Тахометрические расходомеры: турбинные, крыльчатые

Тахометрические расходомеры – это приборы, принцип работы которых основан на измерении скорости  вращения оборотов крыльчатки или турбины в потоке среды. 

Турбинные расходомеры-счетчики производят измерение объёмного расхода следующим образом: протекающая через первичный преобразователь среда, заставляет вращаться лопасти турбины, при этом скорость вращения прямо пропорциональна расходу.

Принцип действия является общим для турбинных и крыльчатых счетчиков, разница заключается лишь в расположении оси вращения измерительного механизма: у крыльчатки ось находится перпендикулярно движению потока, а у турбины – параллельно потоку жидкости или газа.

Фото 1. Первичный преобразователь крыльчатого расходомера «ЭМИС»-ПЛАСТ 220»

Значение скорости вращения измерительного механизма передается в блок электронного преобразователя, который осуществляет вычисление объемного расхода и формирование выходных сигналов.

Расходомеры для трубопроводов высокого давления

В таких отраслях промышленности, как химическая и нефтедобывающая возникает необходимость измерения объемного расхода жидкости, в том числе агрессивной, в трубопроводах высокого давления. Одним из решений данной задачи учета является применение расходомеров турбинного типа, например, крыльчатых счетчиков жидкости «ЭМИС»-ПЛАСТ 220», для которых предел давления измеряемой среды составляет 42 МПа.

Фото 2 : расходомер «ЭМИС»-ПЛАСТ 220» в стандартном и рудничном исполнении.

Прибор используется преимущественно для измерения жидкостей высокого давления, например,  пластовых и артезианских вод на скважинах. Для применения в нефтегазовой отрасли расходомер сертифицирован на соответствие ГОСТ Р 53679-2009 (ИСО 15156-1:2001) и ГОСТ Р 53678-2009 (ИСО 15156-2:2003) «Нефтяная и газовая промышленность. Материалы для применения в средах, содержащих сероводород, при добыче нефти и газа». 

Материалы изготовления

Промышленный счетчик воды и других жидкостей  «ЭМИС»-ПЛАСТ 220» имеет в своем конструктиве крыльчатку, установленную за специальным  щитом, что обеспечивает защиту измерительного механизма от засорения механическими включениями. 

Для обеспечения надежной работы крыльчатку изготавливают из коррозионностойкой жаропрочной стали 12Х13, а трущиеся элементы крыльчатки из карбида вольфрама. Корпус счетчика и фланцы в стандартном исполнении изготавливают из углеродистой стали. Если же требуется измерение агрессивных сред, для корпуса и фланцев выбирают нержавеющую сталь, а для крыльчатки – покрытие из фторкаучука. 

Фото 3. Материалы изготовления расходомера «ЭМИС»-ПЛАСТ 220».

Необходимо отметить, что в целях предотвращения износа элементов прибора и стабильности его метрологических характеристик рекомендуется установка фильтра для удаления из среды механических включений. Также, если в среде содержатся газовые включения, следует установить перед счетчиком фильтры - газоотделители.

Обеспечение взрывозащиты

Приборы «ЭМИС»-ПЛАСТ 220» имеют вид взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» по ГОСТ 30852.1. с маркировкой по взрывозащите "1ExdIIBТ3/T6 Х".

В рудничном исполнении «РВ» электронный блок размещен во взрывозащищенной коробке, при этом расходомер имеет маркировку взрывозащиты «РВ ExdI Х», что позволяет применять его  подземных выработках шахт, рудников и в их наземных строениях, опасных по рудничному газу и горючей пыли. На сегодняшний день данное исполнение нашло массовое применение на единственной в России нефтяной шахте НШПП «Яреганефть» (ООО «ЛУКОЙЛ-Коми»).

Технические характеристики

Диапазон измерения

Необходимо отметить, что счетчик сохраняет работоспособность и обеспечивает нормированную погрешность при расходе среды в пределах номинального диапазона. 

Выбор типоразмера счетчика осуществляется в соответствии с реальными значениями расхода в трубопроводе, которые, могут отличаться от проектных. Типоразмер счетчика следует выбирать таким образом, чтобы реальное значение расхода измеряемой среды находилось во второй трети номинального диапазона. Диаметр условного прохода (Ду) счетчика должен быть равным или меньше условного диаметра трубопровода. 

