Los instrumentos que miden el caudal de un fluido se denominan colectivamente caudalímetros o caudalímetros. El medidor de flujo es uno de los instrumentos importantes en la medición industrial. Con el desarrollo de la producción industrial, los requisitos de precisión y rango de medición de flujo son cada vez mayores, y la tecnología de medición de flujo cambia cada día que pasa. Para adaptarse a diversos usos, han aparecido uno tras otro varios tipos de caudalímetros. Actualmente se utilizan más de 100 tipos de caudalímetros. Desde diferentes perspectivas, los caudalímetros tienen diferentes métodos de clasificación. Hay dos métodos de clasificación comúnmente utilizados: uno es clasificar según el principio de medición adoptado por el medidor de flujo y el otro es clasificar según el principio estructural del medidor de flujo.
1. Clasificación según principios de medición
(1) Principios mecánicos: Los instrumentos que pertenecen a este tipo de principio incluyen instrumentos de tipo presión diferencial y tipo rotor que utilizan el teorema de Bernoulli que utilizan el teorema del momento Impulso; tipo, tipo de tubo móvil; tipo de masa directa que utiliza la segunda ley de Newton; tipo de objetivo que utiliza el principio del momento del fluido; tipo de turbina que utiliza el teorema del momento angular y tipo de vórtice que utiliza el principio de oscilación del fluido; tubo de Pitot pobre; tipo así como tipo volumétrico y vertedero, tipo artesa, etc.
(2) Principio eléctrico: Los instrumentos utilizados para este tipo de principio incluyen el tipo electromagnético, el tipo de capacitancia diferencial, el tipo de inductancia, el tipo de resistencia a la deformación, etc.
(3) Principio acústico: Existe un tipo ultrasónico que utiliza principios acústicos para medir el flujo. Tipo acústico (tipo onda de choque), etc.
(4) Principio térmico: Los hay de tipo térmico, tipo calorimétrico directo, tipo calorimétrico indirecto, etc. que utilizan principios térmicos para medir el flujo.
(5) Principio óptico: Tipo láser, tipo fotoeléctrico, etc. son instrumentos pertenecientes a este tipo de principio.
(6) Se originan a partir de principios físicos: tipo resonancia magnética nuclear, tipo radiación nuclear, etc. son instrumentos que pertenecen a este tipo de principio.
(7) Otros principios: Existen principios de marcado (principios de rastreo, principios de resonancia magnética nuclear), principios relacionados, etc.
2. Clasificación según los principios estructurales de los medidores de flujo
Según la situación real de los productos de medidores de flujo actuales y los principios estructurales de los medidores de flujo, se pueden clasificar aproximadamente en siguientes tipos:
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1． Medidor de flujo de desplazamiento positivo
Un medidor de flujo de desplazamiento positivo equivale a un recipiente con un volumen estándar, que mide continuamente el medio que fluye. Cuanto mayor sea el caudal, mayor será el número de mediciones y mayor será la frecuencia de salida. El principio del caudalímetro volumétrico es relativamente simple y es adecuado para medir fluidos con alta viscosidad y bajo número de Reynolds. Según las diferentes formas del cuerpo giratorio, los productos producidos actualmente se dividen en: caudalímetro de engranaje ovalado, caudalímetro de rueda de cintura (caudalímetro Roots), caudalímetro de pistón giratorio y raspador adecuado para medir el flujo de líquido tipo servo caudalímetro adecuado para medir el flujo de gas volumétrico; caudalímetro, tipo diafragma y caudalímetro rotativo, etc.
2. Caudalímetro de impulsor
El principio de funcionamiento del caudalímetro de impulsor es colocar el impulsor en el fluido que se está midiendo y girar bajo el impacto del flujo de fluido. La velocidad de rotación del impulsor refleja el caudal. Los caudalímetros de impulsor típicos son los caudalímetros de agua y los caudalímetros de turbina, y sus estructuras pueden ser salida de transmisión mecánica o salida de impulsos eléctricos. Generalmente, los medidores de agua con salida de transmisión mecánica tienen baja precisión, con un error de aproximadamente ±2 %, pero tienen una estructura simple y un bajo costo. Se han producido en masa en China y están estandarizados, universales y serializados. Los medidores de flujo de turbina con salida de señal de pulso eléctrico tienen mayor precisión, con un error general de ±0,2% a 0,5%.
