Металлические ротаметры прочно заняли свою нишу в системах контроля и учета на предприятиях различных отраслей промышленности. При этом эксплуатация данных приборов, как правило, редко вызывает проблемы, поскольку ротаметры имеют простую конструкцию и принцип действия. Ротаметр – это средство измерения на основе постоянного перепада давления. Тем не менее, необходимо соблюдать ряд рекомендаций, прописанных в руководстве по эксплуатации. Рассмотрим основные вопросы, возникающие у заказчиков при оформлении заказа на прибор и в ходе его дальнейшего применения.
Какие параметры технологического процесса необходимо указать при заказе ротаметра?
Основным условием корректной работы металлического ротаметра является точное соответствие технических характеристик параметрам рабочего процесса. Поэтому важно ответственно подойти к заполнению опросного листа при заказе прибора и предоставить следующие сведения:
- Полное наименование измеряемой среды;
- Состав и процентное содержание жидкостей;
- Состав и процентное содержание твердых включений;
- Состав и процентное содержание газовых включений;
- Плотность измеряемой среды;
- Вязкость измеряемой среды;
- Диапазон расхода измеряемой среды;
- Необходимый класс точности;
- Температура измеряемой среды в месте установки прибора;
- Давление в трубопроводе;
- Допустимые потери давления;
- Наличие в системе элементов автоматики и регулирования;
- Диаметр трубопровода;
- Ориентация (наклон) трубопровода в месте измерения расхода;
- Температура окружающей среды;
- Требования по взрывозащите.
Традиционно основные параметры технологического процесса указываются при выпуске на производстве на шкале измерения прибора.
Важно отметить, что по умолчанию шкала ротаметра градуируется для объемного расхода воды или объемного расхода воздуха при стандартных условиях, если в опросном листе заказчик не указал иные параметры среды.
Как правильно выбрать типоразмер ротаметра?
При заказе металлического ротаметра необходимо не только предоставить точные сведения о параметрах технологического процесса, но также правильно определить нужный типоразмер, поскольку диаметр условного прохода прибора, соответствующий реальным значениям расхода в трубопроводе, может отличаться от расчетных (проектных) значений.
В этой связи, типоразмер ротаметра рекомендуется выбирать таким образом, чтобы номинальное значение расхода измеряемой среды находилось во второй трети нормированного диапазона. При этом диаметр условного прохода (Ду) ротаметра может быть как равным, так и меньшим, чем условный диаметр трубопровода.
В том случае, когда реальному расходу в трубопроводе соответствует ротаметр с меньшим ДУ, чем у трубопровода, применяются конические переходы. При этом центральный угол конуса должен составлять не более 30º, чтобы обеспечить минимальную потерю давления.
Следует отметить, что для металлического ротаметра «ЭМИС-МЕТА 215» горизонтального исполнения абсолютное давление измеряемой среды должно быть не ниже 0,15 МПа.
Продуктовая линейка металлических ротаметров «ЭМИС-МЕТА 215» включает приборы с Ду от 15 до 150 мм, при этом ротаметры Ду 15, 25, 40, 50 и 80 мм, имеют несколько стандартных исполнений, отличающихся диапазонами измеряемых расходов.
Таблица 1. Стандартные диапазоны измерения объёмного расхода жидкости (воды) при стандартных условиях.
За стандартные условия принята вода при температуре 20° C, плотностью 1000кг/м3.
| Типоразмер | Диапазон расхода, м3/ч | |
|---|---|---|
| Материал проточной части | ||
| Н, Н2 | ФТ | |
| 015А | от 0,0025 до 0,025 | - |
| 015Б | от 0,004 до 0,04 | от 0,0025 до 0,025 |
| 015В | от 0,0063 до 0,063 | от 0,004 до 0,04 |
| 015Г | от 0,01 до 0,1 | от 0,0063 до 0,063 |
| 015Д | от 0,016 до 0,16 | от 0,01 до 0,1 |
| 015Е | от 0,025 до 0,25 | от 0,016 до 0,16 |
| 015Ж | от 0,04 до 0,4 | от 0,025 до 0,25 |
| 015И | от 0,063 до 0,63 | от 0,04 до 0,4 |
| 025А | от 0,1 до 1,0 | от 0,063 до 0,63 |
| 025Б | от 0,16 до 1,6 | от 0,1 до 1,0 |
| 025В | от 0,25 до 2,5 | от 0,16 до 1,6 |
| 025Г | от 0,4 до 4,0 | от 0,25 до 2,5 |
| 040А | от 0,5 до 5,0 | от 0,4 до 4,0 |
| 040Б | от 0,6 до 6,0 | от 0,5 до 5,0 |
| 050А | от 0,63 до 6,3 | от 0,6 до 6,0 |
| 050Б | от 1,0 до 10 | от 0,63 до 6,3 |
| 050В | от 1,6 до 16 | от 1,0 до 10 |
| 080А | от 2,5 до 25 | от 1,6 до 16 |
| 080Б | от 4,0 до 40 | от 2,5 до 25 |
| 100 | от 6,3 до 63 | от 4,0 до 40 |
| 150 | от 20 до 100 | - |
Таблица 2 – Стандартные диапазоны измерения расхода газа (воздуха) при стандартных условиях.
