Ротаметры
Стеклянные и металлические трубчатые расходомеры для низких расходов <DN15 / ½« и технологические расходомеры до DN150 / 6»
Дополнительные переключатели, 4...20 мА, HART®, FOUNDATION™ Fieldbus, Profibus-PA
Одобрено во всем мире для использования во взрывоопасных зонах и подходит для приложений, связанных с безопасностью SIL 2
Когда используются расходомеры с переменной площадью?
Расходомеры с переменной площадью, также известные как VA-метры или ротаметры, являются широко используемыми приборами для измерения объемного расхода проводящих и непроводящих жидкостей и газов. Эти устройства отличаются простым, но эффективным механическим принципом работы, который в принципе не требует дополнительного источника питания.
Технология измерения расхода в переменной области является наиболее распространенным и наиболее подходящим решением, особенно для измерения малых расходов чистых жидкостей или газов, когда во главу угла ставится не высочайшая абсолютная точность, а экономичность и компактность установки. Компания KROHNE разрабатывает и производит расходомеры с переменной площадью с 1921 года.
Ротаметр для жидкостей и газов
- Модульная конструкция: от механического индикатора до 4…20 мА/HART®7, FF, Profibus-PA и сумматора
- Любая монтажная позиция: вертикально, горизонтально или на нисходящих трубопроводах
- Фланец: DN15…150 / ½……6"; также NPT, G, гигиенические присоединения и т.д.
- -196…+400°C; макс. 1000 бар изб
Ротаметр для жидкостей и газов
- Механический тип или с электронным гистограммным индикатором (4…20 мА/HART®)
- Фланец: DN15…25 / ½…1"; также NPT, G, гигиенические присоединения и т.д.
- -40…+200°C; макс. 145 бар изб
Ротаметр для измерения малых расходов жидкостей и газов в сложных применениях
- Механический тип или с электронным индикатором (4…20 мА/HART®)
- Прочная металлическая конструкция: нержавеющая сталь или сплав
- Резьба: G¼, ¼ NPT; другое
- -40…+150°C / +302°F, макс. 220 бар изб
Ротаметр для измерения малых расходов жидкостей и газов
- Компактный механический индикатор, опционально доступные 4…20 mA/HART®7, переключатели МИН/МАКС и игольчатый клапан
- Прочная металлическая конструкция: нержавеющая сталь или сплав
- Резьба: G¼, ¼ NPT и т.д.
- -40…+200°C; макс. 220 бар изб
Ротаметр для измерения малых расходов газов и жидкостей и выборочного контроля расхода
- Стеклянная трубка с аналоговой шкалой, клапаном и переключателями
- Для низких расходов от ≥0,04 л/ч или ≥0,1 гал/ч
- Резьба G и NPT; другое по запросу
- -5…+100°C; макс. 10 бар изб
Ротаметр для базовых применений
- Со стеклянной трубкой, переключателями МИН/МАКС и выходом 4…20 мА
- Низкие потери давления при работе с газом
- Фланец: DN15…50 / ½…2"; также NPT, G, гигиенические присоединения и т.д.
- -20…+100°C; макс. 10 бар изб
Ротаметр для измерения расхода газов при низком давлении
- Стеклянная трубка для удобного считывания показаний со шкалы
- Для использования в линиях подачи газа плавильных печей или в системах защитного газа и обогрева
- Фланец: DN15…40 / ½…1½"; также NPT, G, шланговое присоединение
- -20…+100°C; макс. 1 бар изб
Ротаметр для измерения малых расходов жидкостей и газов
- Компактный стеклянный расходомер (6 см / 23,6") с удобной для считывания шкалой и клапаном
- Для низких расходов: ≥2,5 л/ч или >0,01 гал/ч
- Резьба: G⅛; другое по запросу
- -5…+100°C; макс. 4 бар изб
Ротаметр для измерения малых расходов жидкостей и газов
- Стеклянная трубка для удобного считывания показаний со шкалы, переключатели МИН/МАКС
- Прочный корпус из листовой стали для повышенной безопасности технологического процесса
- Фланец: DN15…50 / ½…2", макс. PN40 / ASME класс 300
- -20…+100°C / -4…+212°F
Как работают расходомеры с переменной площадью?
