Величина силы Кориолиса находится по формуле:

,

где масса протекающей через трубку среды,средняя скорость потока среды,циклическая частота принудительных колебаний конца трубки.

Трубка может иметь другую форму.

Данные расходомеры изготавливаются на диаметр  мм и на расход: для жидкостей (от  до 550), для газов (от 50 до 71000). Статическое давление эксплуатации прибора до 7 МПа.

Достоинства: высокая точность измерений (до ), длительный срок службы, измерение больших расходов, нет ограничений на способ установки, измерение одновременно 3-х параметров (расхода, массы, плотности), измерение параметров любых сред, на показания прибора не влияет изменение параметров среды, расход которой измеряется.

Недостатки: относительная сложность устройства вторичных преобразователей, ограниченное давление эксплуатации.

3. Выбор средства контроля

3.1 Обоснование выбора типа расходомера

По условию измеряется расход сжиженной пропан-бутановой фракции со следующими технологическими параметрами: расход ; давление аТ.

Рассмотренные контактные виды расходомеров (тахометрические, тепловые, ротаметры и др.) жидкостей, паров и газов обладают существенным недостатком: наличие контакта чувствительного элемента с контролируемой средой и обусловленная этим потеря давления потока измеряемой среды. Так как сжиженная пропан-бутановая фракция- легко испаряющаяся и легко воспламеняющаяся жидкость, то наличие контакта чувствительного элемента с измеряемой средой также нежелательно. Электромагнитные расходомеры не применимы из-за отсутствия электропроводности контролируемой среды (пропан-бутановая фракция).

Применение разделительных сосудов, продувка нейтральным газом, изготовление сужающих устройств из специальных материалов и применение других специальных защитных устройств делает применение контактных расходомеров нецелесообразным из-за дороговизны материалов и сложности обслуживания.

Наличие первичных преобразовательных устройств в контактных расходомерах влияет на общую погрешность (увеличивается), в связи с этим точность показаний уменьшается.

Лишены выше перечисленных недостатков акустические расходомеры, в частности ультразвуковые. К достоинствам ультразвуковых расходомеров можно отнести: бесконтактность измерений; высокую точность измерений; не нарушается герметичность трубопровода при необходимости ремонта или диагностики расходомера; нет потерь давления потока; нет подвижных частей, что резко повышает срок службы прибора; искро- и взрывобезопасное исполнение ультразвуковых расходомеров делает возможным их применение в химической промышленности; с экономической точки зрения ультразвуковые расходомеры являются рентабельными для заказчика уже после непродолжительной эксплуатации. На точность показаний этого типа расходомеров влияет только качество поверхности стенок трубопровода. Поэтому для контроля расхода сжиженной пропан-бутановой фракции будем использовать ультразвуковой расходомер.

3.2 Обоснование выбора марки ультразвукового расходомера

Я предлагаю к установке трехлучевой ультразвуковой расходомер UFM3030 фирмы KROHNE.

Фирма KROHNE работает с технологией измерения расхода при помощи ультразвука уже 28 лет (с 1980г.). С 1980 года на объектах заказчиков установлено более 30 000 надежных и безотказно работающих ультразвуковых расходомеров KROHNE.

Ультразвуковые расходомеры KROHNE занимают лидирующие позиции на мировом рынке расходомеров. Трехлучевой расходомер UFM 3030 фирмы KROHNE стал эталоном для самых различных применений. Там, где не справляются электромагнитные расходомеры, UFM 3030 демонстрирует надежные и стабильные результаты благодаря более совершенной электроники, цифровой обработке сигнала и трехлучевой технологии измерения. UFM 3030 обладает всеми преимуществами измерения расхода с помощью ультразвуковых волн: точность измерений не зависит от электропроводимости, вязкости, температуры, плотности и давления измеряемой среды. Первичный преобразователь не имеет выступающих частей, он гладкий внутри и снаружи и не имеет подвижных частей, подвергающихся износу. Поэтому не происходит дополнительной потери давления, нет необходимости в перекалибровке прибора, а потребность в техническом обслуживании минимальна.

