Todos los instrumentos que miden el flujo de fluidos se denominan caudalímetros o flujómetros. La masa o volumen de un fluido que fluye a través de una sección transversal de una tubería o instalación por unidad de tiempo se denomina caudal.
Los medidores de flujo de gas generalmente reflejan el flujo de gas mediante la medición del volumen de gas.
Para implementar el proyecto de servicio de ahorro de energía de medición, debemos aprovechar al máximo el papel de soporte técnico de la medición del medidor de flujo. La medición de gas, especialmente la medición precisa de gas caro, se utiliza en la transferencia de custodia, la gestión de transmisión y distribución de redes de tuberías y el control de equipos de gas. Es un medio necesario para reducir el consumo de energía, reducir los costos operativos y eliminar los conflictos entre las partes del acuerdo.
Los principales instrumentos de medición de flujo de gas se clasifican en términos de principio de funcionamiento:
① Caudalímetro de velocidad;
② Caudalímetro de desplazamiento positivo;
③ Caudalímetro de presión diferencial;
④ Caudalímetros másicos y otras categorías.
Los medidores de flujo de velocidad incluyen medidores de flujo de gas de turbina, medidores de flujo de vórtice, medidores de flujo de remolino y medidores de flujo ultrasónicos que se han desarrollado rápidamente en los últimos años. Con el desarrollo de caudalímetros de tuberías grandes, los caudalímetros ultrasónicos se han utilizado cada vez más por sus características de ausencia de piezas móviles y pérdida de presión. Los caudalímetros de turbina de gas se utilizan a menudo para medir gas natural, CO2, aire, etc. El medidor de flujo de presión diferencial y el medidor de flujo de vórtice se utilizan más para la medición del flujo de vapor o la medición del flujo de gas natural. Los medidores de flujo de velocidad son medidores de flujo de gas digitales con salida de corriente de 4-20 mA o salida de pulsos, pantalla digital para mostrar el flujo instantáneo de gas y el flujo total; también son posibles con protocolo Modbus o HART.
Los instrumentos de medición de flujo volumétrico incluyen medidores de gas de membrana tradicionales, medidores de flujo de rueda de cintura, medidores de flujo de gas húmedo, etc.
El medidor de flujo de presión diferencial con el dispositivo de estrangulamiento como parte de detección es un tipo de medidor de flujo con una larga historia, ricos datos teóricos y prácticos, y ampliamente utilizado en muchas aplicaciones. Debido a su estructura simple, instalación conveniente, operación confiable, bajo costo y cierta precisión. Es ampliamente utilizado en la medición de flujo de tuberías de diámetro grande y mediano.
Los medidores de flujo másico pueden obtener directamente el flujo másico de gas; son más utilizados en la medición, detección y control de parámetros del proceso productivo.
El medidor de flujo de área variable o el medidor de flujo de rotor tiene una estructura simple; bajo requisito de sección de tubería recta, pérdida de presión constante, etc., el medidor de flujo de rotor se usa principalmente para la medición de flujo bajo de gas.
Se pueden usar varios tipos de medidores de flujo para medir el caudal de gas, cada medidor de flujo es adecuado para ciertas condiciones y ocasiones limitadas, y tiene sus ventajas.
Hay muchos tipos de medidores de flujo, y hay muchas clasificaciones. De acuerdo con sus diferentes principios de funcionamiento, se pueden dividir en las siguientes categorías:
1. Caudalímetro de presión diferencial
El caudalímetro de presión diferencial está equipado con un dispositivo especial (como placa de orificio, garganta, etc.) en la tubería de flujo de fluido. Cuando el fluido fluye, se genera una presión diferencial entre las partes delantera y trasera del dispositivo, y la presión diferencial tiene una cierta relación funcional con el caudal. Es decir, la presión diferencial es grande, el flujo es grande; la presión diferencial es pequeña, el flujo es pequeño. El caudal se puede calcular midiendo la presión diferencial.
Los medidores de flujo de presión diferencial se dividen en dos tipos: tipo de presión diferencial constante y tipo de estrangulamiento (o tipo de presión diferencial variable). El caudalímetro del rotor pertenece al caudalímetro de presión diferencial constante; el caudalímetro compuesto por el dispositivo de regulación y el transmisor de presión diferencial pertenece al caudalímetro DP. Los medidores de flujo de DP usados normalmente incluyen medidor de flujo de placa de orificio, medidor de flujo de cono en V, medidor de flujo de cuña, medidor de flujo de boquilla de radio largo, etc.
El medidor de flujo de presión diferencial se puede usar para medir gas natural, gas comprimido, biogás, gases de combustión, vapor, etc.
