Разходомерите: настояще и бъдеще

Измервателна техникаСп. Инженеринг ревю - брой 1/2016 • 29.02.2016

Разходомерите: настояще и бъдеще

Измерването на разхода на флуиди е абсолютна необходимост в почти всички сфери на промишлеността. За осъществяването на тази дейност се прилагат различни методи и оборудване, съобразено с условията на работа и спецификите на конкретния флуид. Намирането на работещо инженерно решение при избора на измервателно средство за конкретно приложение налага детайлното познаване на характеристиките на различните видове разходомери.

В много от случаите това решение представлява баланс между оптимални цена, точност, надеждност, разходи за монтаж и поддръжка, загуби на налягане и т. н. Сред намиращите най-масово приложение и непрекъснато нарастващ пазарен дял са кориолисовите и ултразвуковите разходомери.

Кориолисовите разходомери
намират приложение в измерването както на течности, така и на газове, като все пак се считат за по-пригодни за течности. Така е поради факта, че течностите са по-гъсти от газовете, а кориолисовите разходомери разчитат тъкмо на импулса на флуида, който да причини механични колебания на измервателните тръби при преминаването през тях.

Газовете са по-леки от течностите и по-трудно водят до такива механични колебания. Докато за течности производителите постигат добри резултати с разходомери с прави измервателни тръби, то прилагането им по отношение на газовете е доста по-проблематично. Кориолисовите разходомери се появяват през 80-те години на 20 век, като по това време те са с огънати U-образни измервателни тръби. За част от проблемите при разходомерите с огънати измервателни тръби се приемат загубата на налягане и задържането на флуид в сгъвките. За да ги решат, производителите разработват кориолисови разходомери с прави измервателни тръби.

Сред основните приложения на кориолисовите разходомери е измерването на количества течни нефтопродукти. В тази област те до известна степен заменят обемните разходомери. За разлика от тях, кориолисовите нямат движещи се части, освен вибрирането на самите измервателни тръби.

Докато при разходомерите с огънати U-образни тръби може да се появи разлика в налягането между входа и изхода, то при тези с прави тръби, на практика, такава разлика няма. Разходомерите с прави измервателни тръби са особено подходящи за хранително-вкусовата и фармацевтичната промишленост, където хигиенните изисквания са високи. В правите тръби не се задържа течност, както се случва понякога в огънатите при разходомерите от този тип.

До преди няколко години около 85% от продаваните кориолисови разходомери бяха с размер два и по-малко от два цола (диаметър на измервателните тръби). Този процент се промени, тъй като вече производителите предлагат все повече разходомери с по-голям размер, а и в тях непрекъснато се внасят подобрения, които ги правят все по-подходящи за ползване. Днес около 2/3 от кориолисовите разходомери се произвеждат с размер два и по-малко от два цола, а най-големите достигат до 16 цола.

Междувременно, потенциалът на пазара на кориолисови разходомери с по-голям размер не остана незабелязан от фирмите производители. Много от тези разходомери се използват за отчитане на подлежащи на контрол доставки на природен газ и на течни нефтопродукти. Макар че цените им могат да са доста високи, те измерват с много висока точност тези два вида флуиди, което ги прави високо ценени от крайните потребители.

Не е ясно каква е горната граница на диаметъра на измервателните тръби, при която си заслужава да се правят кориолисови разходомери. Въпросът за тази граница има две страни – практическа и теоретична. От практическа гледна точка, кориолисовите разходомери с голям диаметър на измервателните тръби са и много големи, и много тежки.

Това оскъпява транспортирането им, оскъпява монтажа им и ограничава избора на място, на което могат надеждно да се поставят. Но от теоретична гледна точка, механичните колебания при един 14-цолов кориолисов разходомер по-трудно могат да достигнат желаната амплитуда, отколкото при един 2-цолов. Това обаче не означава, че 14 или 16 цола са абсолютният таван за размера на измервателните тръби при тези разходомери.

 

Ултразвуковите разходомери
се използват масово в различни индустриални приложения през последните 20-30 години благодарение на навлизането на цифровите технологии в електрониката. Съществуват два основни вида ултразвукови разходомери. Работата на първите се базира на измерване на времето за преминаване, а на вторите - на Доплеровия ефект.

