11.11.2020

Вибрационный плотномер



Вибрационный плотномер — прибор, предназначенный для преобразования значения плотности контролируемой среды в аналоговый или цифровой электрический сигнал для передачи его в системы телеметрии.

Известны вибрационные плотномеры проточные, предназначенные для контроля плотности движущейся в трубопроводе среды, и погружные (или зондовые), для контроля плотности среды как в трубопроводах, так и в резервуарах.

Вибрационный зондовый плотномер содержит электромеханическую колебательную систему, обычно в виде камертона (вилки), возбуждаемую на резонансной частоте с помощью одного или двух пьезоэлектрических преобразователей. Резонансная частота колебательной системы зависит от плотности окружающей камертон среды и от жесткости металла вибрирующего камертона. Для компенсации жесткости металла, электроника современных плотномеров обычно измеряет температуру сенсора и осуществляет компенсацию измеренной плотности от температуры продукта (влияющую на жесткость металла). Используются для измерения плотности жидкости (включая пульпы) и газов под давлением.

Проточные вибрационные плотномеры жидкости используют для измерений в трубопроводе нефти / нефтепродуктов и иных жидких сред (включая пульпы) в различных отраслях промышленности. Датчик такого плотномера имеет одну или 2 вибрирующие на резонансной частоте сенсорные трубки (зажатые между входного и выходного фланца). В датчиках с прямыми трубками, трубки с фланцами обычно соединяется через сильфоны (для обеспечения свободных колебаний сенсора). В датчиках с изогнутыми трубками, сами трубки обычно имеют жесткое соединение с входными/выходными фланцами. В любом исполнении, трубки вибрируют под воздействием электромагнитной системы возбуждения на резонансной частоте, зависящей от массы среды внутри трубок (зависящей от плотности среды и внутреннего объема трубок (зависящего от температуры)) и от механической жесткости системы (зависящей от температуры). Аналогично зондовым плотномерам, плотность продукта рассчитывается электроникой прибора по резонансной частоте и температуре продукта. Вибрационные плотномеры с 2мя изогнутыми трубками дополнительно еще и измеряют массовый расход по разности фаз колебаний двух трубок, вызванных силой Кориолиса. Отношение эффективной массы колеблющегося продукта к массе колеблющейся металла в проточных плотномерах существенно лучше чем у зондовых, в результате чего, повторяемость и погрешность проточных плотномеров существенно лучше чем у зондовых. Основная погрешность известных на рынке проточных плотномеров начинается с ±0.1 кг/м3.

Перечисленные выше принципы измерения можно использовать как для жидкостей, так и для газов (при наличии соответствующих опций у производителей) при сходных абсолютных погрешностях измерения плотности газа и жидкости, но так как плотности газов встречающихся на практике традиционно, на 1-2 порядка ниже чем плотности жидкостей, то, на практике, зондовые (с камертоном) и проточные (с сенсорными трубками) плотномеры для газа не используют. Плотность газа обычно измеряют плотномерами с тонкостенным цилиндром из магнитного материала который полностью со всех сторон погружен в газ. Толщина такого цилиндра существенно меньше толщины трубки проточных жидкостных плотномеров, что обеспечивает существенно лучшую погрешность. Внутри цилиндра расположена электронная автоколебательная система в виде залитого компаундом стакана с катушкой возбуждения колебаний, катушками съёма сигнала и сенсором температуры. Резонансные частоты измеряются электроникой и, с учетом поправки на температуру, пересчитываются в плотность газа. Основная погрешность известных на рынке плотномеров газа такого типа начинается от ±0.1 % относительной погрешности (но не менее абсолютной погрешности ±0.0015 кг/м3). Основное применение газовых плотномеров данного типа это коммерческий учет природного газа, попутного нефтяного газа и прочих углеводородных газов на узлах учета газа с ультразвуковыми расходомерами.

