Visão geral

O medidor inteligente de fluxo por vórtice giratório é um novo tipo de medidor de vazão de gás desenvolvido e fabricado por nossa empresa. Este medidor integra em um só dispositivo as funções de medição de vazão, temperatura e pressão, além de realizar compensações automáticas de temperatura, pressão e fator de compressibilidade. É o instrumento ideal para a medição de gases em setores como petróleo, químico, energia elétrica e metalurgia.

Características do produto

1. Sem componentes mecânicos móveis, não é facilmente corroído, é estável e confiável, tem longa vida útil e não requer manutenção especial para operação a longo prazo;

2. Utiliza um chip de computador de 16 bits, com alta integração, tamanho compacto, excelente desempenho e funcionalidade ampla em todo o aparelho;

3. O medidor de fluxo inteligente integra numa única unidade uma sonda de fluxo, um microprocessador, sensores de pressão e temperatura, adotando uma configuração embutida que torna a estrutura mais compacta. Ele pode medir diretamente o fluxo, a pressão e a temperatura do fluido, além de realizar automaticamente, em tempo real, o acompanhamento e a correção dos fatores de compensação e compressibilidade.

4. A utilização de tecnologia de dupla detecção pode efetivamente aumentar a intensidade do sinal de detecção e suprimir as interferências causadas pela vibração das tubulações;

5. Utiliza tecnologia inteligente avançada de resistência a terremotos desenvolvida nacionalmente, que efetivamente suprime os sinais de interferência causados por vibrações e flutuações de pressão;

6. Utiliza um display de matriz de pontos em caracteres chineses, com grande número de dígitos, leitura intuitiva e conveniente, podendo exibir diretamente a vazão volumétrica em condições de operação, a vazão volumétrica em condições padrão, o volume total, bem como parâmetros como pressão e temperatura do meio;

7. Utiliza tecnologia EEPROM, permitindo uma configuração de parâmetros conveniente, com salvamento permanente e capacidade de armazenar dados históricos por até um ano;

8. O conversor pode emitir pulsos de frequência e sinais analógicos de 4 a 20 mA, além de possuir uma interface RS485 que permite conexão direta com microcomputadores, com distância de transmissão de até 1,2 km.

9. Saída de alarme para múltiplos parâmetros físicos, podendo o usuário selecionar qualquer um deles;

10. O cabeçote do medidor de fluxo pode ser girado em 360 graus, sendo simples e conveniente para instalação e uso;

11. Os sinais de pressão e temperatura são fornecidos por meio de sensores, com alta capacidade de intercambialidade;

12. O consumo de energia do aparelho inteiro é baixo; pode ser alimentado pela bateria interna ou por uma fonte de alimentação externa.

Uso principal

O medidor inteligente de fluxo de vórtice giratório pode ser amplamente utilizado em setores como petróleo, química, energia elétrica, metalurgia e abastecimento urbano de gás para medir o fluxo de diversos tipos de gases. Atualmente, é um produto especializado para medição e contabilização comercial de gás natural em campos petrolíferos e redes urbanas de distribuição e transporte de gás.

Estrutura e Princípio de Funcionamento

Estrutura do medidor de fluxo

O medidor de fluxo é composto pelos seguintes sete componentes básicos (Figura 1):

1. Corpo gerador de vórtices

Feito de liga de alumínio, com pás helicoidais dispostas em um determinado ângulo, ele é fixado na parte dianteira do trecho contracionado da carcaça, forçando o fluido a gerar um fluxo vórtice intenso.

2. Carcaça

Possui flanges integrados e canais de fluido com uma forma específica; dependendo da pressão de operação, o material da carcaça pode ser liga de alumínio fundido ou aço inoxidável.

3. Calculador integrado para medidor de fluxo inteligente (princípio mostrado na Figura 3)

É composto por canais analógicos para detecção de temperatura e pressão, canais digitais para detecção de vazão, uma unidade microprocessada, circuitos de acionamento de LCD e outros circuitos auxiliares, além de contar com uma interface de saída de sinal externa.

