Todos os instrumentos que medem a vazão de fluidos são chamados de medidores de vazão ou medidores de vazão. A massa ou volume de um fluido que flui através de uma seção transversal de uma tubulação ou instalação por unidade de tempo é chamada de vazão.
Os medidores de vazão de gás geralmente refletem a vazão de gás por meio da medição do volume de gás.
Para implementar o projeto de serviço de medição de economia de energia, devemos aproveitar ao máximo o papel de suporte técnico da medição de vazão. A medição de gás, especialmente a medição precisa de gás caro, é utilizada na transferência de custódia, na transmissão e distribuição de redes de dutos, no gerenciamento e no monitoramento de equipamentos de gás. É um meio necessário para reduzir o consumo de energia, reduzir os custos operacionais e eliminar conflitos entre as partes envolvidas no acordo.
Os principais instrumentos de medição de vazão de gás são classificados em termos de princípio de funcionamento:
① Medidor de vazão de velocidade;
② Medidor de vazão de deslocamento positivo;
③ Medidor de vazão de pressão diferencial;
④ Medidores de vazão mássica e outras categorias.
Os medidores de vazão de velocidade incluem medidores de vazão de gás de turbina, medidores de vazão de vórtice, medidores de vazão de turbulência e medidores de vazão ultrassônicos, que se desenvolveram rapidamente nos últimos anos. Com o desenvolvimento de medidores de vazão de grandes dutos, os medidores de vazão ultrassônicos têm sido cada vez mais utilizados por suas características de ausência de partes móveis e ausência de perda de pressão. Medidores de vazão de turbina a gás são frequentemente utilizados para medir gás natural, CO2, ar, etc. O medidor de vazão de pressão diferencial e o medidor de vazão de vórtice são mais utilizados para a medição de vazão de vapor ou gás natural. Os medidores de vazão de velocidade são medidores de vazão de gás digitais com saída de corrente de 4-20 mA ou saída de pulso, display digital para mostrar a vazão instantânea e a vazão total do gás; também são compatíveis com os protocolos Modbus ou HART.
Os instrumentos de medição de vazão volumétrica incluem medidores de gás de membrana tradicionais, medidores de vazão de roda de cintura, medidores de vazão de gás úmido, etc.
O medidor de vazão de pressão diferencial com dispositivo de estrangulamento como parte de detecção é um tipo de medidor de vazão com longa história, rico em dados teóricos e práticos, e amplamente utilizado em diversas aplicações. Devido à sua estrutura simples, instalação conveniente, operação confiável, baixo custo e alta precisão, é amplamente utilizado na medição de vazão de tubulações de grande e médio diâmetro.
Os medidores de vazão mássica podem obter diretamente o fluxo de massa de gás; eles são mais utilizados na medição, detecção e controle de parâmetros do processo de produção.
O medidor de vazão de área variável ou medidor de vazão de rotor tem estrutura simples; baixa exigência de seção de tubo reto, perda de pressão constante, etc., o medidor de vazão de rotor é usado principalmente para medição de baixo fluxo de gás.
Vários tipos de medidores de vazão podem ser usados para
medir a vazão de gás , cada medidor de vazão é adequado para certas condições e ocasiões limitadas e tem suas vantagens.
Existem muitos tipos de medidores de vazão e diversas classificações. De acordo com seus diferentes princípios de funcionamento, eles podem ser divididos nas seguintes categorias:
1. Medidor de vazão de pressão diferencial
O medidor de vazão de pressão diferencial é equipado com um dispositivo especial (como placa de orifício, gargalo, etc.) na tubulação de fluxo de fluido. Quando o fluido flui, uma pressão diferencial é gerada entre as partes frontal e traseira do dispositivo, e a pressão diferencial tem uma certa relação funcional com a vazão. Ou seja, a pressão diferencial é grande, a vazão é grande; a pressão diferencial é pequena, a vazão é pequena. A vazão pode ser calculada medindo a pressão diferencial.
Os medidores de vazão de pressão diferencial são divididos em dois tipos: medidores de vazão de pressão diferencial constante e medidores de vazão de estrangulamento (ou medidores de vazão de pressão diferencial variável). O medidor de vazão de rotor pertence ao medidor de vazão de pressão diferencial constante; o medidor de vazão composto pelo dispositivo de estrangulamento e o transmissor de pressão diferencial pertence ao medidor de vazão DP. Os medidores de vazão DP normalmente utilizados incluem medidores de vazão de placa de orifício, medidores de vazão de cone em V, medidores de vazão de cunha, medidores de vazão de bico de raio longo, etc.
O medidor de vazão de pressão diferencial pode ser usado para medir gás natural, gás comprimido, biogás, gás de combustão, vapor, etc.
