La classificazione delle apparecchiature di misurazione del flusso può essere suddivisa in: flussimetro volumetrico, flussimetro cinetico, flussimetro a bersaglio, flussimetro elettromagnetico, flussimetro a vortice, rotametro, flussimetro a pressione differenziale, flussimetro a ultrasuoni, flussimetro di massa, ecc.
1. Rotametro
Il flussometro a galleggiante, noto anche come rotametro, è un tipo di flussometro a sezione variabile. All'interno di un tubo conico verticale che si espande dal basso verso l'alto, il galleggiante a sezione circolare è sostenuto dalla forza idrodinamica e può salire e scendere liberamente. Il suo movimento verticale è determinato dalla velocità del flusso e dalla spinta di galleggiamento e, dopo essersi bilanciato con il peso del galleggiante, trasmette la portata a un quadrante tramite un accoppiamento magnetico. Generalmente si distinguono rotametri in vetro e rotametri in metallo. I flussometri a rotore in metallo sono i più comunemente utilizzati nell'industria. Per fluidi corrosivi con diametri di tubo ridotti, si utilizza solitamente il vetro. A causa della fragilità del vetro, un punto di controllo fondamentale è rappresentato dai flussometri a rotore realizzati in metalli preziosi come il titanio. Esistono molti produttori nazionali di flussometri a rotore, principalmente Chengde Kroni (che utilizza la tecnologia tedesca di Colonia), Kaifeng Instrument Factory, Chongqing Chuanyi e Changzhou Chengfeng. Grazie all'elevata precisione e ripetibilità dei rotametri, questi trovano ampio impiego nel rilevamento del flusso in tubazioni di piccolo diametro (≤ 200 mm).
2. misuratore di portata a spostamento positivo
Il flussometro volumetrico misura la portata volumetrica di un fluido misurando il volume di misura che si forma tra l'alloggiamento e il rotore. A seconda della struttura del rotore, i flussometri volumetrici includono quelli a ruota dentata, a raschiatore, a ingranaggi ellittici e così via. I flussometri volumetrici sono caratterizzati da un'elevata precisione di misura, in alcuni casi fino allo 0,2%; una struttura semplice e affidabile; un'ampia applicabilità; resistenza alle alte temperature e alle alte pressioni; e requisiti di installazione minimi. Sono ampiamente utilizzati nella misurazione del petrolio greggio e di altri prodotti petroliferi. Tuttavia, a causa della trasmissione a ingranaggi, il grosso della tubazione rappresenta il principale rischio nascosto. È necessario installare un filtro a monte dell'apparecchiatura, che ha una durata limitata e richiede frequenti interventi di manutenzione. Le principali unità di produzione nazionali sono: Kaifeng Instrument Factory, Anhui Instrument Factory, ecc.
3. Misuratore di portata a pressione differenziale
Il flussimetro a pressione differenziale è un dispositivo di misura con una lunga storia di utilizzo e una vasta documentazione sperimentale. Si tratta di un flussometro che misura la differenza di pressione statica generata dal fluido che scorre attraverso il dispositivo di strozzamento per visualizzare la portata. La configurazione più semplice è composta da un dispositivo di strozzamento, una tubazione per il segnale di pressione differenziale e un manometro differenziale. Il dispositivo di strozzamento più comunemente utilizzato nell'industria è il "dispositivo di strozzamento standard", che è stato standardizzato. Ad esempio, orifizio standard, ugello, ugello Venturi, tubo Venturi. Oggi, il dispositivo di strozzamento, in particolare la misurazione della portata tramite ugello, si sta orientando verso l'integrazione, con trasmettitori di pressione differenziale ad alta precisione e compensazione della temperatura integrati nell'ugello, il che migliora notevolmente la precisione. La tecnologia del tubo di Pitot può essere utilizzata per calibrare il dispositivo di strozzamento in linea. Attualmente, nella misurazione industriale vengono utilizzati anche alcuni dispositivi di strozzamento non standard, come piastre a doppio orifizio, piastre a orifizio circolare, piastre a orifizio anulare, ecc. Questi misuratori richiedono generalmente una calibrazione con flusso reale. La struttura del dispositivo di strozzamento standard è relativamente semplice, ma a causa dei requisiti piuttosto elevati in termini di tolleranza dimensionale, di forma e di posizione, la tecnologia di lavorazione risulta piuttosto complessa. Prendendo ad esempio la piastra a orifizio standard, si tratta di un componente ultrasottile, soggetto a deformazione durante la lavorazione. Le piastre a orifizio di dimensioni maggiori tendono a deformarsi anche durante l'uso, compromettendo la precisione. Il foro di pressione del dispositivo di strozzamento, in genere, non è molto grande e si deforma durante l'utilizzo, influenzando la precisione della misurazione. Inoltre, la piastra a orifizio standard, a causa dell'attrito del fluido, usura gli elementi strutturali rilevanti per la misurazione (come gli angoli acuti), riducendo ulteriormente la precisione della misurazione.