4. Sensor de temperatura

Utilizando um termorresistor de platina Pt100 como elemento sensível à temperatura, dentro de uma determinada faixa de temperatura, o valor da resistência está diretamente relacionado à temperatura.

5. Sensor de pressão

Utilizando como elemento sensível um circuito em ponte de silício difundido do tipo piezoresistivo, as resistências dos braços da ponte sofrem variações esperadas sob a ação de pressão externa. Assim, sob a ação de uma corrente de excitação determinada, a diferença de potencial entre seus dois terminais de saída é diretamente proporcional à pressão externa.

6. Sensor de cristal piezoelétrico

Instalado na garganta, próximo ao trecho de expansão da carcaça, ele pode detectar o sinal de frequência da precessão do vórtice.

7. Racemizador

Fixado no trecho de saída da carcaça, sua função é eliminar os fluxos vórtices para reduzir o impacto sobre o desempenho dos instrumentos a jusante.

Princípio de funcionamento

A seção de fluxo do sensor de vazão apresenta um perfil semelhante ao da tubulação de Venturi (Figura 2). Na lateral de entrada, é instalada uma série de pás defletoras em forma helicoidal. Quando o fluido entra no sensor de vazão, essas pás defletoras forçam o fluido a gerar um fluxo vórtice intenso. Ao atingir a seção de difusão, o fluxo vórtice sofre a ação de refluxo, iniciando uma rotação secundária e criando um fenômeno de precessão vórtice em forma de giroscópio. A frequência dessa precessão é diretamente proporcional à magnitude do fluxo e não é afetada pelas propriedades físicas nem pela densidade do fluido. O elemento sensor, ao medir a frequência de precessão rotacional secundária do fluido, consegue obter uma boa linearidade em uma ampla faixa de vazão. O sinal, após ser amplificado por um pré-amplificador, filtrado e modulado, é convertido em um sinal pulsado proporcional à velocidade do fluxo. Em seguida, esse sinal, juntamente com outros sinais de detecção como temperatura e pressão, é enviado a um microprocessador para processamento integrado. Por fim, os resultados da medição (vazão instantânea, vazão acumulada, bem como dados de temperatura e pressão) são exibidos na tela LCD.

Figura 2

Parâmetros técnicos e funções principais

Especificações, parâmetros básicos e indicadores de desempenho dos medidores de fluxo

Indicadores de desempenho elétrico

Fonte de alimentação de trabalho:

A. Fonte externa: +24VDC ±15%, ondulação <5%, adequada para saídas de 4 a 20mA, saída de pulsos, saída de alarme, RS-485, etc.;

B. Fonte de alimentação interna: 1 conjunto de bateria de lítio de 3,6 V (ER26500); quando a tensão cai abaixo de 3,0 V, é acionado um indicador de baixa tensão.

Consumo de energia do aparelho inteiro:

A. Fonte de alimentação externa: <2W;

B. Fonte de alimentação interna: consumo médio de 1 mW, com duração contínua superior a dois anos.

Modo de saída de pulso:

A. Sinal de pulso de condição operacional: o sinal de pulso de condição operacional detectado pelo sensor de vazão é isolado e amplificado diretamente por um optoacoplador, com nível alto ≥ 20 V e nível baixo ≤ 1 V;

B. Sinal de pulso de calibração, compatível com o controlador de válvula do cartão IC, com amplitude em nível alto ≥ 2,8 V e amplitude em nível baixo ≤ 0,2 V. A quantidade volumétrica representada por cada pulso pode ser ajustada dentro da faixa de 0,001 m³ a 100 m³. Ao selecionar esse valor, é essencial observar que a frequência do sinal de pulso de calibração deve ser ≤ 900 Hz.

C. O sinal de pulso de calibração é isolado e amplificado por um optoacoplador, com nível alto ≥ 20 V e nível baixo ≤ 1 V.

