Descripción general

El medidor inteligente de flujo por vórtices giratorios es un nuevo tipo de instrumento para medir el flujo de gases desarrollado y fabricado por nuestra empresa. Este medidor integra en un solo dispositivo funciones de medición de flujo, temperatura y presión, y cuenta con compensación automática de temperatura, presión y factor de compresibilidad. Es el instrumento ideal para la medición de gases en sectores como petróleo, química, energía eléctrica y metalurgia.

Características del producto

1. Sin componentes mecánicos móviles, resistente a la corrosión, estable y confiable, con una vida útil prolongada y sin necesidad de mantenimiento especial durante su funcionamiento a largo plazo;

2. Utiliza un chip informático de 16 bits, con alta integración, tamaño compacto, excelente rendimiento y potentes funciones en todo el equipo;

3. El medidor de flujo inteligente integra en un solo dispositivo una sonda de flujo, un microprocesador, sensores de presión y temperatura; adopta una configuración integrada que hace la estructura más compacta. Puede medir directamente el caudal, la presión y la temperatura del fluido, y realizar automáticamente, en tiempo real, la compensación y la corrección del factor de compresión.

4. La tecnología de doble detección puede aumentar eficazmente la intensidad de la señal de detección y suprimir las interferencias causadas por las vibraciones de la tubería.

5. Se emplea tecnología inteligente avanzada de resistencia a terremotos desarrollada en China, que suprime eficazmente las señales de interferencia causadas por vibraciones y fluctuaciones de presión.

6. Utiliza una pantalla de matriz de puntos en caracteres chinos, con un gran número de dígitos, lectura intuitiva y conveniente; puede mostrar directamente el caudal volumétrico en condiciones de trabajo, el caudal volumétrico en condiciones estándar, el volumen total, así como parámetros como la presión y la temperatura del medio.

7. Utiliza tecnología EEPROM, lo que facilita la configuración de parámetros, permite guardarlos de forma permanente y puede almacenar datos históricos hasta por un año;

8. El convertidor puede emitir impulsos de frecuencia y señales analógicas de 4 a 20 mA, y cuenta con una interfaz RS485 que permite conectarse directamente a una microcomputadora, con una distancia de transmisión de hasta 1,2 km.

9. Salida de alarma para múltiples parámetros físicos, que puede ser seleccionada libremente por el usuario;

10. La cabeza del medidor de flujo puede girar 360 grados, lo que facilita su instalación y uso;

11. Las señales de presión y temperatura son ingresadas mediante sensores con alta capacidad de intercambio;

12. El consumo de energía del equipo completo es bajo; puede alimentarse con la batería interna o mediante una fuente de alimentación externa.

Uso principal

El medidor inteligente de flujo de vórtices giratorios puede utilizarse ampliamente en sectores como el petróleo, la química, la energía eléctrica, la metalurgia y el suministro urbano de gas para medir el flujo de diversos gases. Actualmente, es un producto destacado para la medición y facturación en campos petroleros y en las redes urbanas de distribución y transporte de gas natural.

Estructura y principio de funcionamiento

Estructura del medidor de flujo

El caudalímetro está compuesto por los siguientes siete componentes básicos (Figura 1):

1. Cuerpo generador de vórtices

Fabricado con aleación de aluminio, presenta paletas en espiral con un cierto ángulo; estas paletas están fijadas en la parte delantera del tramo de contracción de la carcasa y obligan al fluido a generar un flujo vorticial intenso.

2. Carcasa

El cuerpo en sí está provisto de bridas y cuenta con un canal de flujo de una forma determinada. Según la presión de trabajo, el material de la carcasa puede ser aleación de aluminio fundido o acero inoxidable.

3. Calculador integrado para medidores de flujo inteligentes (ver principio en la Figura 3)

Está compuesto por canales analógicos para la detección de temperatura y presión, canales digitales para la detección de flujo, una unidad microprocesadora, un circuito de control de pantalla LCD y otros circuitos auxiliares, y cuenta con una interfaz de salida de señal externa.

