può presumere che l'errore di "calcolo" da parte del calcolatore di massa in base alle letture dei flussimetri "volumetrici" (in tale calcolo saranno coinvolte anche le letture dei convertitori termici e degli eventuali sensori di pressione) è trascurabile, e possiamo considerare l'errore delle misurazioni della massa del contatore di calore uguale all'errore delle misurazioni del volume del contatore dell'acqua (flussometro). Ma questo, in generale, non è un presupposto del tutto rigoroso e non del tutto legittimo.

Impianto di calibrazione scorrevole

Non è inoltre corretto identificare l'errore di misurazione di flusso e volume, poiché flusso e volume sono grandezze fisiche diverse. Tutto è molto più chiaro quando si parla di contatori di calore unificati: per loro vengono normalizzati gli errori dei “canali di misura” di volumi e masse. Ma quando prendiamo un flussometro separato, nel cui passaporto è presente "il limite dell'errore relativo di base consentito per convertire il volume in un segnale elettrico di uscita", non è facile capire se soddisfi i requisiti della contabilità Regole. Inoltre, non è facile confrontarlo con qualsiasi altro flussometro per il quale il produttore ha specificato, ad esempio, "il limite dell'errore relativo ammissibile delle misurazioni di flusso". Formulazioni diverse, ma hanno significati diversi? Formalmente sì.

La prossima sfumatura: qualsiasi misuratore di portata è metrologicamente efficiente solo in un determinato intervallo di portate misurate. Quelli. non può misurare (o può, ma con errori, in cui le misurazioni non hanno più senso pratico) costi troppo piccoli e troppo grandi. I valori del più basso e limiti superiori range, nonché il rapporto tra loro (il cosiddetto range dinamico) dipendono dal diametro del flussimetro (DN, passaggio condizionato) e dalla sua tipologia. Quindi, ad esempio, un misuratore di portata elettromagnetico di alta qualità è in grado di misurare una portata inferiore rispetto a un vortice di alta qualità dello stesso Du; un misuratore di portata elettromagnetico Du20 è in grado di misurare una portata inferiore rispetto ad un misuratore di portata elettromagnetico della stessa marca Du200 - etc., etc. A titolo illustrativo, presentiamo una tabella che mostra i range di alcuni trasduttori di flusso a vortice, ultrasonici ed elettromagnetici, in cui "l'errore relativo di conversione del flusso e del volume in segnali di uscita" (probabilmente quello principale) non va oltre il ±1%.

Allo stesso tempo, il produttore per gli stessi misuratori di portata nella pubblicità può indicare ampi intervalli dinamici: ad esempio 1:100 per ultrasuoni, ecc. Questa non è una bufala: solo un intervallo "ampio" è suddiviso in sottocampi: "sotto" (ad esempio da 0,7 a 1,4 m 3 / ora per DN50) l'errore non supera il 3%, "sopra" (da 1,4 a 70 m 3 / ora) 1:100 non supera l'1%, che si riflette nella nostra tabella. E, ad esempio, per il nostro intervallo di "pubblicità" del vortice sarà 1:32, ma nella sua parte inferiore (ad esempio da 1,0 a 2,0 m 3 /ora per DN50) l'errore è normalizzato al livello dell'1,5%. Pertanto, non è possibile confrontare direttamente questi "1:32" con "1:100" di un flussimetro ad ultrasuoni; è corretto confrontare solo gli intervalli in cui lo stesso errore è normalizzato per questi flussimetri.

A proposito, il paragrafo 5.2.4 delle Regole Contabili, che abbiamo parzialmente citato sopra, si presenta più completamente così:

« I contatori d'acqua devono fornire la misurazione della massa (volume) del liquido di raffreddamento con un errore relativo non superiore al 2% nell'intervallo di flusso di acqua e condensa dal 4 al 100%».

"4 to 100%" è una gamma dinamica 1:25, ad es. la portata al limite inferiore è del 4% o un venticinquesimo del valore del limite superiore. La tabella sopra mostra che i misuratori di portata ad ultrasuoni ed elettromagnetici si inseriscono in questo quadro "con un ampio margine": il loro errore non supera l'1% negli intervalli di 1:50 e 1:100, rispettivamente. Anche Vortex ha soddisfatto: sebbene nella tabella vediamo un range di solo 1:16, sappiamo dalle spiegazioni sotto la tabella che questo dispositivo ha un errore non superiore all'1,5% in un range dinamico di 1:32.

Quindi, da quanto sopra, dovrebbe emergere che è possibile valutare o confrontare le caratteristiche metrologiche di vari misuratori di portata solo quando, in senso figurato, sono “ridotte a un denominatore comune”. Quelli. quando si tratta delle stesse componenti dell'errore e degli intervalli in cui gli errori degli strumenti in esame sono gli stessi.

