Массовые расходомеры: принцип действия, типы, преимущества, области применения

Обновлено 04.10.2022 г.

• Принцип действия массовых кориолисовых расходомеров
• Типы кориолисовых счетчиков
• Измеряемые среды. Области применения
• Преимущества кориолисовых расходомеров
• Методика поверки
• Задать вопрос инженерам

Принцип действия массовых кориолисовых расходомеров

Что такое массовый расходомер

Массовые кориолисовые расходомеры (coriolis flowmeters) это универсальные приборы, для измерения массового расхода и плотности прямым методом, и объемного расхода методом пересчета.

Как работает массовый расходомер (кориолис)

Принцип работы массомера основан на базовом физическом явлении появления ускорения при движении среды в вибрирующей трубке. В результате возникают силы, закручивающие трубку, так как во входной половине трубки сила, действующая со стороны среды, препятствует ее смещению, а в выходной способствует. Это приводит к появлению разности фаз колебаний подводящей и отводящей труб сенсора. Данный принцип называется эффектом Кориолиса.

Устройство кориолисового расходомера

Рассмотрим устройство на примере прибора учета жидкостей и газов ЭМИС-МАСС 260

Первичный преобразователь состоит из корпуса с фланцами, делителей потока и двух измерительных трубок. На измерительных трубках расположены генераторная катушка возбуждения, создающая колебания и измерительные катушки. Катушки расположены на одной трубке, магниты – на второй. Для обеспечения необходимой точности измерительные трубки подбираются на этапе изготовления парами по массе и собственным частотам колебания. После прохождения измерительной камеры потоки собираются во втором делителе. Измеряемая среда выходит через второй фланец в трубопровод.

При отсутствии расхода на измерительных катушках формируются одинаковые по фазе сигналы. При движении среды по трубкам происходит смещение фаз сигналов от измерительных катушек, вследствие закручивания колеблющихся трубок.

При этом разность фаз прямо пропорциональна массовому расходу.

Временная разница фаз Δt прямо пропорциональна массовому расходу Q:

Где:
К – калибровочный коэффициент, г/с/мкс;
Δt – временная задержка между сигналами детекторов, мкс.

Смещение (сдвиг) фаз фиксируется и обрабатывается электронным преобразователем в результате чего датчик получает данные о массовом расходе. Также на измерительных трубках расположен датчик температуры, информация от которого применяется для автоматической корректировки данных расхода и плотности, если температура жидкости или газа меняется. Частота колебаний измерительных катушек пропорциональна плотности среды. Таким образом, учет массового расхода, массы, плотности и температуры происходит прямым методом. Измерение объема и объемного расхода происходит косвенным методом, путем пересчета по алгоритмам, заложенным в процессор электронного преобразователя.

Типы кориолисовых расходомеров

Стандартный

Стандартный тип корпуса. Установка такого массового преобразователя осуществляется, если есть достаточно места для его монтажа. За счет более простой конструкции дешевле других исполнений. Стандартное исполнение может быть дополнено системой внешнего обогрева. Может быть представлено в интегральном и дистанционном исполнении.

Компактный

Компактное исполнение применяется в случае ограниченного пространства. Конструкция сокращает потери давления. Поэтому счетчики можно применять при низком давлении измеряемой среды. Может быть изготовлен в интегральном и дистанционном исполнении.

Интегральный

В интегральном исполнении электронный блок встроен непосредственно в корпус измерительного прибора.

Дистанционный

Дистанционное исполнение позволяет отдельно располагать электронный преобразователь и первичный. Причем, длина соединительного кабеля может достигать до 100 м. Электронный блок крепится к монтажной стойке, трубе или стене с помощью дополнительного комплекта для монтажа.

Пищевой (муфтовый)

Пищевые расходомеры со специальным видом присоединения к технологическому процессу – муфтовое асептическое соединение по DIN 11851, которое называют «Молочная гайка». Данное соединение предназначено для пищевой промышленности, в которой предъявляются высокие требования к чистоте обработки поверхностей, соприкасающихся с измеряемой средой.

Фланцевый

В данном исполнении используется фланцевое соединение с процессом. Проточная часть имеет фланцы на входе и выходе.

Измеряемые среды, области применения

Измерение массового расхода газа, воздуха, жидкости на трубопроводах в следующих сферах производства:

Благодаря широкому диапазону измеряемых сред, массовые счетчики-расходомеры используют в сферах:

• газовая промышленность;
• нефтяная промышленность;
• химическая отрасль;
• нефтедобывающая отрасль;
• нефтехимическая промышленность;
• транспорт и хранение нефтепродуктов;
• пищевая промышленность;
• энергетика;
• фармацевтика.

Массовый расходомер нефти

Технические характеристики кориолисового счетчика-расходомера «ЭМИС-МАСС 260» оптимально соответствуют запросам нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих компаний при выборе средств измерения расхода нефти и нефтепродуктов.

