Первый ротаметр был разработан немецким изобретателем Карлом Купперсом в 1908 году, и его простая конструкция, не требующая дополнительного источника питания, выдержала испытание временем. С тех пор данный прибор считается надежным и недорогим устройством для измерения расхода жидкости и газа. Компания ЭМИС начала производить ротаметры в 2011 году, и хотя принцип работы данного расходомера не изменился, современный прибор претерпел значительную модернизацию. Почему ротаметр ЭМИС-МЕТА 215, оставаясь бюджетным расходомером, получил статус «интеллектуальной электроники» - рассмотрим в этом материале.
Поплавок, Карл!
Прибор расхода жидкости (газа) Карла Купперса представляет собой стеклянную коническую трубку, в котором находится тело обтекания – «поплавок». Данный индикатор имеет более высокую плотность, чем вещество, в котором он находится. Поэтому не плавает на поверхности, как известное рыболовное приспособление, а располагается где-то между поверхностью вещества и нижней части стеклянного контейнера. Когда жидкость или газ проходят через трубу, поток поднимает поплавок. В зависимости от расхода вещества тело обтекания будет располагаться на определенном уровне в трубе. Маркируя каждый уровень, можно легко получить точное измерение расхода, отметив, где находится поплавок. Купперс разработал специальную модель внутри стеклянной трубки, позволяющую распознавать симметричную шкалу потока.
В целом, принцип действия ротаметра основан на уравновешивании силы тяжести поплавка силами, действующими на него со стороны жидкости - выталкивающей силой (зависит от плотности среды и объема поплавка) и силой потока (зависит от формы поплавка и скорости потока, проходящего через сечение ротаметра между поплавком и стенками трубы).
Отметим, что положение поплавка внутри трубки зависит не только от расхода, но и от плотности измеряемой среды, и градуировка устройства должна производиться с ее учетом. Поэтому ротаметры подразделяются на две группы: для жидкостей, которые градуируются на воде, и для газов, которые градуируются на воздухе.
Изобретение Карла Купперса было усовершенствовано за счет новых форм поплавка и стеклянной трубки.
ЭМИС-МЕТА 215: устройство и принцип работы
В отличие от механического устройства Купперса, в ротаметре ЭМИС-МЕТА 215 используется интеллектуальная электроника последнего поколения. В конструкцию расходомера входят два узла – измерительный и узел индикации, который может быть оснащен аналоговым токовым выходным сигналом или цифровым HART сигналом для дистанционного контроля показаний.
Измерительный узел представляет собой коническую трубку с поплавком специальной формы с магнитом. Магнит поплавка взаимодействует с магнитом отсчетного устройства, которое преобразует линейное перемещение поплавка в угловое. Показания считываются с угловой шкалы со стрелкой, а также с жидкокристаллического дисплея. Отметим, что газовые ротаметры с диаметром условного прохода меньше 80 мм (ДУ ≤ 50 мм) снабжаются системой демпфирования поплавка для стабилизации показаний расхода.
Принцип работы ЭМИС-МЕТА 215 не изменился со времен Карла Купперса. Поток жидкости (или газа) в проточной части конической трубки воздействует на поплавок с определенной силой. Под действием этой силы он начинает перемещаться вдоль проточной части. При этом увеличивается площадь проточного канала между поплавком и конической трубкой, вследствие чего гидравлическая сила, действующая на поплавок, уменьшается. При определенном положении поплавка гидравлическая сила и сила тяжести компенсируют друг друга, и поплавок останавливается. Расстояние перемещения поплавка зависит от текущего расхода и передается на узел индикации через электромагнитный механизм. Стрелка индикатора показывает мгновенный расход на шкале, ЖК-дисплей отображает мгновенный расход и накопленный объем.
Преимущества ЭМИС-МЕТА 215
Ротаметр ЭМИС-МЕТА 2015 предназначен для измерения объемного расхода плавноменяющихся потоков жидкостей и газов, в том числе химически агрессивных. Главное преимущество расходомера в том, что обладая достаточно простым конструктивом, он способен выполнять сложные задачи учета расхода ресурсов: контролировать наличие (отсутствие) потока в трубопроводе, измерять расход среды, суммировать и отображать накопленный объем, а также дистанционно передавать показания. Ротаметр ЭМИС-МЕТА 215 активно используется в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами на предприятиях топливно-энергетического комплекса и других отраслей промышленности.