Конструкция и принцип измерения
Расходомер переменной площади - также известный как VA-метр или ротаметр - состоит из вертикальной конической измерительной трубки с более широким концом наверху. В этой трубке находится поплавок особой формы, который может свободно двигаться вверх и вниз. Уровень поплавка образует с конической трубкой определенный кольцевой зазор, размер которого меняется в зависимости от положения поплавка.
Если потока нет, поплавок под действием силы тяжести находится на нижнем конце измерительной трубки. Как только среда проходит по трубе снизу вверх, поплавок поднимается. Положение поплавка регулируется таким образом, чтобы сила тяжести (G) поплавка поддерживалась в равновесии силой плавучести или подъемной силой (A) и силой течения (S).
На поплавок действуют, по сути, три силы:
Подъемная сила A, которая зависит от плотности среды и объема поплавка и является постоянной (при постоянной плотности).
Сила тяжести G, которая зависит от массы поплавка. Поплавки изготавливаются, например, из нержавеющей стали, алюминия, титана или твердой резины.
Сила потока S зависит от формы поплавка, скорости потока в кольцевом зазоре, плотности и вязкости среды
Чем выше поднимается поплавок, тем больше кольцевой зазор и, соответственно, площадь поперечного сечения, через которую может проходить среда. Это приводит к уменьшению скорости и силы потока до тех пор, пока не будет достигнуто новое состояние равновесия. Таким образом, высота поплавка является прямым показателем расхода воздуха.
Отображение расхода воздуха
При использовании стеклянных конусов значение расхода можно считывать непосредственно со шкалы, расположенной на уровне линии считывания поплавка. В случае металлических конусов, где поплавок не виден, индикация осуществляется с помощью магнитной муфты. Магнит в поплавке передает его положение на магнит муфты, которая преобразует линейное движение во вращательное движение стрелки, указывающей расход на шкале.
Электронная обработка
В некоторых вариантах высота поплавка определяется датчиками магнитного поля и обрабатывается электронным способом. Это позволяет использовать расходомеры более точно и универсально, особенно в автоматизированных системах.
В чем заключаются особые преимущества расходомеров с переменной площадью?
Помимо экономичности измерений, расходомеры с переменной площадью (VA) отличаются прежде всего своей надежностью. При экстремально высоком давлении до 1000 бар / 14504 psi или даже в диапазоне низкого давления при экстремально низком давлении в несколько миллибар и экстремально низкой скорости потока ротаметры часто являются единственным вариантом измерения расхода, когда другие технологии измерения расхода уже не могут быть использованы в этих условиях. Кроме того, расходомеры VA подходят для использования в условиях высоких температур среды или криогенных процессов. Например, H250 M40 компании KROHNE может быть рассчитан на температурный диапазон от -192°C до +400°C / -313,6°F до +752°F. Закрытая конструкция измерительной трубки цельнометаллических счетчиков VA обеспечивает надежное измерение без возможных утечек.
Каковы ограничения ротаметров?
Расходомеры с переменной площадью (РП) или ротаметры являются экономически эффективной и долговременной стабильной технологией измерения расхода, но не обеспечивают такой же высокой абсолютной точности, как ультразвуковые расходомеры или кориолисовые массовые расходомеры. Их измерение зависит от вязкости, плотности, давления и температуры среды, поэтому требуются стабильные условия процесса. Они особенно подходят для чистых сред, в то время как для сред с высоким содержанием твердых частиц они не подходят. Кроме того, устройства ограничены по номинальной ширине, хотя KROHNE может производить расходомеры VA до DN150.
Каковы типичные области применения расходомеров с поплавками?
Расходомеры переменной площади KROHNE могут использоваться для измерения расхода газа, например, инертных газов, потоков проб, газов низкого давления или технологических газов, таких как воздух, природный газ или водород, а также для измерения объемного расхода проводящих и непроводящих жидкостей - от воды до углеводородов, таких как смазочное масло, бензин, кислоты, щелочные растворы или растворы аммиака.
Наиболее распространенные области применения включают
Измерение небольших количеств химических веществ, добавок, щелочных растворов или кислот, например, минеральных кислот и перекиси водорода
Измерение объемного расхода жидких углеводородов, например, бензола, смазочного масла
Инертизация азотом
Мониторинг потоков проб для технологических анализаторов
Мониторинг уплотнительных газов и барьерных жидкостей для систем уплотнения
Впрыскивание ингибиторов коррозии и накипи
Непрерывное дозирование продувочных жидкостей для измерительных систем
Измерение расхода газа (например, водорода) для промышленных печей и тепловых технологических установок
Сбор воды, конденсата, деминерализованной или технической воды
Измерение воздуха, углекислого газа или других промышленных газов
Можно ли использовать расходомеры с переменной площадью во взрывоопасных зонах?