3． Caudalímetro de presión diferencial (caudalímetro de caída de presión variable)
El caudalímetro de presión diferencial consta de un dispositivo primario y un dispositivo secundario. El dispositivo primario se llama elemento de medición de flujo. Se instala en la tubería del fluido a medir y genera una diferencia de presión proporcional al caudal (caudal) para que el dispositivo secundario muestre el caudal. El dispositivo secundario se llama instrumento de visualización. Recibe la señal de presión diferencial generada por el elemento de medición y la convierte en el caudal correspondiente para su visualización. El dispositivo principal de un caudalímetro de presión diferencial es a menudo un dispositivo estrangulador o un dispositivo de medición de presión dinámica (tubo de Pitot, tubo de promedio de velocidad, etc.). El dispositivo secundario es una variedad de manómetros diferenciales mecánicos, electrónicos y combinados equipados con instrumentos de visualización de flujo. Los componentes sensibles a la presión diferencial de los manómetros diferenciales son en su mayoría componentes elásticos. Dado que la presión diferencial y el caudal tienen una relación de raíz cuadrada, los instrumentos de visualización de flujo están equipados con dispositivos de raíz cuadrada para linealizar la escala de flujo. La mayoría de los instrumentos también están equipados con un dispositivo de acumulación de flujo para mostrar el caudal acumulado para una contabilidad económica. Este método de utilizar presión diferencial para medir el flujo tiene una larga historia y es relativamente maduro. Generalmente se usa en ocasiones más importantes en todo el mundo y representa aproximadamente el 70% de los diversos métodos de medición de flujo. Este medidor se utiliza para medir el flujo de vapor principal, agua de alimentación, agua de condensado, etc. en plantas de energía.
4. Medidor de flujo de área variable (medidor de flujo de caída de presión igual)
El flotador colocado en el canal de flujo cónico con una parte superior grande y una parte inferior pequeña se mueve debido a la fuerza del fluido que fluye de abajo hacia arriba. Cuando esta fuerza se equilibra con el "peso revelado" del flotador (el peso del propio flotador menos la flotabilidad del fluido sobre el que actúa), la trampa está en reposo. La altura del flotador en reposo se puede utilizar como medida del caudal. Dado que el área de la sección transversal del caudalímetro varía con la altura del flotador y la diferencia de presión entre las partes superior e inferior del flotador es igual cuando el flotador está estable, este tipo de caudalímetro se denomina medidor de flujo de área variable o un medidor de flujo de caída de presión constante. El instrumento típico de este tipo de caudalímetro es un caudalímetro de rotor (flotador).
5． Caudalímetro de momento
Un caudalímetro que utiliza el momento de un fluido para reflejar el caudal se llama caudalímetro de momento. Dado que el momento P del fluido que fluye es proporcional a la densidad del fluido y al cuadrado de la velocidad del flujo v, es decir, p
v2, cuando se determina la sección transversal del flujo, v es proporcional al flujo volumétrico Q, entonces p
Q2. Suponiendo que el coeficiente proporcional es A, entonces Q=A. Por lo tanto, la P medida puede reflejar el caudal Q. La mayoría de este tipo de caudalímetro utiliza componentes de detección para convertir el impulso en presión, desplazamiento o fuerza, etc., y luego mide el caudal. Los instrumentos típicos de este tipo de caudalímetro son los caudalímetros de tipo objetivo y de ala giratoria.
6. Caudalímetro de impulso
Un caudalímetro que utiliza el teorema de impulso para medir el flujo se llama caudalímetro de impulso. Se utiliza principalmente para medir el flujo de medios sólidos granulares y también se utiliza para medir el flujo de lodo cristalino. líquidos, abrasivos, etc. La medición del caudal varía desde unos pocos kilogramos hasta casi 10.000 toneladas por hora. Un instrumento típico es un caudalímetro de impulso de componente horizontal. Su principio de medición es que cuando el medio medido cae libremente desde una cierta altura h a una placa de detección con un ángulo de inclinación, se genera un impulso. El componente horizontal del impulso es proporcional al. caudal másico, por lo que medir este componente horizontal puede reflejar el caudal másico. Según el método de detección de la señal (9), este tipo de medidor de flujo se divide en tipo de detección de desplazamiento y tipo de medición directa de fuerza.
7． Caudalímetro electromagnético
El caudalímetro electromagnético se fabrica aplicando el principio de que el movimiento de un conductor en un campo magnético genera una fuerza electromotriz inducida, y la fuerza electromotriz inducida es proporcional al caudal. Mide la fuerza electromotriz. para reflejar el caudal de la tubería. Su precisión y sensibilidad de medición son altas. A menudo se utiliza en la industria para medir el flujo de agua, lodos y otros medios. El diámetro máximo de tubería que se puede medir es de hasta 2 m y la pérdida de presión es extremadamente pequeña. Sin embargo, no se pueden utilizar medios con baja conductividad, como gas, vapor, etc.