При этом ЭМИС разработал инженерное решение, которое устранило одно из главных неудобств ротаметров – это ограниченность вариантов монтажа устройства. Так как сила тяжести (гравитация) действует на поток внутри конической трубки ротаметра снизу вверх, что и заставляет перемещаться поплавок, то прибор должен устанавливаться исключительно в вертикальном положении. Однако нередко конфигурация трубопровода или габариты измерительного узла не предусматривают вертикальной установки. Для этих случаев ЭМИС разработал и внедрил ротаметр с горизонтальным размещением. В таком исполнение поплавок возвращается в начальное положение под действием пружины.
Измерения ротаметром осуществляются с достаточно высокой точностью. Предел допускаемой приведенной погрешности ЭМИС-МЕТА 215 составляет от 1%. Отметим, что на точность показаний оказывают влияние такие рабочие параметры, как плотность, вязкость, температура и давление. Поэтому при изменении параметров измеряемой среды, например, в условиях холодного климата, диапазон расхода ротаметра изменится. Чтобы избежать этого, можно в базовый комплект поставки прибора включить рубашку обогрева. Данная конструкция оснащена специальными штуцерами или фланцами, с помощью которых к измерительной трубке прибора подводится горячее масло или пар. Такое климатическое исполнение соответствует ГОСТ 15150-69 и обозначается как «УХЛ. Категория размещения 1». Добавим, что ротаметры ЭМИС-МЕТА 215 имеют также водородное, кислородное, сероводородное и пищевое исполнение.
Одним из преимуществ ЭМИС-МЕТА 215 является возможность дистанционного получения показаний (выходные сигналы - аналоговый 4-20 мА или цифровой HART) и предупреждающего сигнала при выходе за допустимые настраиваемые значения верхнего и нижнего предела. Данный сигнал можно использовать для включения световой/звуковой сигнализации или других электронных устройств. Интеллектуальная электроника ротаметра ЭМИС-МЕТА 215 позволяет успешно применять прибор в системах автоматического контроля, регулирования и управления производственными процессами.
Также ЭМИС-МЕТА 215 сертифицирован по нескольким видам взрывозащиты:
- ЭМИС-МЕТА 215-Ex - «искробезопасная электрическая цепь» с маркировкой 1ExibIIBT2/T4 по ГОСТ 31610.11;
- ЭМИС-МЕТА 215-Вн - «взрывонепроницаемая оболочка» по ГОСТ IEC 60079-1 с маркировкой 1ExdIIBT2/T4; кислородное исполнение «К» с маркировкой «Кислород. Опасно!».
Основные технические характеристики
При выборе типоразмера, необходимо учитывать тот факт, что реальные значения расхода в трубопроводе могут отличаться от проектных. Поэтому рекомендуется выбирать типоразмер так, чтобы показания реального расхода находились во второй трети нормированного диапазона и выше. При этом DN прибора, соответствующего реальному расходу, может быть меньше условного диаметра трубопровода. В таком случае применяются конические переходы (угол конуса не должен превышать 30º).
При заказе есть возможность выбора материалов изготовления корпуса, фланцев, проточной части, поплавка, направляющего стержня и магнитного фильтра. На выбор представлены несколько видов нержавеющей стали, а также фторопластов для футеровки (исполнение Фт для агрессивных сред). Исходя из рекомендаций, преимущественно применяются нержавеющая сталь 304 (Н) и нержавеющая сталь 316 (Н2).
Ротаметры ЭМИС-МЕТА 215 имеют большой опыт эксплуатации – приборы работают в сернокислотных цехах, на объектах нефтегазового сектора, в системе подготовки очистки и деонизации воздуха и тд. Одобрены Российским морским регистром судоходства для использования на нефтяных платформах и судах.
Как отмечают Заказчики, ЭМИС-МЕТА 215 – это экономичное решение для точных измерений расхода и отличная альтернатива более дорогостоящим вихревым и электромагнитным расходомерам. Необходимо, чтобы расходомер оправдал все ожидания, в том числе бюджета по закупкам? Достаточно отправить опросный лист на sales@emis-kip.ru
Консультацию по выбору расходомеров ЭМИС можно получить в отделе продаж по номеру +7 (351) 729 99 12, 8 (800) 301 66 88 (бесплатно по России). ЭМИС порекомендует самые оптимальные варианты для решения технологических задач Заказчика!