С H250 M40, H250 M8, DK32/34 и DK37 M8, а также со счетчиками со стеклянной трубкой DK46/47/48/800 и VA40 компания KROHNE предлагает универсальную концепцию Ex для широкого спектра зон применения во взрывоопасных зонах газа и пыли. Искробезопасные, невоспламеняющиеся и взрывозащищенные типы защиты соответствуют различным региональным стратегиям взрывозащиты.
Устройства одобрены ATEX, IECEx и FM/QPS для США и Канады и NEPSI для Китая. Они также имеют другие местные разрешения, например, INMETRO для Бразилии, KCS для Кореи или CCOE/PESO для Индии. Это делает измерительные приборы идеальными для компаний с международными производственными площадками или производителей машин и оборудования, которым необходимо выполнять местные требования по взрывозащите.
Могут ли расходомеры с переменной площадью также использоваться в системах SIL?
Для всего ассортимента расходомеров с переменной площадью (VA) компания KROHNE предлагает версии, соответствующие стандарту SIL 2, с концевыми выключателями NAMUR для режима низкого спроса. Это относится к металлическим приборам, например, H250 M40, малым VA-расходомерам DK32, DK34 и DK37, а также к стеклянным приборам. Как стеклянный прибор VA40 для простых промышленных применений, так и малогабаритные измерители напряжения DK46, DK47, DK48 и DK800 выпускаются в исполнении, соответствующем требованиям SIL 2, для использования в системах безопасности (SIS).
Могут ли расходомеры с переменной площадью также использоваться в гигиенических приложениях?
Предлагая модели VA40 и H250F M40, компания KROHNE предлагает два расходомера с переменной площадью в гигиеническом исполнении для применения в пищевой и фармацевтической промышленности. Материалы, соответствующие стандартам FDA, EC1935 и GB4806, отвечают строгим гигиеническим и юридическим требованиям. Конструкция без мертвых зон и застойных зон, а также травленая и опционально электрополированная поверхность смачиваемых деталей с глубиной шероховатости Ra <0,8 мкм затрудняют образование отложений и обеспечивают очень хорошую очистку. Выдающиеся свойства H250F M40 используются в фармацевтической промышленности, например, в системах сверхчистой воды, и в пищевой промышленности для измерения сливок.
Какие диапазоны измерений имеют расходомеры переменной площади KROHNE для технологических процессов?
Типичный разброс диапазона измерений для технологических приборов с переменной площадью составляет 10:1, что обусловлено технологией. В качестве опции диапазон измерений H250 M40 может быть расширен до 100:1, что является уникальным для измерительных приборов данной категории во всем мире. Это устраняет необходимость в дополнительных измерительных приборах для очень малых количеств.
Расходомеры с поплавками (ротаметры) обычно устанавливаются вертикально в трубе с восходящим потоком, и среда должна проходить через них снизу вверх, чтобы обеспечить стабильность измерений. Кроме того, KROHNE предлагает уникальные версии расходомера с переменной площадью H250 M40, которые можно использовать для горизонтальных или даже водосточных труб, что обеспечивает максимальную свободу проектирования.
Требуют ли расходомеры переменной площади прямых входов и выходов?
При использовании расходомеров с переменной площадью прямые входные и выходные секции не требуются по соображениям точности, но могут уменьшить нестабильность показаний расхода из-за колебаний профиля потока и продлить срок службы за счет уменьшения механического износа. Это особенно относится к технологическим устройствам ≥DN50 / 2", для которых рекомендуются впускные/выпускные каналы 5D/3D.
Из чего и каких материалов изготавливаются расходомеры переменной площади KROHNE?
Компания KROHNE предлагает расходомеры с переменной площадью в различных исполнениях и для различных диапазонов измерений. К ним относятся прочные, устойчивые к поломкам и ударам расходомеры с измерительной трубкой и поплавком из нержавеющей стали или специальных материалов, а также модели со стеклянным измерительным конусом.
Цельнометаллические расходомеры с переменной площадью и продувочные расходомеры
Цельнометаллические расходомеры специально разработаны для измерения расхода жидкостей и газа в сложных условиях эксплуатации и окружающей среды. Их прочная, ударостойкая конструкция обеспечивает простую и экономичную интеграцию в различные измерительные системы, например, анализаторы процессов, без необходимости прокладки входных и выходных каналов.