Sebbene lo sviluppo dei flussimetri a pressione differenziale sia relativamente recente, con il continuo miglioramento e sviluppo di altre tipologie di flussimetri, e con il costante perfezionamento dei requisiti di misurazione della portata per lo sviluppo industriale, la posizione dei flussimetri a pressione differenziale nella misurazione industriale è stata in parte sostituita da flussimetri più avanzati, precisi e pratici.
4. Flussometro elettromagnetico
È stato sviluppato un flussometro elettromagnetico basato sul principio dell'induzione elettromagnetica di Faraday per misurare la portata volumetrica di un liquido conduttivo. Secondo la legge di induzione elettromagnetica di Faraday, quando un conduttore attraversa una linea di campo magnetico, in esso si genera una tensione indotta. L'intensità della forza elettromotrice è proporzionale alla forza del conduttore. In un campo magnetico, la velocità del movimento perpendicolare al campo magnetico è proporzionale alla velocità del movimento e, in base al diametro del tubo e alla differenza di densità del fluido, questa viene convertita in portata.
Flussometro elettromagnetico e principi di selezione: 1) Il liquido da misurare deve essere un liquido o una sospensione conduttiva; 2) Il calibro e la portata, preferibilmente la portata normale è superiore alla metà della portata massima e la portata è compresa tra 2 e 4 metri; 3) La pressione di esercizio deve essere inferiore alla resistenza alla pressione del flussometro; 4) Materiali di rivestimento e materiali degli elettrodi diversi devono essere utilizzati per temperature e fluidi corrosivi diversi.
La precisione di misurazione del flussometro elettromagnetico si basa sulla situazione in cui il tubo è completamente riempito di liquido, e il problema della misurazione dell'aria presente nel tubo non è stato ancora risolto in modo soddisfacente.
I vantaggi dei flussimetri elettromagnetici: non essendoci una sezione di strozzamento, la perdita di pressione è minima e il consumo energetico è ridotto. La misurazione si basa esclusivamente sulla velocità media del fluido misurato e il campo di misura è ampio; altri fluidi possono essere misurati solo dopo la calibrazione con acqua, senza correzione, risultando quindi particolarmente adatti come dispositivi di misurazione per la determinazione dei volumi. Grazie al continuo miglioramento della tecnologia e dei materiali di processo, alla costante crescita di stabilità, linearità, precisione e durata, nonché all'ampliamento dei diametri dei tubi, la misurazione di fluidi bifase solido-liquido si avvale di elettrodi sostituibili ed elettrodi raschianti per risolvere il problema. Alta pressione (32 MPa), resistenza alla corrosione (rivestimento antiacido e antialcali), problemi di misurazione di media portata, nonché la continua espansione del calibro (fino a 3200 mm), il continuo aumento della durata (generalmente superiore a 10 anni), i flussimetri elettromagnetici sono sempre più diffusi, il loro costo si è anche ridotto, ma il prezzo complessivo, soprattutto per i diametri di tubazione maggiori, è ancora elevato, quindi occupano una posizione importante nell'acquisto di flussimetri.