Все расходомеры UFM3030 , диаметром от 25 до 3000 мм и расходом от 1 до 40 000 м3/ч, калибруются по воде. Калибровка приборов диаметром больше 150 мм, производится на самой точной и самой большой в мире проливной установке, имеющей погрешность менее 0,03% от измеренного значения, тем самым гарантируя соответствие каждого поставленного прибора спецификации. Кроме того, каждый вторичный преобразователь проходит испытания под напряжением с симулируемым расходом с несколькими температурными циклами от -20ºС до + 60ºС. Эти испытания контролируются и документируются. Это повышает надежность работы прибора на месте установки и гарантирует бесперебойную работу и точность измерений при монтаже вне помещения независимо от погоды и времени года.

UFM3030 является универсальным прибором для непосредственного измерения жидкостей, как с простыми, так и со сложными свойствами. Особенно выделяются здесь среды с малой электропроводностью или неэлектропроводные среды, такие как деминерализованная вода или углеводороды. Неорганические вещества от расплавленной серы до хлора и органические соединения, такие как сжиженные газы, также не представляют сложности для UFM 3030.

3.3 Конструкция ультразвукового расходомера UFM 3030

Расходомер UFM 3030 в разнесенном или в компактном исполнении состоит из ультразвукового первичного преобразователя UFS 3000 в комбинации с электронным конвертором UFC 030. Конвертор имеет локальный дисплей с подсветкой и тремя кнопками. Все параметры конфигурации можно вводить либо при помощи этих кнопок, либо используя ручной стрежневой магнит и магнитные датчики Холла на передней панели, при этом корпус конвертора открывать не нужно. Также прибор можно отконфигурировать по коммуникационному протоколу HART® (протокол – встроенный по умолчанию). Конвертор компактного исполнения (UFC 030 K) устанавливается непосредственно на первичном преобразователе (датчике) расхода, а конвертор для разнесенного исполнения (UFC 030 F) имеет специальную крепежную скобу для монтажа на стенке или трубопроводе.

Компактное исполнение UFM 3030 K:

Конвертор UFC 030 K установлен непосредственно на корпусе ультразвукового первичного преобразователя UFS 3000.

Применение: UFM 3030 K – EEx / FM / CSA (взрывоопасные зоны).

Разнесенное исполнение UFM 3030 F:

Конвертор UFC 030 F установлен отдельно (разнесен) от ультразвукового датчика UFS 3000.

Применение: UFM 3030 F – EEx / FM / CSA (взрывоопасные зоны).

Структура первичного преобразователя UFS 3000.

3.4 Принцип работы выбранного расходомера

Принцип действия UFM 3030 и всех других ультразвуковых расходомеров фирмы KROHNE основан на разнице времени прохождения сигнала. При помощи трех пар запатентованных ультразвуковых датчиков измеряется время прохождения акустических сигналов, которые движутся по направлению потока и против него. Разница во времени прохождения пропорциональна средней скорости потока и преобразуется в выходной сигнал объемного и суммарного расхода. Измерительные лучи расходомера UFM 3030 образуют трехмерный профиль распределения скоростей движения среды или профиль потока среды, которая проходит по измерительной трубе, благодаря третьему измерительному лучу. Эти линии измерения располагаются таким образом, чтобы максимально снизить воздействие режима потока (ламинарного или турбулентного). В комбинации с использованием новейших технологий цифровой обработки сигнала это дает стабильные и надежные измерения расхода.

Третий измерительный луч позволяет UFM 3030 учитывать условия измерения как в ламинарном, так и в турбулентном режиме потока.

3.5 Технические характеристики ультразвукового расходомера UFM 3030

3.5.1 Ультразвуковой электронный конвертор UFC 030

3.5.2 Ультразвуковой первичный преобразователь UFS 3000

3.5.3 Ультразвуковой расходомер UFS 3030

3.6 Электрические схемы подключения расходомера

3.7 Монтажные схемы подключения расходомера

Полное заполнение датчика расхода продуктом.

Ультразвуковой датчик расхода UFS 3000 устанавливается на таком участке трубопровода, где при любых условиях обеспечивается его полное заполнение продуктом, в том числе и при нулевой скорости потока.

Горизонтальное расположение трубопроводов.

Ультразвуковой датчик расхода устанавливается таким образом, чтобы акустические лучи располагались в горизонтальной плоскости.

Насосы и регулирующие клапана.

UFM 3030 устанавливается на выходе насосов и на входе регулирующих клапанов (для избежания возникновения кавитации и завихрений потока, вызванных  работой клапана).