Измеряемая среда: товарная нефть и продукты переработки (в том числе бензин, дизельное топливо и прочие жидкости).

В электронном блоке прибора внедрена функция «Компьютер чистой нефти», позволяющая по аттестованным алгоритмам вычислять процент содержания в измеряемой среде нефти и воды с нормируемой погрешностью. Возможность измерения двухкомпонентных сред делает счетчик, основанный на эффекте Кориолиса актуальным для нефтегазовой отрасли.

Специально для применения в АГЗУ в 2021 году была разработана версия электронного блока («-С/СИП-») с сокращенным набором выходных сигналов, что позволило обеспечить уровень взрывозащиты Ехia для эксплуатации во взрывоопасной зоне 0.

Выходные сигналы массового расходомера «ЭМИС-МАСС 260» с версией электроники («-С/СИП-»):

• частотно-импульсный (с возможностью настройки веса и длительности импульса) с поддержкой дискретного режима работы для систем дозирования;
• цифровой протокол Modbus RTU (интерфейс RS-485) с возможностью выбора карты регистров «ЭМИС» или адаптированной к ProLink.

Учет и дозирование нефти и нефтепродуктов при сливе/наливе на нефтебазах, нефтеналивных судах или автоцистернах возможно производить с помощью мобильного комплекса учета ЭМИС-Эско 2210 (МКУ-ЭЭ-2210) на базе счетчика ЭМИС-МАСС 260.

Массовый расходомер газа

Массовые расходомеры «ЭМИС-МАСС 260» осуществляют прямое измерение массы газа в соответствии с РМГ 29-2013. При этом у прибора имеется возможность вычисления объемного расхода газа в стандартных условиях по встроенным алгоритмам, что отражено в описании типа СИ на прибор.

В связи с чем, счетчики «ЭМИС-МАСС 260» широко востребованы на объектах ПАО «Газпром» при эксплуатации в составе узлов учета в соответствии со СТО «Газпром» 5.35-2010 «Расход и количество природного газа. Методика выполнения измерений с помощью кориолисовых расходомеров».

Качество массовых расходомеров «ЭМИС-МАСС 260» подтверждено наличием корпоративных заключений и сертификатов соответствия требованиям ПАО «Газпром РТМ» №311.001-90 «Приборы для установок, добычи и переработки природного газа и нефти, содержащих сероводород и углекислый газ. Требования к материалам приборов и условиям эксплуатации» и «ИНТЕРГАЗСЕРТ».

Преимущества и особенности расходомера кориолисового типа

• высокая точность измерения от 0,1 %;
• для монтажа не требуются прямые участки;
• прямое измерение плотности и массы расходуемого вещества;
• возможность измерения плотности от 1 кг/м3, с погрешностью по каналу плотности 0,3 кг/м3 (при калибровке на рабочей среде);
• функция «Компьютер чистой нефти», позволяющая при измерении двухкомпонентных сред, определять массу обеих сразу и каждой среды в отдельности;
• отсутствие дополнительной погрешности при измерении реверсивного потока;
• отсутствие погрешности по токовому выходу;
• устойчивость к вибрациям промышленных частот;
• возможность автоматической коррекции измеряемого расхода по давлению;
• устойчивость к изменению температуры измеряемой среды;
• самодиагностика вторичного преобразователя (блоков электроники) и первичного преобразователя для обнаружения неисправностей;
• карта памяти SD (с поддержкой объема до 62 Гб) позволяет сохранять исходные настройки и другие параметры;
• возможность изготовления прибора под геометрические размеры конкурентных аналогов и с фланцами по: ГОСТ 12815, ГОСТ 33259, EN1092-1 (DIN 2513), ASME/ANSI;
• возможность выбора карт регистров Modbus:
  • «ЭМИС»;
  • Адаптированной к «ProLink» («Micro Motion»);
• измерение высоковязких жидкостей и жидкостей с твердыми и газовыми включениями до 3%;
• МПИ – 5 лет, возможность имитационной поверки без снятия с трубопровода;
• фирменное диагностическое и сервисное программное обеспечение.

Методика поверки приборов учета

Массовые расходомеры «ЭМИС-МАСС 260» имеют межповерочный интервал 5 лет и могут поверяться имитационным методом без снятия с трубопровода. Также имеется возможность осуществления метрологической поверки на компакт-прувере и ТПУ, наряду с традиционным проливным методом.

Следует отметить, что при проведении имитационной поверки без демонтажа с трубопровода необходимо соблюдать определенные условия, указанные в методике.

При диагностике работоспособности измерительного прибора проливным методом поверка включает в себя:

• проверку на соответствие метрологическим требованиям с применением стенда;
• изменение действующих настроек расходомера;
• внесение нужных настроек в память;
• внесение информации в паспорт датчика или выдача нового паспорта;

Если у вас остались вопросы по кориолисовым расходомерам, вы можете задать их инженерам компании «ЭМИС».