Molto spesso nelle conversazioni relative ai flussimetri viene utilizzato il concetto di “classe di precisione”. Ad esempio dicono: il nostro misuratore di portata ha una classe di precisione dell'1%". Tuttavia, secondo la definizione generalmente accettata (vedi “RMG 29-99. Raccomandazioni per la standardizzazione interstatale. Sistema statale garantire l'uniformità delle misurazioni. Metrologia. Termini e definizioni di base") " classe di precisione- questa è una caratteristica generalizzata di questo tipo di strumenti di misura, di norma, che riflette il livello della loro accuratezza, espressa dai limiti degli errori di base e aggiuntivi consentiti, nonché da altre caratteristiche che influiscono sull'accuratezza". Pertanto, un misuratore di portata con un limite di errore relativo di base dell'1% non può essere definito misuratore di portata con "classe di precisione dell'1%", poiché questa "figura" non include errori aggiuntivi o "altre caratteristiche che influiscono sulla precisione".

"Diametri" dei flussimetri

Parlando sopra dei campi di misura, abbiamo menzionato una tale caratteristica dei misuratori di portata come il loro "diametro". In realtà non è del tutto corretto dire “diametro flussimetro”, perché “in genere” il flussimetro non è un cilindro o una sfera. Ne ha alcuni dimensioni, di cui con t.z. Il montaggio più importante è la lunghezza. E nel caso generale, la parte del flusso ha un diametro. Ma di solito non parliamo di un diametro reale, ma di un parametro come un passaggio condizionale. È designato come Du (abbiamo) o DN, come è consuetudine in Occidente. Scrivi spesso" Du - così tanti millimetri', ma anche questo è analfabeta. Dopotutto, per definizione, DN (DN)è un parametro accettato per i sistemi di tubazioni come caratteristica delle parti collegate. Il parametro Du non ha unità di misura ed è approssimativamente uguale al diametro interno della condotta da collegare, espresso in mm, arrotondato al valore più vicino del range standard". Pertanto, un tubo DN100 può avere un diametro interno sia di 95 che di 105 mm - con i flussimetri è ancora più difficile.

La parte del flussometro

Il fatto è che le parti di flusso di vari convertitori hanno configurazioni diverse. Ad esempio, su alcuni flussimetri si può notare una strozzatura a forma di cono "all'ingresso" e la stessa espansione a forma di cono "all'uscita". E ci sono dispositivi (in particolare quelli elettromagnetici), in cui la parte di flusso ha generalmente una sezione trasversale rettangolare. Quindi un “contatore di portata DN100” è, in generale, un misuratore di portata che ha flange DN100 per il collegamento ad una tubazione, ma un “passaggio” per l'acqua al suo interno non ha necessariamente un diametro di circa 100 mm (e non certo esattamente 100,00 mm ).

È anche molto raro che un flussometro di qualsiasi DN sia montato in un tubo dello stesso DN. Il fatto è che i costi (velocità) del vettore di calore nei sistemi di approvvigionamento di calore sono, di regola, piccoli. E i convertitori di flusso, come accennato in precedenza, non possono misurare costi troppo piccoli. E se, ad esempio, la portata in un tubo DN100 non supera, diciamo, 5 m 3 / ora, per garantire misurazioni corrette, dovremo "restringere" questo tubo. Quanto? - dipende dal tipo di flussometro che intendiamo utilizzare. Ritorna alla nostra tabella con le gamme: nel caso di un misuratore di portata elettromagnetico può essere DN80 o 50, nel caso di uno ad ultrasuoni può essere DN50 o 32 ... tuttavia una riduzione eccessiva del diametro può influire negativamente sulla idraulica del sistema, soprattutto se non viene regolata in aggiunta.

Per modificare il diametro della tubazione nella posizione del flussometro e tornare al diametro precedente dopo questo punto, vengono utilizzate transizioni coniche (confusori - costrizioni e diffusori - espansioni). Allo stesso tempo, il flussometro non viene installato subito dopo la transizione: per "calmare", la formazione di un flusso uniforme, è necessario che sia prima che dopo il convertitore siano presenti tratti rettilinei, la D di cui corrisponde alla D del flussometro. La lunghezza di queste corse è specificata nella documentazione per ogni tipo di flussimetro, ma la regola generale è: più sono lunghe, meglio è.

Flussimetri nell'unità di misura: DN della tubazione è maggiore di DN dei flussimetri

Pertanto, il flussometro viene selezionato non in base al diametro del tubo su cui deve essere installato, ma in base al range di portate che deve misurare. Molto spesso, nel luogo di installazione del flussometro, è necessario effettuare una transizione dal tubo sorgente al tubo, il cui DN corrisponde al DN del trasduttore selezionato e, per il collegamento, utilizzare flange (o, Per esempio, raccordi filettati) di questo Du. Du non ha un'unità di misura, il diametro interno del flussometro è solo approssimativamente uguale o non è affatto uguale. I valori standard per i convertitori di portata (contatori di portata, contatori d'acqua) sono 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, ecc. In questo caso, opzionalmente, viene prodotto un flussimetro di qualsiasi tipo per ciascuno dei Du di questa serie.

Con questo, interromperemo nuovamente la nostra lezione sui convertitori di flusso. La prossima volta parleremo delle tipologie di flussimetri, per poi passare ai contatori di calore e al "montaggio" dei contatori di calore.