Comunicação RS-485 (isolamento óptico-elétrico), que permite as seguintes funcionalidades: Utilizando a interface RS-485, o dispositivo pode ser conectado diretamente ao computador superior ou a um medidor secundário, transmitindo remotamente a temperatura e a pressão do meio de medição, bem como a vazão volumétrica padrão e o volume total padrão corrigidos por temperatura e pressão. O sinal de corrente padrão de 4 a 20 mA (isolamento óptico-elétrico) é proporcional à vazão volumétrica padrão, sendo 4 mA correspondente a 0 m³/h e 20 mA correspondente à vazão volumétrica padrão máxima (valor que pode ser configurado no menu principal). Formato: dois fios ou três fios; o medidor de vazão reconhece automaticamente o módulo de corrente inserido e emite os dados corretamente.

Saída do sinal de controle:

A. Sinal de alarme de limite inferior (LP): isolamento óptico, alarme em níveis alto e baixo; o nível de alarme é ajustável; tensão de operação: +12V a +24V; corrente máxima de carga: 50mA.

B. Sinal de alarme de limite superior (UP): Isolamento óptico, alarme em níveis alto e baixo; o nível de alarme é ajustável; tensão de operação: +12V a +24V; corrente máxima de carga: 50mA.

C. Saída de alarme para fechamento de válvula (terminal BC, utilizado com controlador de cartão IC): saída de circuito de porta lógica; em estado normal, a saída é nível baixo com amplitude ≤ 0,2 V; em estado de alarme, a saída é nível alto com amplitude ≥ 2,8 V, e a resistência de carga ≥ 100 kΩ.

D. Saída de alarme de baixa tensão da bateria (terminal BL, utilizado pelo controlador de cartão IC): saída de circuito lógico; em estado normal, a saída é nível baixo com amplitude ≤ 0,2 V; em estado de alarme, a saída é nível alto com amplitude ≥ 2,8 V, e a resistência de carga ≥ 100 kΩ.

Seleção e instalação

Seleção do medidor de fluxo

Durante o processo de seleção, é importante seguir dois princípios: primeiro, garantir a segurança da produção; segundo, assegurar a precisão de uso. Para isso, é essencial definir três parâmetros de seleção: as vazões máxima, mínima e típica, tanto a curto quanto a longo prazo (principalmente para determinar o diâmetro nominal do instrumento); a pressão de projeto do meio a ser medido (principalmente para selecionar a classe de pressão nominal do instrumento); e a pressão de operação real (principalmente para determinar a classe de pressão do sensor de pressão do instrumento).

a. Quando a vazão medida for conhecida como vazão volumétrica em condições operacionais, pode-se selecionar diretamente o diâmetro nominal adequado com base na faixa de vazão indicada na tabela;

b. Quando a vazão medida for conhecida como vazão volumétrica nas condições padrão, deve-se primeiro converter a vazão volumétrica nas condições padrão QN em vazão volumétrica nas condições de operação Qv, e então selecionar o diâmetro nominal correspondente conforme a faixa de vazão indicada na tabela de parâmetros técnicos.

c. Quando ambos os medidores de vazão de diferentes diâmetros puderem cobrir tanto a vazão volumétrica mínima quanto a máxima, dentro dos limites aceitáveis de perda de pressão, deve-se optar, sempre que possível, pelo diâmetro menor;

d. Não permita que a vazão mínima real Qmin seja inferior ao limite inferior de vazão do medidor de diâmetro nominal selecionado;

e. Quando houver requisitos especiais quanto à faixa de vazão e à pressão nominal, o pedido poderá ser feito mediante acordo.

A fórmula de cálculo para a seleção é a seguinte:

Nesta expressão: T, P e Pa têm os mesmos significados mencionados acima; Q representa a vazão volumétrica, e Qn representa a vazão volumétrica padrão. Os valores de Z/Zn estão listados na Tabela 2. Devido ao grande passo de cálculo, os dados da tabela têm caráter meramente indicativo. Os dados da tabela foram calculados considerando uma densidade relativa real do gás natural de Gr = 0,600 e frações molares iguais a 0,00 tanto para o nitrogênio quanto para o dióxido de carbono. Quando a pressão do meio for inferior a 0,1 MPa, é possível estimar Z/Zn = 1.

Exibição de fábrica

Espetáculo de Honra

Estilo de exposição