Отдельной задачей для плотномеров газа является измерение молекулярного веса, относительной плотности газа (при нормальных или рабочих условиях), или плотности газа приведенной к стандартным условиям (иногда их называют еще базовыми или нормальными). Для данной задачи первый вариант решения это использование плотномеров, стабилизирующих давление (и иногда температуру) пробы газа; измеряющих значения плотности, температуры и давление газа и приводящих измеренную плотность к стандартным значениям по расчетным формулам. Второй вариант решения это использование плотномера газа установленного теплоизолирующий шкаф, где давление измеряемого газа в зоне сенсора механически регулируется давлением газа в некой референсной емкости с газом (камере сравнения), заполняемой измеряемым газом на этапе первоначальной калибровки плотномера (под давление порядка 1.5…10 бар-абс.). Сам газ, при этом, подается в шкаф с прибором по тонкой трубке от входного трубопровода и сбрасывается после выхода из шкафа с прибором на свечу/факел (либо закачивается обратно в трубопровод микронасосом). Медленные сезонные изменения температуры внутри шкафа с плотномером (и в камере сравнения, соответственно) приводят к пропорциональному изменению давлению в этой камере (с учетом небольшой поправки на коэффициент сжимаемости). А так как и давление и температура газа в камере сравнения и в зоне сенсора (измерительного цилиндра) будут равны, то отношение плотности любого конкретного газа измеренного сенсором плотномера к плотности газа в камере сравнения будет постоянно в любой момент времени при любой стабильной температуре внутри шкафа (с учетом небольших поправок на разные коэффициенты сжимаемости газа в камере и в зоне сенсора). Это позволяет откалибровать прибор по 2 м эталонным газам (например, метан и азот, для природного газа), подавая последовательно эти 2 эталонных газа на вход прибора и измеряя частоту колебаний сенсора на этих газах. После чего, интерполируя измеренную частоту сенсора на данные калибровки (на стандартные плотности и частоты для 2х эталонных газов), прибор рассчитывает стандартную плотность газа находящегося в плотномере. Основная относительная погрешность известного прибора такого типа равна ±0.1 %. Эти приборы обычно используются в коммерческом учете для приведения расхода газа к нормальным условиям, для расчета числа Воббе при оптимизации процессов горения, для анализа чистоты продукта (например, водорода) и для анализа компонентного состава продуктов. Часто меняя или дополняя более дорогие, медленные и сложные в эксплуатации хроматографы.

Преимущества вибрационных плотномеров: отсутствие движущихся частей, нейтральность к электрическим свойствам среды, высокая точность и стабильность измерений (±0,1…1,0 кг/м3 для жидкостных), работоспособность при высоких и низких температурах (от минус 70 до 200 °C), больших статических давлениях (до 20 МПа), малые масса и габариты, компактность (диаметр 25 мм), низкое энергопотребление (0,5-2,5 Вт).


Похожие новости:

Биения

Биения
Биения — явление, возникающее при наложении двух периодических колебаний, например, гармонических, близких по частоте, выражающееся в периодическом уменьшении и увеличении амплитуды суммарного

Сигнализатор обледенения

Сигнализатор обледенения
Не путать с Индикатором обледенения. Сигнализатор обледенения — устройство, предназначенное для непрерывного измерения интенсивности обледенения технических средств, с выдачей информации оператору и

Керамзитовый гравий

Керамзитовый гравий
Керамзитовый гравий представляет собой частицы округлой формы с оплавленной поверхностью и порами внутри. В зависимости от размера зерен керамзитовый гравий или керамзит делят на различные фракции. В

Параметры микроклимата в пчелином улье (часть 5)

Параметры микроклимата в пчелином улье (часть 5)
При снижении температуры окружающей среды концентрация CO2 внутри гнезда существенно повышается. И наоборот: при разогреве гнезда уровень CO2 понижается, и это понижение тем значительнее, чем выше
Комментариев пока еще нет. Вы можете стать первым!

Добавить комментарий!

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Введите два слова, показанных на изображении: *
Популярные новости
Недорогие печи Лиговъ - качественная российская продукция
Недорогие печи Лиговъ - качественная российская продукция
Оснащенные «подовым горением» печи-камины стала выпускать компания «Лиговъ». От «колосниковых»...
Камины Астов (Astov) - российская продукция премиум-класса
Камины Астов (Astov) - российская продукция премиум-класса
Камины устанавливаются в загородных домах и квартирах все чаще. Ассоциации они вызывают обычно...
Что стоит принять во внимание прежде, чем вступить в СРО строителей
Что стоит принять во внимание прежде, чем вступить в СРО строителей
Вступление в СРО строителей в наше время – дело необходимое. Членство поможет повысить качество...
Виды окон ПВХ и их преимущества
Виды окон ПВХ и их преимущества
В конце девяностых годов прошлого века в нашей стране появились пластиковые окна. Они сразу же...
Особенности проведения отделки балкона
Особенности проведения отделки балкона
Балкон — это особое пространство квартиры, которое отличается небольшими квадратными метрами и...
Что такое предпроектная документация и для чего она нужна
Что такое предпроектная документация и для чего она нужна
Прединвестиционная стадия характеризуется возможностью создания конечного результата. Это не...
Особенности мобильных офисных перегородок. Основы правильной организации рабочего пространства
Особенности мобильных офисных перегородок. Основы правильной организации рабочего пространства
Мобильные офисные перегородки — это современные решения, помогающие быстро и эффективно зонировать...
Все новости