За стандартные условия принят воздух плотностью 1,204 кг/нм3 при температуре 20°C и давлении 0,1013 МПа.
| Типоразмер | Диапазон расхода, м3/ч |
|---|---|
| материал проточной части Н, Н2, ФТ | |
| 015А | от 0,07 до 0,7 |
| 015Б | от 0,11 до 1,1 |
| 015В | от 0,18 до 1,8 |
| 015Г | от 0,28 до 2,8 |
| 015Д | от 0,48 до 4,8 |
| 015Е | от 0,7 до 7,0 |
| 015Ж | от 1,0 до 10 |
| 015И | от 1,6 до 16 |
| 025А | от 3,0 до 30 |
| 025Б | от 4,5 до 45 |
| 025В | от 7,0 до 70 |
| 025Г | от 11 до 110 |
| 040А | от 12 до 120 |
| 040Б | от 16 до 160 |
| 050А | от 18 до 180 |
| 050Б | от 25 до 250 |
| 050В | от 40 до 400 |
| 080А | от 60 до 600 |
| 080Б | от 80 до 800 |
| 100 | от 100 до 1000 |
| 150 | от 600 до 3000 |
При необходимости заказа металлического ротаметра нестандартного исполнения по расходу для требуемого диаметра условного прохода, следует обратиться за консультацией к специалистам ЗАО «ЭМИС».
Как уменьшить воздействие механических и газовых включений на показания ротаметра?
Наличие механических и газовых включений в измеряемой среде – факторы, которые могут негативно сказаться на работе ротаметра, увеличивая погрешность измерений. Поэтому, в тех случаях, когда среда является неоднородной, рекомендуется осуществлять подготовку процесса к измерениям, например, устанавливать специальные фильтры.
Например, магнитный фильтр сможет удерживать частицы примесей, подверженных магнитному воздействию. По специальному заказу данный фильтр может входить в комплект поставки. При монтаже на трубопровод на магнитном фильтре устанавливаются фланцы аналогичные фланцам ротаметра. При этом комплект монтажных частей необходимо заказывать в двойном объёме.
При измерении газа ротаметр диаметром условного прохода менее 80 мм (ДУ ≤ 50 мм) оснащается системой демпфирования поплавка для стабилизации показаний расхода.
1 – поршень;
2 – цилиндр демпфера;
3 – поплавок.
Рисунок 1 – Демпфирующая система
Какие правила монтажа ротаметра на трубопровод необходимо соблюдать?
Основные правила монтажа металлического ротаметра касаются выбора места установки, при этом многие из пунктов актуальны и для других типов измерительного оборудования:
- строго вертикальный участок трубы для ротаметра стандартного (вертикального) исполнения, при этом направление потока должно быть снизу вверх, либо горизонтальный участок трубопровода с направлением потока среды слева направо (для ротаметра исполнения «-Г-» (горизонтальное) );
- минимальная длина прямолинейных участков перед установкой металлического ротаметра и после него должна составлять не менее пяти диаметров условного прохода; как уже упоминалось в начале статьи это обусловлено физическим явлением, лежащим в основе принципа измерения данного прибора.
- в месте установки не должно быть сильной вибрации, высокой температуры и сильного магнитного поля. Поэтому не рекомендуется устанавливать ротаметр вблизи трансформаторов, силовых агрегатов и других механизмов, создающих вибрацию и электромагнитные наводки.
- Регулирующие устройства должны устанавливаться после прибора, а устройства отключения - до него.
- Магнитный фильтр рекомендуется устанавливать на расстоянии от шести до десяти диаметров условного прохода перед металлическим ротаметром (магнитный фильтр не входит в длину прямолинейного участка).
- Ротаметр не должен устанавливаться в месте напряжения трубопровода и не должен являться опорой трубопровода.
- Рекомендуется обеспечить защиту от попадания влаги на корпус прибора, несмотря на то, что, например, для металлических ротаметров «ЭМИС-МЕТА 215» степень пыле- и влагозащиты составляет IP 65.
- Ротаметр следует устанавливать в легкодоступных местах. Вокруг него должно быть обеспечено свободное пространство для удобства монтажа и последующей эксплуатации.
- Индикатор прибора должен находиться в месте, удобном для считывания данных оператором; в части металлических ротаметров «ЭМИС-МЕТА 215» следует отметить, что прибор может оснащаться выходными сигналами: токовый 4…20 мА и цифровым протоколом HART, – для дистанционной передачи данных.
Необходимо отметить, что при несоблюдении правил монтажа показания ротаметра могут быть некорректными.
Какие еще факторы могут стать причиной неправильной работы или неисправности ротаметра?