5. Flussometro a ultrasuoni
Il flussimetro a ultrasuoni è un nuovo tipo di strumento di misurazione della portata sviluppato in epoca moderna. Qualsiasi fluido in grado di trasmettere il suono può essere misurato con un flussimetro a ultrasuoni; questo strumento è in grado di misurare la portata di liquidi ad alta viscosità, liquidi non conduttivi o gas, e il principio di misurazione della portata è il seguente: la velocità di propagazione delle onde ultrasoniche nel fluido varia in funzione della portata del fluido misurato. Attualmente, i flussimetri a ultrasuoni ad alta precisione sono ancora appannaggio di marchi stranieri, come la giapponese Fuji e la statunitense Kanglechuang; i produttori nazionali di flussimetri a ultrasuoni includono principalmente Tangshan Meilun, Dalian Xianchao, Wuhan Tailong e altri.
I flussimetri a ultrasuoni non vengono generalmente utilizzati come strumenti di misurazione per sedimentazione e, in caso di danneggiamento del punto di misurazione in loco, la produzione non può essere interrotta per la sostituzione. Sono invece spesso impiegati in situazioni in cui è necessario testare i parametri per guidare la produzione. Il principale vantaggio dei flussimetri a ultrasuoni risiede nella loro capacità di misurare portate di grande calibro (diametri delle tubazioni superiori a 2 metri). Anche qualora alcuni punti di misurazione vengano utilizzati per la sedimentazione, l'impiego di flussimetri a ultrasuoni ad alta precisione consente di ridurre i costi e la manutenzione.
6. Misuratore di portata massica
Dopo anni di ricerca, il flussimetro di massa a tubo a U è stato introdotto per la prima volta dall'azienda americana MICRO-MOTION nel 1977. Fin dalla sua introduzione, questo flussimetro ha dimostrato la sua grande efficacia. Il suo vantaggio principale è la possibilità di ottenere direttamente il segnale di flusso di massa, senza essere influenzato da parametri fisici. La precisione è di ± 0,4% del valore misurato, e in alcuni casi può raggiungere lo 0,2%. È in grado di misurare un'ampia varietà di gas, liquidi e fanghi. È particolarmente adatto per la misurazione di gas di petrolio liquefatto (GPL) e gas naturale liquefatto (GNL) con fluidi di qualità, e rappresenta un'alternativa valida ai flussimetri elettromagnetici. Poiché non risente della distribuzione della velocità di flusso a monte, non necessita di tratti di tubo diretti a monte e a valle del flussimetro. Lo svantaggio principale è che, pur richiedendo un'elevata precisione di lavorazione, il flussimetro di massa ha generalmente una base pesante, risultando quindi costoso. Inoltre, essendo facilmente influenzato da vibrazioni esterne, la precisione ne risente, pertanto è fondamentale prestare attenzione alla scelta del luogo e del metodo di installazione.
7. Flussometro a vortice
Il flussimetro a vortice, noto anche come misuratore di portata a vortice, è un prodotto introdotto sul mercato alla fine degli anni '70. Fin dalla sua introduzione, ha riscosso grande successo ed è stato ampiamente utilizzato per la misurazione di fluidi liquidi, gassosi, vapore e altri mezzi. Il flussimetro a vortice è un misuratore di velocità. Il segnale di uscita è un segnale a impulsi o un segnale di corrente standard proporzionale alla portata, e non risente della temperatura, della pressione, della composizione, della viscosità e della densità del fluido. La sua struttura è semplice, priva di parti mobili, e l'elemento di rilevamento non entra in contatto con il fluido da misurare. Presenta caratteristiche di elevata precisione e lunga durata. Lo svantaggio principale è la necessità di un tratto di tubo rettilineo per l'installazione, e la scarsa resistenza alle vibrazioni e alle alte temperature dei modelli tradizionali. Esistono flussimetri a vortice di tipo piezoelettrico e capacitivo. Quest'ultimo offre vantaggi in termini di resistenza alle alte temperature e alle vibrazioni, ma è più costoso e viene generalmente utilizzato per la misurazione del vapore surriscaldato.
8. Misuratore di portata target
Principio di misurazione: Quando il fluido scorre nel tubo di misurazione, la differenza di pressione tra la sua energia cinetica e la piastra bersaglio provoca un leggero spostamento di quest'ultima, e la forza risultante è proporzionale alla portata. È in grado di misurare portate estremamente ridotte (0-0,08 m/s) con una precisione dello 0,2%.
Data di pubblicazione: 7 aprile 2021