2. Caudalímetro volumétrico
Los caudalímetros de desplazamiento positivo son los caudalímetros más precisos. Dentro del sensor del medidor de flujo de desplazamiento positivo, hay un espacio que constituye un volumen estándar determinado, que generalmente se denomina "espacio de medición" o "cámara de medición". Este espacio está formado por la pared interna de la carcasa del medidor y las partes giratorias del medidor de flujo. Cuando el fluido pasa a través del caudalímetro, el fluido llena continuamente la cámara de medición con un cierto volumen. Dado que existe una cierta diferencia de presión entre la entrada y la salida del caudalímetro, las piezas giratorias del caudalímetro girarán bajo la acción de esta diferencia de presión y el caudal se transferirá al fluido. Durante este proceso, el fluido llena el "espacio de medición" del caudalímetro una y otra vez y luego se envía continuamente a la salida. Bajo las condiciones de un medidor de flujo dado, se determina el volumen del espacio de medición y empuja el pistón (o tambor, engranaje, diafragma, etc.) para que oscile (o gire) de un lado a otro. Siempre que se mida el número de rotaciones de la parte giratoria, es decir, el contador acumula el número de veces que el fluido llena la cámara de medición, se puede obtener el valor de flujo acumulado total del volumen de fluido que pasa a través del medidor de flujo. .
El medidor de flujo PD se usa generalmente para medir el flujo de gas a baja presión, es un medidor de consumo de gas.
El medidor de gas de diafragma, el medidor de pistón, el medidor de engranajes, el medidor de rueda de cintura, el medidor húmedo, etc. pertenecen al medidor de flujo de desplazamiento positivo. El medidor de flujo de desplazamiento positivo tiene las ventajas de la insensibilidad al estado de flujo aguas arriba (no es necesario instalar secciones de tubería rectas delanteras y traseras), alta precisión de medición y rendimiento de alto costo, y se usa principalmente para transferencia de custodia como gas y petróleo.
3. Caudalímetro de velocidad
La salida del sensor de flujo de gas de velocidad es proporcional a la tasa de flujo, y uno usa los flujos de velocidad de gas a través de la tubería para impulsar el impulsor o la turbina del medidor de flujo, haciendo que giren. Cuando la velocidad del gas es rápida, el número de revoluciones del impulsor o turbina por unidad de tiempo es mayor; cuando la velocidad es lenta, el número de revoluciones del impulsor o turbina es menor. El número de revoluciones del impulsor o turbina tiene una relación funcional relativamente estable con el flujo. El caudal de fluido se puede obtener midiendo el número de revoluciones del impulsor o rotor por unidad de tiempo. Este tipo de medidores de flujo son normalmente medidores de flujo de gas digitales.
4. Medidor de flujo másico
Los medidores de flujo másico se utilizan para medir el flujo másico de gas de los fluidos que fluyen a través de las tuberías. Los medidores de flujo másico incluyen principalmente:
(1) caudalímetro másico Coriolis
Este tipo de medidor de flujo utiliza la fuerza de Coriolis generada por el fluido en el tubo vibratorio y adopta el método de medir directamente la fuerza de Coriolis para obtener el flujo másico del fluido. El medidor de flujo másico de Coriolis se usa normalmente para medir gas con gran densidad, alta presión o alto caudal. El sensor del medidor de flujo másico Coriolis puede ser de 1/2”, 3/4”, 1”, 2”, 3”, 4 pulgadas, 6 pulgadas, DN200, etc.
(2) Caudalímetro másico térmico
El caudalímetro térmico establece una fuente de calor fuera de la pared de la tubería de fluido, utiliza la relación entre el calor y la masa del gas que fluye y mide el cambio de temperatura aguas arriba y aguas abajo para obtener el flujo másico del gas. Se puede utilizar para medir nitrógeno (N2), gas oxígeno (O2), aire comprimido, gas natural, etc. puede ser un medidor de flujo másico de tipo en línea o un medidor de flujo másico de tipo de inserción para la medición de flujo de gas de tuberías o conductos grandes, la unidad de flujo es Nm3/h o SCFH.
(3) Caudalímetro másico de impulso
Este tipo de medidor de flujo utiliza la fuerza generada por el impulso del fluido material que cae a cierta altura y adopta el método de medición de fuerza directa para obtener el flujo másico del fluido.
Los medidores de flujo másico pueden obtener directamente el flujo másico y se utilizan principalmente en la medición, detección y control de procesos de parámetros de procesos de producción. En general, los medidores de flujo másico de gas se basan principalmente en medidores de flujo másico calorimétricos.
Tenemos muchas opciones para dispositivos de medición de flujo de gas. Cada tipo de medidor de flujo de gas tiene sus propias ventajas y desventajas. El medidor de flujo de tipo velocidad tiene una estructura simple, tamaño pequeño y bajo costo, pero la precisión es baja al medir un flujo pequeño, incluso si el impulsor (o turbina) no gira, es fácil causar un "medidor muerto". El caudalímetro DP es más adecuado para la medición de fluidos a alta presión. Tiene un gran rendimiento y es fácil de producir en grandes cantidades, pero es difícil de usar para fluidos con un diámetro pequeño y un flujo pequeño, y la precisión no es muy buena. Los caudalímetros de desplazamiento positivo tienen una alta precisión, pero son de gran tamaño, requieren altos requisitos técnicos para las pruebas de montaje, requisitos estrictos en las condiciones del entorno de prueba.