Как уже было сказано выше, ротаметры в силу простоты конструкции и принципа действия являются надежным средством измерения, имеющим длительный срок службы, в соответствии с описанием типа СИ – не менее 10 лет. Однако, при несоблюдении условий эксплуатации и воздействии неблагоприятных факторов, как и любой измерительный прибор, металлический ротаметр может выйти из строя.
Например, при резком открытии/закрытии задвижек на подводящем трубопроводе существует угроза гидроудара, что может стать причиной поломки измерительного узла.
Самой распространенной причиной некорректных показаний ротаметра, особенно при измерении сжимаемых сред, является изменение параметров технологического процесса относительно тех, в соответствии с которыми изготовлено средство измерения, и, соответственно, указанных в опросном листе при заказе прибора. При таких обстоятельствах потребуется пересчёт шкалы в соответствии с методикой измерений, отраженной в руководстве по эксплуатации на прибор.
В сервисную службу компании «ЭМИС» периодически поступают обращения заказчиков, которые наблюдают колебания стрелки ротаметра, при этом отображаемый расход не стабилен и не соответствует действительности. Причиной данной проблемы зачастую является недостаточное давление измеряемой среды, которое ниже потерь давления для данного типоразмера. Для исправления ситуации необходимо усилить напор измеряемой среды. Чтобы рассчитать минимальное абсолютное давление измеряемой среды, следует воспользоваться формулой:
Pmin = 0,1 + 3ΔP,
где ΔP – перепад давления на ротаметре.
Таблица 3. Потери давления
| Ду | Потери давления, кПа | Ду | Потери давления, кПа | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Вода | Газ | Вода | Газ | ||||
| Исполнение | Исполнение | ||||||
| Н, Н2 | ФТ | Н, Н2 | ФТ | ||||
| 015А | 6,8 | - | 7,1 | 025Г | 7,8 | 9,2 | 19,0 |
| 015Б | 6,8 | 5,5 | 7,2 | 040А | 10,8 | 8,6 | 9,8 |
| 015В | 7,0 | 5,5 | 7,3 | 040Б | 12,6 | 10,4 | 16,5 |
| 015Г | 7,2 | 5,6 | 7,5 | 050А | 4,7 | 6,8 | 8,6 |
| 015Д | 7,8 | 5,6 | 8,0 | 050Б | 11,0 | 9,4 | 10,4 |
| 015Е | 9,0 | 5,8 | 10,8 | 050В | 17,0 | 14,5 | 15,5 |
| 015Ж | 12,0 | 6,1 | 10,0 | 080А | 8,1 | 6,9 | 12,9 |
| 015И | 13,0 | 7,3 | 14,0 | 080Б | 9,5 | 8,0 | 18,5 |
| 025А | 4,2 | 5,9 | 7,7 | 100А | 15,0 | 8,5 | 19,2 |
| 025Б | 5,7 | 6,0 | 8,8 | 150А | 19,2 | – | 20,3 |
| 025В | 6,0 | 6,8 | 12,0 | ||||
Отметим, что параметры давления процесса указываются в опросном листе при заказе прибора, поэтому для корректных измерений необходимо его поддерживать на указанных значениях.
При условии, когда имеет место неоднородность и неравномерность потока, возможна пульсация стрелки, что не является признаком неисправности прибора.
В том случае, когда стрелка ротаметра показывает фиксированное значение расхода и не меняет свое положение на шкале при изменении расхода или его отсутствии, причиной может являться загрязнение первичного преобразователя измеряемой средой и (или) включениями. Рекомендуется незамедлительно произвести очистку проточной части и поплавка. Для этого необходимо демонтировать ротаметр с трубопровода, очистить от загрязнений измерительную трубку и установить элементы в прежнее положение.
Рисунок 2. Извлечение деталей ротаметра «ЭМИС-МЕТА 215»
В зависимости от вида и степени загрязнения извлеченных деталей и внутренней полости проточной рекомендуется выполнить следующие действия:
- Очистку растворителями близкими по составу к данному загрязнению и неспособными в дальнейшем навредить технологическому процессу. Например, для очистки от загрязнения нефтепродуктами возможно использовать бензин или керосин. Чтобы убрать налет близкий по характеру к жировому достаточно промывки горячей водой.
- Протирку ветошью.
- Продувку сжатым воздухом.
При проведении очистки важно убедиться, что в цилиндре нижней направляющей не осталось загрязнения, так как поплавок входит в цилиндр направляющей, и при попадании грязи в цилиндр может произойти заклинивание поплавка.
Более подробный обзор технических характеристик и возможностей ротаметров «ЭМИС-МЕТА 215» читайте в статье «Особенности и преимущества ротаметров «ЭМИС-МЕТА 215».
В следующем материале, посвященном данному типу приборов, мы рассмотрим типы присоединений к процессу и особенности монтажа.
Чтобы заказать ротаметр, заполните опросный лист на расходомер и направьте его на электронный адрес: sales@emis-kip.ru.