2. Medidor de vazão volumétrico
Os medidores de vazão de deslocamento positivo são os medidores de vazão mais precisos. Dentro do sensor do medidor de vazão de deslocamento positivo, existe um espaço que constitui um determinado volume padrão, geralmente denominado "espaço de medição" ou "câmara de medição". Esse espaço é formado pela parede interna da carcaça do medidor e pelas peças rotativas do medidor de vazão. À medida que o fluido passa pelo medidor de vazão, ele preenche continuamente a câmara de medição com um determinado volume. Como existe uma certa diferença de pressão entre a entrada e a saída do medidor de vazão, as peças rotativas do medidor de vazão giram sob a ação dessa diferença de pressão, e o fluido é transferido pela vazão. Durante esse processo, o fluido preenche o "espaço de medição" do medidor de vazão repetidamente e, em seguida, é continuamente enviado para a saída. Sob as condições de um determinado medidor de vazão, o volume do espaço de medição é determinado e empurra o pistão (ou tambor, engrenagem, diafragma, etc.) para oscilar (ou girar) para frente e para trás. Desde que o número de rotações da parte rotativa seja medido, ou seja, o número de vezes que o fluido enche a câmara de medição é acumulado pelo contador, o valor total do fluxo acumulado do volume de fluido que passa pelo medidor de vazão pode ser obtido.
O medidor de vazão PD é geralmente usado para medir o fluxo de gás de baixa pressão, é um medidor de consumo de gás.
Medidores de gás de diafragma, medidores de pistão, medidores de engrenagem, medidores de roda de cintura, medidores úmidos, etc., pertencem ao grupo dos medidores de vazão de deslocamento positivo. O medidor de vazão de deslocamento positivo tem as vantagens de ser insensível ao estado do fluxo a montante (não é necessário instalar seções de tubo reto frontal e traseiro), alta precisão de medição e alto custo-benefício, sendo utilizado principalmente para transferência de custódia, como gás e óleo.
3. Medidor de vazão de velocidade
A saída do sensor de fluxo de gás de velocidade é proporcional à vazão, e a velocidade do gás flui através da tubulação para impulsionar o rotor ou a turbina do medidor de vazão, fazendo-os girar. Quando a velocidade do gás é rápida, o número de rotações do rotor ou da turbina por unidade de tempo é maior; quando a velocidade é lenta, o número de rotações do rotor ou da turbina é menor. O número de rotações do rotor ou da turbina tem uma relação funcional relativamente estável com a vazão. A vazão do fluido pode ser obtida medindo o número de rotações do rotor ou do rotor por unidade de tempo. Esses medidores de vazão são normalmente medidores de vazão de gás digitais.
4. Medidor de vazão mássica
Medidores de vazão mássica são usados para medir a vazão mássica de gases em fluidos que fluem através de tubulações. Os medidores de vazão mássica incluem principalmente:
(1) Medidor de vazão mássica Coriolis
Este tipo de medidor de vazão utiliza a força de Coriolis gerada pelo fluido no tubo vibratório e adota o método de medição direta da força de Coriolis para obter a vazão mássica do fluido. O medidor de vazão mássica de Coriolis é normalmente utilizado para medir gases com alta densidade, alta pressão ou alta vazão. O sensor do medidor de vazão mássica de Coriolis pode ser de 1/2”, 3/4”, 1”, 2”, 3”, 4 polegadas, 6 polegadas, DN200, etc.
(2) Medidor de vazão mássica térmica
O medidor de vazão térmico define uma fonte de calor fora da parede da tubulação de fluido, utiliza a relação entre o calor e a massa do gás em fluxo e mede a variação de temperatura a montante e a jusante para obter o fluxo de massa do gás. Pode ser usado para medir nitrogênio (N2), oxigênio gasoso (O2), ar comprimido, gás natural, etc. Pode ser um medidor de vazão mássica do tipo em linha ou um medidor de vazão mássica do tipo de inserção para medição de vazão de gás em grandes tubulações ou dutos. A unidade de vazão é Nm3/h ou SCFH.
(3) Medidor de vazão mássica de impulso
Este tipo de medidor de vazão usa a força gerada pelo impulso do fluido material caindo a uma determinada altura e adota o método de medição de força direta para obter o fluxo de massa do fluido.
Os medidores de vazão mássica podem obter a vazão mássica diretamente e são utilizados principalmente na medição de parâmetros de processos de produção, detecção e controle de processos. Geralmente, os medidores de vazão mássica de gás baseiam-se principalmente em medidores de vazão mássica calorimétricos.
Temos muitas opções de dispositivos para medição de vazão de gás. Cada tipo de medidor de vazão de gás tem suas próprias vantagens e desvantagens. O medidor de vazão de velocidade possui uma estrutura simples, tamanho compacto e baixo custo, mas a precisão é baixa ao medir pequenas vazões. Mesmo que o impulsor (ou turbina) não gire, é fácil causar um "medidor morto". O medidor de vazão DP é mais adequado para a medição de fluidos de alta pressão. Possui alto desempenho e é fácil de produzir em grandes quantidades, mas é difícil de usar para fluidos com diâmetro e vazão pequenos, e a precisão não é muito boa. Os medidores de vazão de deslocamento positivo possuem alta precisão, mas são grandes em tamanho, exigem altos requisitos técnicos para testes de montagem e requisitos rigorosos nas condições do ambiente de teste.