4. Sensor de temperatura

Utilizando una resistencia de platino Pt100 como elemento sensible a la temperatura, en un rango determinado de temperaturas, su valor de resistencia guarda una relación correspondiente con la temperatura.

5. Sensor de presión

Utilizando como elemento sensible un puente de silicio difundido piezorresistivo, la resistencia de los brazos del puente experimenta un cambio predecible bajo la acción de una presión externa. Por lo tanto, bajo la acción de una corriente de excitación determinada, la diferencia de potencial en sus dos salidas es proporcional a la presión externa.

6. Sensor de cristal piezoeléctrico

Instalado en la garganta cerca del tramo de expansión de la carcasa, puede detectar la señal de frecuencia de la precesión de los vórtices.

7. Racemizador

Fijado en el tramo de salida de la carcasa, su función es eliminar las corrientes en remolino para reducir el impacto en el rendimiento de los instrumentos situados aguas abajo.

Principio de funcionamiento

La sección de flujo del sensor de caudal tiene una forma similar a la línea perfilada del tubo Venturi (Figura 2). En el lado de entrada se instala un conjunto de paletas deflectoras en espiral; cuando el fluido entra en el sensor de caudal, estas paletas obligan al fluido a generar un fuerte flujo en remolino. Al entrar el fluido en la sección de difusión, el flujo en remolino sufre la acción de un flujo de retorno, comenzando así una segunda rotación que da lugar a un fenómeno de precesión del vórtice con forma de giroscopio. Esta frecuencia de precesión es directamente proporcional a la magnitud del caudal y no se ve afectada por las propiedades físicas ni la densidad del fluido. El elemento detector, al medir la frecuencia de precesión de la segunda rotación del fluido, logra obtener una excelente linealidad en un rango amplio de caudales. La señal, tras ser amplificada, filtrada y conformada por un amplificador previo, se convierte en una señal de pulsos proporcional a la velocidad de flujo. Posteriormente, esta señal, junto con otras señales de detección como temperatura y presión, se envía a un microprocesador para su procesamiento integral. Finalmente, los resultados de la medición (caudal instantáneo, caudal acumulado, así como datos de temperatura y presión) se muestran en una pantalla LCD.

Figura 2

Parámetros técnicos y funciones principales

Especificaciones, parámetros básicos y índices de rendimiento de los medidores de flujo

Indicadores de rendimiento eléctrico

Fuente de alimentación de trabajo:

A. Fuente de alimentación externa: +24 VCC ±15%, ondulación <5%, adecuada para salidas de 4 a 20 mA, salidas de pulsos, salidas de alarma, RS-485, etc.;

B. Fuente de alimentación interna: 1 batería de litio de 3,6 V (ER26500); cuando el voltaje baja por debajo de 3,0 V, se activa una indicación de bajo voltaje.

Consumo de energía del equipo completo:

A. Fuente de alimentación externa: <2 W;

B. Fuente de alimentación interna: consumo de energía promedio de 1 mW, puede utilizarse de forma continua durante más de dos años.

Modo de salida de pulso:

A. Señal de pulso de operación: la señal de pulso de operación detectada por el sensor de flujo se aísla y amplifica directamente mediante un optoacoplador, con un nivel alto ≥ 20 V y un nivel bajo ≤ 1 V.

B. Señal de pulso de calibración, compatible con el controlador de válvula de tarjeta IC; la amplitud del nivel alto es ≥2,8 V, y la amplitud del nivel bajo es ≤0,2 V. El volumen representado por cada pulso se puede ajustar dentro del rango: 0,001 m³ a 100 m³. Al seleccionar este valor, es necesario prestar atención a lo siguiente: la frecuencia de la señal de pulso de calibración debe ser ≤900 Hz.

C. Señal de pulso de calibración, amplificada y aislada mediante un optoacoplador, con nivel alto ≥20 V y nivel bajo ≤1 V.

