Расходомеры вязких жидкостей

Необходимость измерения вязких сред, таких как тёмные и светлые нефтепродукты (масло, мазут, битум, дизельное топливо), других химических веществ, в том числе производных нефти, возникает в различных отраслях промышленности.  

Для решения задач технологического и коммерческого учета расхода нефтепродуктов и других вязких жидкостей применяются счетчики – расходомеры с различными методами измерения.

Для понимания преимуществ и недостатков каждого из методов определения расхода целесообразно сравнить непосредственно технические характеристики и функциональные возможности расходомеров, основанных на каждом отдельно взятом способе измерения. В данной статье мы рассмотрим роторные счетчики и кориолисовые расходомеры.

Роторные (механические) счетчики

Данный тип приборов учитывает объемный расход,  являясь разновидностью камерных счетчиков. В измерительной камере расположены роторы, либо овальные шестерни, которые под потоком среды совершают вращение, при этом один оборот соответствует прохождению фиксированного объема жидкости, соответствующего объёму рабочей камеры.

Достоинствами роторных  счетчиков являются их способность учитывать высоковязкие жидкости вязкостью до 2 000 мПа*с, а также отсутствие требований к прямым участкам и относительно высокий класс точности: от 0,25 до 0,5.

Однако, данный тип расходомеров не всегда удовлетворяет требованиям заказчиков по диапазону расходов и давлению измеряемой среды. Кроме того, эксплуатация роторных счетчиков требует установки и периодической замены фильтров, необходимых для очистки жидкости от механических включений. Расположенные непосредственно в измерительной полости подшипники подвержены воздействию среды и естественному износу.  К недостаткам эксплуатации роторных приборов учета также можно отнести вероятность заклинивания, чувствительность к гидроударам, перепадам давления и содержанию в жидкости газовых включений, поскольку происходит ухудшение точности, так как объём камеры, в том числе заполняется газом. Данные приборы не способны учитывать обратный поток жидкости, а при неполном заполнении проточной части средой, измеряют как протекающую жидкость, так и воздух.  Кроме того, у механических счетчиков достаточно «скромный» набор выходных сигналов, который, как правило, ограничивается токовым или частотно-импульсным выходом.

Измерение нефтепродуктов и других вязких сред кориолисовыми расходомерами

Для определения расхода нефтепродуктов в единицах измерения массы применяются кориолисовые счетчики-расходомеры, погрешность измерения которых на жидкой среде составляет от 0,1 % до 0,5%. Они предназначены для измерений массового расхода, массы, температуры, плотности, вычисления объёмного расхода, объёма жидкостей и газа в потоке. При этом предел давления измеряемой среды составляет 25 МПа. Высокая точность, а также ряд других технических преимуществ делают этот тип приборов учета все более и более востребованным в системах  учета газа и жидкости.

Рассмотрим отличительные особенности и возможности кориолисовых счетчиков-расходомеров на примере «ЭМИС»-МАСС 260»:

• возможность измерения расхода высоковязких жидкостей, неньютоновских жидкостей, жидкостей, содержащих твердые и газовые включения до 3%;
• подтверждённое описанием типа СИ отсутствие дополнительной погрешности при измерении обратного потока среды, а также учет обратного потока в различных вариантах относительно прямого потока и накопленного сумматора;
• интервал между поверками 5 лет;
• имитационная поверка без снятия с трубопровода;
• аттестованный «компьютер чистой нефти»: массовые (кориолисовые) расходомеры имеют возможность измерения концентрации веществ двухкомпонентных сред с нормируемой погрешностью;
• автоматическая коррекция по давлению: разъём на коммутационной плате для подключения датчика давления;
• длительный срок службы, благодаря отсутствию в конструкции движущихся частей и деталей, подверженных износу;
• отсутствие в проточной части расходомера препятствий для потока, в результате чего потери давления минимальны;
• возможность измерения температуры, плотности жидкости;
• отсутствие необходимости в прямолинейных участках трубопровода до и после расходомера, а также в устройствах подготовки потока (струевыпрямители и т.п.).
• возможность установки в горизонтальном и вертикальном положении с различным углом расположения проточной части.

Расходомер возможно эксплуатировать на жидкостях вязкостью до 1500 мПа*с, в том числе применять для измерения как светлых нефтепродуктов, (керосин, дизельное топливо) так и тёмных (мазут,  дистиллятные масла).

 Так,  счетчик-расходомер «ЭМИС»-МАСС 260» успешно выполняет задачи по учету приема мазута с танкеров в резервуары ОАО «Камчатскэнерго» для нужд ТЭЦ.  В 2012г. заказчику были поставлены два прибора с диаметром условного прохода 150 мм, с помощью которых осуществляется высокоточный учет расхода топлива, а также быстрое и удобное управление процессом, благодаря передаче данных по цифровому протоколу Modbus в диспетчерский пункт. Неоднородность состава смеси, твердые и незначительные газовые включения, обычно присутствующие в продукте, не сказываются на точности и качестве измерений.

Дистанционное исполнение прибора востребовано при измерении топочного мазута в котельных, где эксплуатация оборудования осуществляется в условиях высокой температуры окружающей среды. Для защиты электронного блока от негативного высокотемпературного воздействия, его выносят на безопасное расстояние.  

Широкое применение кориолисовый счетчик-расходомер «ЭМИС»-МАСС 260» нашел в химической промышленности. Заказчики отмечают, что функциональные возможности прибора позволяют оптимизировать рабочий процесс и осуществлять технологические операции,  недоступные при использовании других методов измерения, например, такие как дозирование по массе.

Процесс дозирования осуществляется при помощи частотно-импульсного выхода, который служит индикатором достижения отмеренной дозы той величины, которая была задана в параметрах. В этот момент происходит переключение состояния выхода из нормального состояния в активное, из отмеренной дозы вычитается заданное значение, и начинается следующее измерение. Выход находится в активном состоянии заданный промежуток времени, затем восстанавливает нормальное положение.

При этом длительность импульса при достижении дозатором заданной дозы не ограничена, имеется возможность индикации отмеренной дозы на экране и передача на любой цифровой канал.

При анализе преимуществ и недостатков сравниваемых приборов, необходимо обратить внимание не только на их технические характеристики и функциональные возможности, но и на такие экономические факторы, как цена оборудования и затраты на эксплуатацию. И если стоимость кориолисовых счетчиков-расходомеров выше, чем у роторных и большей части механических счетчиков, то благодаря пятилетнему межповерочному интервалу и имитационной поверке, утвержденной в методике поверки СИ, Заказчик экономит на эксплуатационных расходах. В то время как эксплуатация механических счетчиков сопряжена с необходимостью проведения ежегодной проливной поверки, а также затратами на приобретение фильтров и периодическую замену выходящих из строя частей, что требует остановки производственной линии, а также подразумевает затраты на транспортировку к месту поверки и обратно.

В заключении необходимо отметить, что каждый из методов измерения наилучшим образом подходит для отдельно взятой задачи определения расхода. Выбор того или иного оборудования основывается на требованиях к классу точности прибора, особенностях технологического процесса и других факторах.

Для оптимального подбора КИП и А заполните опросный лист и специалисты компании «ЭМИС» вышлют Вам технико-коммерческое предложение. Заявки принимаются на электронный адрес sales@emis-kip.kz