Оптимальные условия.

Чтобы получить заявленную точность измерения расхода при любых условиях необходимо обеспечить прямой участок на входе прибора, равный 10D, и прямой участок трубопровода на выходе прибора равный 5D, где D - диаметр датчика. Отклонение от этих величин в любую сторону может отрицательно сказаться на точности измерений расхода, но не влияет на его повторяемость или работу в целом. На длинных горизонтальных участках трубопроводов, где возможно образование так называемых воздушных карманов в полости ультразвукового датчика, рекомендуется устанавливать расходомер на восходящем под небольшим углом участке трубопровода.

Смешение реагентов

UFM 3030 необходимо устанавливать либо на входе смесителя химреагентов, либо на достаточно большом расстоянии от его выхода, где уже получен гомогенный продукт – на расстоянии не менее 30D (где D – номинальный диаметр трубопровода), в противном случае измерение может быть неустойчивым.

Вывод

Выбранный мной ультразвуковой расходомер UFM 3030 имеет очень широкий диапазон применения. Данный расходомер снабжен тремя измерительными лучами, высокоточной электроникой и инновационными технологиями цифровой обработки сигнала, что обеспечивает надежные и стабильные результаты измерения даже в сложных рабочих условиях. Прибор не требует специальной настройки, т.к. переходные процессы не влияют на его показания.

Расходомер UFM 3030 является компактным прибором, который легко монтируется и прост в эксплуатации. Его можно устанавливать в труднодоступных местах, так как нет необходимости в использовании фильтров, выпрямителей потока, опор, изоляции от вибраций.

Как и любой представитель ультразвуковых расходомеров, данный прибор не имеет подвижных и выступающих частей, на нём нет дополнительных потерь давления, износа и завихрений.

Расходомер UFM 3030 не относится к классу дешёвых приборов, но среди современных ультразвуковых расходомеров его стоимость сравнительно невысокая. При этом следует учитывать то, что общие расходы, связанные с монтажом UFM 3030, значительно ниже по сравнению с аналогичными затратами на монтаж массовых или вихревых расходомеров.

К тому же данный расходомер является универсальным с точки зрения выбора типа измеряемой среды (в частотности для нефтегазовой промышленности: всё от тяжелой сырой нефти до сжиженных газов, и даже битум). Поэтому срок окупаемости прибора рекордно короткий.

Учитывая всё выше сказанное, можно утверждать, что ультразвуковой расходомер UFM 3030 имеет отличные технические и метрологические показатели, высокую степень надёжности, и превосходное сочетание цена-качество, т.е. он хорошо подходит для использования в нефтегазовой промышленности.

Заключение

Существует большое количество средств для измерения расхода сжиженных газов при различных условиях. Они всё время модернизируются с целью повышения метрологических и технических характеристик.

Но среди всех методов измерения расхода особо выделяются акустические, в частности ультразвуковые.

К достоинствам ультразвуковых расходомеров принято относить: высшую точность измерения в широком интервале расходов; сверхвысокое быстродействие (десятки миллисекунд), и возможность измерения пульсирующих расходов; высокие показатели надежности (из-за отсутствия подвижных узлов); отсутствие депрессирующих элементов и вызванных ими потерь давления; принципиальную возможность измерения массового расхода и сохранение работоспособности при изменении направления потока; возможность измерения большого класса сред от жидких металлов до криогенных жидкостей и газов.

Выделяют несколько ультразвуковых методов измерения расхода, которые по-разному реализуют достоинства ультразвуковых расходомеров. Поэтому современные ультразвуковые расходомеры совмещают в себе все преимущества каждого метода, и идеально подходят под высокие требования современного производства.

Список литературы

1.                Кулаков М.В. "Технологические измерения и приборы для химических производств", М.:Машиностроение.-1983.

2.                Справочное пособие "Приборы измерения расхода, давления, уровня", АГТУ,1999.

3.                Конспект лекций по дисциплине "Измерительные преобразователи", доц. Лунеев Д.Е.

4.                WWW.KROHNE.RU

5.                WWW.TEK-KNOW.RU

6.                WWW.PANATEST.RU

7.                WWW.OILPAGES.RU

8.                WWW.TECHOGRAD.COM

Страницы: 1, 2, 3