С моделью H250 M40 компания KROHNE предлагает цельнометаллический VA-метр, который также может быть изготовлен из различных специальных материалов, в зависимости от измеряемого продукта. Для обеспечения долговечности устройства даже при работе с химически агрессивными средами оно может быть изготовлено из специальных материалов, таких как Hastelloy®титан, монель®, 6Mo, Inconel® и т.д. Для работы с агрессивными кислотами и щелочами H250C M40 также поставляется с пластиковой футеровкой из политетрафторэтилена (PTFE). KROHNE также предлагает для H250 M40 специальные корпуса дисплеев из нержавеющей стали, которые выдерживают даже воздействие соляного тумана и загрязненных осадков.
Стеклянные расходомеры с переменной площадью и продувочные расходомеры
Стеклянные расходомеры с переменной площадью особенно хорошо подходят для измерения очень малых количеств инертных газов и потоков проб под давлением до 10 бар изб. давл. / 145 фунтов на квадратный дюйм. Продувочные счетчики обеспечивают прямую видимость среды и, следовательно, мгновенное считывание расхода. Благодаря моделям VA40 и VA45 компания KROHNE также предлагает стеклянные расходомеры для технологических процессов.
Какими возможностями управления и связи обладают расходомеры переменной площади KROHNE?
Расходомеры переменной площади KROHNE предлагают широкий спектр дополнительных опций, которые значительно расширяют возможности их применения и функциональные возможности. Особого внимания заслуживают опции в области клапанов регулирования давления и концевых выключателей, а также аналоговые и цифровые сигнальные выходы.
Клапаны регулирования давления
KROHNE предлагает расходомеры переменной площади со встроенными клапанами регулирования давления, которые позволяют точно контролировать объемный расход. Эти клапаны особенно полезны в тех случаях, когда необходимо поддерживать постоянное давление для обеспечения стабильного расхода. Клапаны регулирования давления выпускаются в различных исполнениях, отвечающих специфическим требованиям различных областей применения.
Предельные выключатели
Помимо клапанов регулирования давления, расходомеры KROHNE с переменной площадью могут быть оснащены концевыми выключателями. Они обеспечивают контроль определенных предельных значений расхода и подают сигнал при превышении или недостижении этих значений. Это особенно важно для приложений, где требуется точный мониторинг и контроль потока для обеспечения безопасности и эффективности процессов.
Сигнальные выходы
Несмотря на то, что расходомеры с переменной площадью в основном работают как чисто механические расходомеры (ротаметры) без электропитания, KROHNE также предлагает множество версий с электронным индикатором гистограммы, аналоговым или даже цифровым выходом.
Например, расходомер переменной площади H250 M40 может использоваться как в качестве механического устройства без дополнительного питания для локальной индикации расхода, так и в качестве электронного устройства, которое может быть интегрировано в системы с помощью различных вариантов вывода сигнала - через 4-20 мА и HART или полевую шину и Profibus. Интеллектуальная модульность H250 M40 позволяет модернизировать существующие устройства в полевых условиях путем дооснащения или замены коммуникационных модулей без прерывания технологического процесса.
Какие диагностические возможности имеют расходомеры с переменной площадью?
Современные расходомеры переменной площади с электронным модулем теперь могут также использовать диагностические функции, такие как мониторинг функций, журналы ошибок и аварийные сигналы для выявления и сообщения о проблемах. Для этого расходомеры переменной площади KROHNE H250 M40 в стандартной комплектации оснащены технологией непрерывного мониторинга поплавков (CFM), которая обеспечивает надежную диагностику и оптимизацию процесса во всем диапазоне измерений. Диагностические функции включают
Засорение поплавка из-за грязи или неровностей давления.
Сжатые колебания поплавка при измерении газа, которые могут влиять на точность.
Пульсирующий поток в жидкостных измерениях, вызванный, например, объемными насосами.
Неправильная установка поплавка после технического обслуживания.
Внешние помехи в виде магнитных полей постоянного тока, которые могут привести к ошибкам в измерениях.
Диагностика классифицируется в соответствии с NAMUR NE107, от чисто информативной до ошибок устройства с токовым выходом из строя, чтобы можно было принять соответствующие меры по исправлению ситуации. Это позволяет продлить срок службы расходомера и повысить надежность процесса.