Основно предимство на метода за измерване е линейната зависимост между разхода на флуида и разликата между измерените времена. Използването на този тип разходомери не води до смущаване на потока. Други предимства са отсъствието на загуби на налягане, завихряния и т.н. Ултразвуковите разходомери нямат подвижни части, а измерването не зависи от физикохимичните свойства на флуида.

Сред възможностите им е да измерват течности и газове. Предлагат се в типоразмери от DN15 до 3000 мм и повече. За малките диаметри обикновено се използва едностранен монтаж, като се използва отражението на ултразвуковата вълна от отсрещната страна на тръбопровода.

Едно от най-големите преимущества на ултразвуковия метод е, че на негова база са разработени и се предлагат разходомери, които могат да бъдат монтирани без нарушаване целостта на тръбопровода. Този факт е от особена важност за редица специални случаи, в които инсталацията не може да бъде изолирана, както и когато е необходимо използването на преносим разходомер за временно измерване.

В подобни приложения сензорите се закрепват външно към тръбопровода посредством специални скоби. Тези разходомери обикновено работят с по-голяма грешка от порядъка на 2-3%. Използваните честоти на ултразвука са в диапазона 200 kHz - 1.25 MHz.

Ултразвуковите разходомери обаче са много чувствителни към замърсявания и отлагания върху стените на тръбопровода. Освен това съществува ограничение в работната температура на флуида от -25 до +100 °C, като в някои специални изпълнения тези ограничения достигат +180 °C. По отношение на версиите с външни сензори провеждането на измерване би могло да е невъзможно, дори и при наличие на корозия от вътрешната страна на тръбопровода.

Бъдещето: голям диапазон в размери и тегло
Очаква се производителите да продължат да съсредоточават усилията си в областта на разходомерите с голям размер и да предлагат нови изделия с качествено нови характеристики. Има все по-нарастваща нужда от високоточно отчитане на подлежащи на контрол доставки на природен газ и на течни нефтопродукти, например.

Затова и доставчиците ще продължат да работят и в посока на намаляване на цените на разходомерите, но от друга страна това желание ще се ограничава от необходимостта от подобряване на работните характеристики на устройствата. Друго голямо предизвикателство пред производителите е да направят разходомери, които да са по-малки и по-леки.

 


Ръст на пазара на многофазни разходомери

Динамичното развитие в нефто-газовата промишленост, заедно с непрекъснато навлизащите в нея технологични новости, оказаха пряко въздействие върху търсенето на интелигентни разходомери. От друга страна, нарастващата нужда от тях в най-различни области на приложение като водоснабдяването и третирането на отпадъчни води, хранително-вкусовата, химическата и фармацевтичната промишленост, в енергетиката, в производството на метали и в минното дело, също доведе до повишено търсене на интелигентни разходомери.

Многофазните разходомери са нова, перспективна технология и са с най-бързорастящ пазар в сравнение с останалите видове разходомери, изпреварвайки ултразвуковите и други, разработени по нови технологии. Това е заключението от скорошно изследване на специализираното издание Flow Research, озаглавено “Световният пазар на многофазни разходомери”. Те определят процента на газ, вода и нефт в потока, който извира от един нефтен кладенец или газов сондаж. После, по друга методика, определят дебита на всеки от флуидите.

Според изследването пазарът на многофазните разходомери възлиза на 240 млн. долара през 2011 г. Очаква се той да нарасне средно с 14,5% през т. г. и да достигне 472,2 млн. долара. Данните в проучването сочат, че очакванията са многофазните разходомери да увеличават своя пазарен дял по-бързо дори от тези на кориолисовите и на ултразвуковите, които също са първенци по популярност сред разходомерите, разработени по нова технология.

Информацията, предоставена в проучването, посочва, че многофазните разходомери са на ранен стадий от своя еволюционен цикъл и ползват множество технологични решения, за подобрението на които фирмите работят упорито. Производителите говорят усилено в посока на все по-широкия прием, който тази технология среща, отчасти и поради факта, че в някои случаи многофазните разходомери са единственото решение, но също така и заради все по-добрите отзиви за тях като цяло и доказаните им експлоатационни качества.

Познати са и случаи, в които самите компании, ползващи подобни уреди, работят съвместно с фирмите производители на разходомери за разработката на по-добри решения за измерването на многофазни флуидни потоци.


 

Материалът продължава в следващ брой на списанието

ЕКСКЛУЗИВНО

Top