Термальный массовый расходомер — это прибор, предназначенный для точного и непрерывного измерения расхода среды (обычно газа), проходящей по трубе или трубопроводу в том или ином промышленном применении.
Термальные массовые расходомеры либо вставляются непосредственно в центр потока измеряемой среды, либо представляют собой систему, устанавливаемую снаружи трубопровода, зонд которой вводится через штуцер, либо полностью встроенную систему, являющуюся частью самого трубопровода. Они обеспечивают способ точного мониторинга расхода газа практически пассивным образом с почти нулевым влиянием на более широкий процесс, в котором участвует газ. По сравнению с другими типами расходомеров они также обеспечивают высокую надёжность и крайне низкие требования к обслуживанию благодаря изящной простоте своей конструкции.
Термальные массовые расходомеры применяются везде, где требуется тщательный мониторинг расхода среды. Для непосвящённого это может показаться узкой областью применения, но в действительности она очень широка, поскольку точный учёт расхода газа критически важен в самых разных сферах — от производства до муниципального хозяйства и охраны окружающей среды. Хотя полный
список применений термальных расходомеров слишком велик, чтобы уместить его в одной статье, ниже приведены лишь некоторые распространённые применения этой технологии. Сжатый воздух:
Сжатый воздух широко используется в промышленности для работы всего — от крупных пневматических машин до ручного инструмента. Термальные массовые расходомеры позволяют заводу контролировать распределение сжатого воздуха от центрального источника по объекту и измерять общее потребление, чтобы выявлять дорогостоящие и потенциально опасные утечки.
Парниковые газы: Сжигание в производственных процессах образует парниковые газы, которые компании обязаны тщательно отслеживать и отчитываться по ним для соблюдения экологических норм, установленных Агентством по охране окружающей среды США. Термальные массовые расходомеры обычно применяются для точного измерения расхода парниковых газов, уходящих с завода, что позволяет компаниям как соблюдать закон, так и находить возможности для снижения выбросов.
Природный газ: Природный газ — распространённое топливо для промышленного сжигания; хотя он дешевле многих других видов топлива, потери всё равно остаются серьёзной проблемой. Термальные массовые расходомеры используются для измерения расхода природного газа, поступающего в котлы, печи и нагреватели, чтобы тщательно отслеживать и оптимизировать расход топлива и выявлять неэффективные системы, потребляющие слишком много топлива.
Аэрация сточных вод: Аэрация — ключевой этап муниципальной очистки воды; в ней используется подача кислорода для питания бактерий, разлагающих отходы. Как избыток, так и недостаток кислорода снижает эффективность процесса и увеличивает затраты. Муниципальные станции водоподготовки используют термальные массовые расходомеры, чтобы обеспечить подачу оптимального количества воздуха в воду, снижая затраты и обеспечивая эффективную работу бактерий.
Перечисленные выше применения составляют лишь малую часть всех задач измерения расхода, но из каждого примера ясно видно, что этот процесс очень важен и для финансового результата, и для эффективности производства, и для воздействия промышленных процессов на окружающую среду.
Термальные массовые расходомеры дают пользователям способ измерять расход газа со многими заметными преимуществами, включая, но не ограничиваясь:
Чрезвычайно высокая точность, как правило, в пределах 1 % от общего расхода или лучше.
Высокая надёжность и малое время простоев, поскольку конструкция не содержит движущихся частей.
Влияние на общее давление в измеряемом потоке практически ничтожно.
Благодаря диапазону регулирования — способность точно измерять широко изменяющийся расход.
Простота монтажа и низкие требования к обслуживанию.
По сути, термальные массовые расходомеры представляют собой способ решения важной задачи измерения расхода газа с высокой точностью, надёжностью, повторяемостью и экономичностью, что обеспечивает более точный учёт, меньше потерь и более высокую безопасность.
Одно из преимуществ термальных массовых расходомеров — их простота, как в конструкции, так и в концепции, лежащей в основе их работы. Чтобы понять, как работает термальный массовый расходомер, сначала нужно понять, что такое тепловая масса. В конце концов, это следует из самого названия. Тепловая масса — это способность материала поглощать и отдавать тепло. В вашем доме дерево, кирпич и бетон служат тепловой массой, помогая регулировать температуру в помещении. В термальном массовом измерении расхода тепловой массой является движущийся газ, который также обладает способностью поглощать и переносить тепло.
Все термальные массовые расходомеры работают, вводя два зонда в центр измеряемого потока. Один — пассивный зонд, измеряющий температуру окружающего газа, другой — активно нагреваемый зонд, поддерживаемый при постоянной температуре относительно пассивного датчика температуры. Когда газ протекает через зонды, он отводит часть тепла от активного датчика. Более высокая скорость потока означает отвод большего количества тепла. По мере охлаждения система управления вынуждена использовать больший ток, чтобы поддерживать одинаковое распределение температур между двумя датчиками. Это изменение тока постоянно контролируется, и с помощью хитроумной математики (так называемого закона Кинга) система вычисляет точный расход среды с точностью в пределах 1 % или лучше.
Все термальные массовые расходомеры работают на одном и том же основном принципе, но в зависимости от выбранного типа они могут устанавливаться и работать по-разному. У каждого типа есть свои преимущества и недостатки, и они в большей или меньшей степени подходят для любого конкретного применения, но все они обеспечивают точный и повторяемый процесс измерения.
Встроенные и погружные.
Встроенные и погружные расходомеры различаются способом монтажа на трубопроводе или канале, по которому транспортируется целевой газ. Встроенные термальные массовые расходомеры монтируются стационарно, включают собственный участок трубопровода и устанавливаются последовательно с расходомерной трубой, соединяясь с обоих концов резьбой или фланцами. Они выпускаются в различных типоразмерах и подходят для многих распространённых диаметров трубопроводов; хотя их стоимость, как правило, выше, чем у погружных приборов, они обеспечивают установку по принципу «включил и работай», подходящую для длительной эксплуатации.
Погружные термальные массовые расходомеры вводятся в канал снаружи через штуцер. Они обеспечивают ту же точность и повторяемость, но, поскольку они не встроены в сам корпус системы, они представляют собой более дешёвое полудолговременное решение, лучше подходящее для периодического или временного измерения.
Постоянная температура и постоянный ток.
Термальные массовые расходомеры с постоянной температурой и с постоянным током измеряют одно и то же — изменение тепла между двумя зондами, — но по-разному используют активный нагреваемый зонд в системе. В системе с постоянной температурой нагреваемый зонд поддерживается при постоянной температуре относительно противоположного зонда, и измеряемой переменной является изменение тока, необходимое для поддержания постоянного рассеяния. В системе с постоянным током величина тока нагреваемого зонда остаётся стабильной, а измеряемой переменной является колебание температуры зонда относительно пассивной температуры окружающей среды. Обе системы работоспособны, но зонды с постоянной температурой обеспечивают более быстрый отклик и обычно являются лучшим выбором.
Термальные массовые расходомеры представляют собой идеальное решение задачи точного измерения расхода газа в промышленных, муниципальных и экологических применениях. Их простота, лёгкость установки и низкие требования к обслуживанию делают их очень доступными, а высокая точность и повторяемость — пожалуй, наиболее эффективным выбором.