Comunicación RS-485 (aislamiento óptico-eléctrico), que permite las siguientes funciones: mediante la interfaz RS-485, se puede conectar directamente a una computadora superior o a un medidor secundario para transmitir remotamente la temperatura y la presión del medio, así como el caudal volumétrico estándar y el volumen total estándar corregidos por temperatura y presión. La señal de corriente estándar de 4 a 20 mA (aislamiento óptico-eléctrico) es proporcional al caudal volumétrico estándar: 4 mA corresponde a 0 m³/h, y 20 mA corresponde al caudal volumétrico estándar máximo (valor que puede configurarse en el menú principal). El sistema puede ser de dos hilos o de tres hilos; el medidor de flujo identifica automáticamente el módulo de corriente insertado y emite la señal correctamente.

Salida de señal de control:

A. Señal de alarma de límite inferior (LP): aislamiento óptico, alarma con niveles de tensión altos y bajos; el nivel de alarma es ajustable; voltaje de funcionamiento: +12 V a +24 V; corriente máxima de carga: 50 mA.

B. Señal de alarma de límite superior (UP): aislamiento óptico, alarma de nivel alto y bajo; el nivel de alarma es ajustable; voltaje de funcionamiento: +12 V a +24 V; corriente máxima de carga: 50 mA.

C. Salida de alarma de cierre de válvula (terminal BC, para controlador de tarjeta IC): salida de circuito de puerta lógica; en estado normal, la salida es de nivel bajo con una amplitud ≤ 0,2 V; en estado de alarma, la salida es de nivel alto con una amplitud ≥ 2,8 V, y la resistencia de carga ≥ 100 kΩ.

D. Salida de alarma por bajo voltaje de la batería (terminal BL, para controlador con tarjeta IC): salida de circuito de puerta lógica; en estado normal, la salida es nivel bajo con una amplitud ≤ 0,2 V; en estado de alarma, la salida es nivel alto con una amplitud ≥ 2,8 V, y la resistencia de carga ≥ 100 kΩ.

Selección y instalación

Selección del medidor de flujo

En el proceso de selección, se deben tener en cuenta dos principios: primero, garantizar la seguridad de la producción; segundo, asegurar la precisión de uso. Para ello, es indispensable definir tres parámetros de selección: los caudales máximo, mínimo y habitual a corto y largo plazo (utilizados principalmente para determinar el diámetro nominal del instrumento); la presión de diseño del medio a medir (utilizada principalmente para seleccionar la clase de presión nominal del instrumento); y la presión de trabajo real (utilizada principalmente para seleccionar la clase de presión del sensor de presión del instrumento).

a. Cuando se conoce que el caudal medido es un caudal volumétrico en condiciones de operación, se puede seleccionar directamente el diámetro nominal adecuado según el rango de caudal indicado en la tabla;

b. Cuando se conoce el caudal medido como un caudal volumétrico en condiciones estándar, primero se debe convertir el caudal volumétrico en condiciones estándar QN al caudal volumétrico en condiciones de operación Qv, y luego seleccionar el diámetro nominal correspondiente según el rango de caudal indicado en la tabla de parámetros técnicos.

c. Cuando ambos medidores de flujo de diferente calibre puedan cubrir tanto el caudal volumétrico mínimo como el máximo, se deberá elegir, en la medida de lo posible, el calibre más pequeño siempre que las pérdidas de presión sean aceptables.

d. No permita que el caudal mínimo real Qmin sea inferior al límite inferior de caudal del medidor de diámetro nominal seleccionado;

e. En caso de requisitos especiales para el rango de caudal y la presión nominal, se podrá realizar el pedido mediante acuerdo.

La fórmula de cálculo para la selección es la siguiente:

En la fórmula: T, P y Pa tienen los mismos significados que antes; Q representa el caudal volumétrico, y Qn el caudal volumétrico estándar. Los valores de Z/Zn se indican en la Tabla 2. Debido a que el paso de cálculo es relativamente grande, los datos de la tabla son meramente orientativos. Los datos de la tabla se han calculado asumiendo una densidad relativa real del gas natural Gr = 0,600 y fracciones molares iguales a 0,00 tanto para el nitrógeno como para el dióxido de carbono. Cuando la presión del medio sea inferior a 0,1 MPa, se puede estimar siempre que Z/Zn = 1.

Exhibición de fábrica

Espectáculo de Honor

Estilo de exposición