Особенности и преимущества

• Расходомер имеет автономный источник питания, что позволяет эксплуатировать  его в местах без гарантированного электроснабжения; 
• Широкий динамический диапазон;
• Съёмный индикатор, позволяющий осуществлять профилактические работы без демонтажа проточной части расходомера;
• Отсутствие необходимости настройки под измеряемую среду и условия применения;
• Наличие взрывозащищенного исполнения, в том числе рудничного;
• Возможность беспроводной передачи данных по стандарту LoRaWAN.

Автономный источник питания расходомера и беспроводная передача данных.

Более подробно остановимся на таком преимуществе прибора «ЭМИС»-ПЛАСТ 220» как возможность автономной работы. В качестве основного источника питания применяется встроенный электрохимический элемент типа LS26500 напряжением 3,6 В. 

При автономной работе расходомер осуществляет подсчет объема и расхода среды и выводит полученные значения на индикатор. Для генерации выходных сигналов необходимо подключить внешнее питание напряжением 24 В либо использовать  модем LoRaWAN.

 Модем LoRaWAN подключается к электронному блоку «ЭМИС»-ПЛАСТ 220» по интерфейсу RS-485, при этом питание электронного блока «ЭМИС»-ПЛАСТ 220» осуществляется  от встроенной в LoRaWAN-модем батареи. При опрашивании прибора 1 раз в час расчетный срок автономной работы составляет 3 года без замены батареи. Данная технология автономной работы и беспроводной передачи данных была испытана в ноябре 2020 года и в настоящее время доступна к заказу. 

Опыт применения

Преимущественно, заказчиками прибора «ЭМИС»-ПЛАСТ 220» являются нефтедобывающие компании, использующие счетчик турбинного типа «ЭМИС»-ПЛАСТ 220» в системах ППД для измерения пластовых вод на скважинах с высоким давлением среды, а также в тех случаях, когда требуется возможность автономного питания прибора.

В настоящее время «ЭМИС»-ПЛАСТ 220» успешно эксплуатируется на объектах нефтедобычи ПАО «Газпром», ПАО «Лукойл», ПАО НК «Роснефть» и других. 

Отзыв: Расходомеры «ЭМИС»-Пласт» были смонтированы в количестве 20 шт. на следующих скважинах ППД (поддержание пластового давления) Гремихинского н.м. ОАО "Удмуртнефть". Данные приборы работают на открытом воздухе. Метрологические характеристики расходомеров соответствуют заявленным».

Отзыв: «В 2010 году были закуплены приборы учета закачиваемой в пласт воды «ЭМИС-ПЛАСТ» в количестве 4 штук. Приборы зарекомендовали себя с положительной стороны, поэтому в 2011 году было принято решение закупить еще 4 таких счетчика. Важное достоинство данных расходомеров – возможность работы от встроенного источника питания без внешнего энергоснабжения. Приборы надежные в плане механического исполнения и электронных элементов. Оснащены встроенными дисплеями, что позволяет оперативно по месту видеть информацию о прохождении жидкости через проточную часть. Дополнительно снимается частотный сигнал на контроллеры для архивации данных и при необходимости передачи на верхний уровень АСУ ТП». ООО «УралОйл».

Фото 4. Расходомеры «ЭМИС»-ПЛАСТ 220» на объекте ОАО «Казахмыс Петролеум», Республика Казахстан. Задача: учет нефти, разливаемой в цистерны

Отметим, что в продуктовой линейке ЗАО «ЭМИС», наряду с крыльчатым счетчиком «ЭМИС»-ПЛАСТ 220», представлен вихревой расходомер «ЭМИС»-ВИХРЬ 200 ППД» в двух вариантах исполнений: с датчиком изгибающего момента и ультразвуковыми датчиками съема вихреобразования, также предназначенный для эксплуатации в системах поддержания пластового давления. С техническими характеристиками возможно ознакомиться в разделе «продукция». 

Чтобы заказать расходомер, заполните опросный лист и направьте его на электронный адрес sales@emis-kip.kz.