El coste de los caudalímetros electromagnéticos es relativamente alto y las señales son susceptibles a la interferencia de campos magnéticos externos, lo que afecta su amplia aplicación en la medición del caudal de tuberías industriales. Por este motivo, los productos se mejoran y actualizan constantemente y evolucionan hacia la informatización.
8． Caudalímetro ultrasónico
El caudalímetro ultrasónico está diseñado según el principio de que la velocidad de propagación de la onda ultrasónica en el medio que fluye es igual a la suma geométrica de la velocidad de flujo promedio del medio medido y la velocidad de la onda sonora. sí mismo. También refleja el caudal midiendo el caudal. Aunque el caudalímetro ultrasónico apareció recién en la década de 1970, es muy popular porque puede fabricarse en un tipo sin contacto y puede vincularse con un medidor ultrasónico de nivel de agua para medir el flujo de apertura sin causar perturbaciones o resistencia al fluido. medidor de flujo.
Los caudalímetros Doppler ultrasónicos fabricados mediante el efecto Doppler han recibido una gran atención en los últimos años y se consideran instrumentos ideales para la medición sin contacto de flujo bifásico.
9. Medidor de flujo por oscilación de fluido
El medidor de flujo por oscilación de fluido está diseñado según el principio de que el fluido oscilará cuando fluya en condiciones específicas del canal de flujo, y la frecuencia de oscilación es proporcional al caudal. Cuando la sección transversal del flujo es constante, la velocidad del flujo es proporcional al caudal volumétrico de conducción. Por lo tanto, el caudal se puede medir midiendo la frecuencia de oscilación. Este tipo de caudalímetro fue desarrollado y desarrollado en la década de 1970. Dado que tiene las ventajas de no tener piezas giratorias y tener salida digital de pulsos, es muy prometedor. Los productos típicos actualmente incluyen caudalímetros de vórtice y caudalímetros de vórtice de precesión.
10． Medidor de flujo másico
Dado que el volumen de fluido se ve afectado por parámetros como la temperatura y la presión, es necesario proporcionar los parámetros del medio cuando se utiliza el flujo volumétrico para expresar el caudal. Cuando los parámetros del medio cambian constantemente, a menudo es difícil cumplir con este requisito, lo que resulta en una distorsión del valor de visualización del instrumento. Por lo tanto, los medidores de flujo másico han sido ampliamente utilizados y valorados. Hay dos tipos de medidores de flujo másico: tipo directo y tipo indirecto. Los medidores de flujo másico directos utilizan principios directamente relacionados con el flujo másico para medir. Actualmente, los medidores de flujo másico comúnmente utilizados incluyen medidores de flujo másico calorimétricos, de momento angular, giroscópicos vibratorios, de efecto Magnus y de fuerza de Coriolis.
Los medidores de flujo másico indirectos utilizan un densímetro para multiplicar directamente el caudal volumétrico para obtener el caudal másico.
En la producción industrial moderna, los parámetros operativos como la temperatura y la presión de los fluidos de trabajo que fluyen mejoran constantemente bajo altas temperaturas y altas presiones, debido a razones como los materiales y las estructuras, la aplicación del flujo másico directo. Los medidores encuentran dificultades. Surgen dificultades y el medidor de flujo másico indirecto a menudo no es adecuado para aplicaciones prácticas porque el densímetro está limitado por el rango aplicable de humedad y presión. Por lo tanto, los medidores de flujo másico con compensación de temperatura y presión se utilizan ampliamente en la producción industrial. Puede considerarse como un medidor de flujo másico indirecto. No está equipado con un densímetro, pero utiliza la relación entre temperatura, presión y densidad. Las señales de temperatura y presión se calculan en señales de densidad a través de funciones y se obtienen multiplicando la. caudal volumétrico. Aunque en la actualidad se han puesto en práctica medidores de flujo másico con compensación de temperatura y presión, cuando los parámetros del medio medido cambian en un rango grande o rápido, será difícil o imposible compensarlos correctamente. Por lo tanto, es necesario realizar más investigaciones sobre el caudal másico aplicable. En la producción real se requieren medidores y densímetros.
Hay muchos caudalímetros basados en los principios estructurales comunes mencionados anteriormente que los caudalímetros de diversas estructuras, como varios caudalímetros de vertedero y caudalímetros de canal adecuados para la medición de flujo de canal abierto; caudalímetros de inserción para medir el flujo laminar; medidor de flujo de método adecuado para medición de flujo de dos fases, así como método láser, medidor de flujo de resonancia magnética nuclear y varios métodos de trazador y métodos de dilución para medir el flujo. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología y las necesidades de aplicaciones prácticas, seguirán surgiendo nuevos medidores de flujo y los tipos de medidores de flujo serán más completos.