SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Расходомеры малых расходов в России

Расходомеры Bronkhorst® занимают особую нишу: они разработаны для измерения и регулирования малых расходов газов и жидкости. В статье приводится обзор основных решений Bronkhorst®, представленных на российском рынке: рассмотрены характеристики расходомеров EL-FLOW и IN-FLOW, MASS-VIEW, mini CORI-FLOW, системы генерации пара CEM, приведены примеры их применения. В России расходомеры Bronkhorst® представляет компания ООО «Сигм плюс инжиниринг», имеющая свою измерительную лабораторию для калибровки и поверки этой уникальной продукции.

sigm+.jpg

ООО «Сигм плюс инжиниринг», г. Москва

На рынке в настоящий момент представлены расходомеры самых различных принципов действия от российских и зарубежных производителей, список доступных опций ограничивается только бюджетом. Однако в большинстве случаев все эти приборы рассчитаны на измерение расходов газов и жидкостей от десятков кубических метров в час. Если же необходим прибор для измерения малых расходов, например 10 мл/мин, найти его не так просто. Редко кто из производителей серийно выпускает подобные расходомеры, да и перечень возможных технологий измерения таких расходов сильно ограничен.

Казалось бы, а нужны ли такие расходы российской науке и производству? Оказывается, нужны. Подача присадок (одорантов), катализаторов в химической и нефтехимической промышленности, фармацевтика, полупроводниковое производство, газоаналитические измерения (газоанализаторы, хроматографы), пилотные и стендовые установки, применяемые для физического моделирования и отработки регламентов процессов в научных исследованиях, – вот далеко не полный список применений, требующих измерения и регулирования малых расходов газов и жидкостей с высокой точностью и воспроизводимостью.

Компания «Сигм плюс инжиниринг» занимается поставками высокоточных измерителей и регуляторов расхода и давления от голландской компании Bronkhorst® в России с 1998 года. Производитель из Нидерландов нашел свою нишу на международном рынке – малые расходы газов и жидкостей. Линейка газовых расходомеров Bronkhorst® начинается с приборов, позволяющих измерять расход 0,014 мл/мин, а жидкостных – с уникальных приборов, фиксирующих расход 5 мг/ч! Продукция Bronkhorst® внесена в Государственный реестр средств измерения РФ, а компанией «Сигм плюс инжиниринг» построена эталонная база для проведения первичных и периодических поверок.

Рассмотрим основные серии расходомеров Bronkhorst® и варианты их практического применения.

Расходомеры EL-FLOW и IN-FLOW

Наиболее популярная серия газовых расходомеров – тепловые с разделением потока EL-FLOW (лабораторное исполнение со степенью защиты IP40) и IN-FLOW (промышленное исполнение со степенью защиты IP65). Используемый принцип измерения позволяет работать с расходами, начиная от 0,014 мл/мин. При этом благодаря конструкции расходомеров можно, используя один и тот же сенсор, измерять как микрорасходы, так и расходы вплоть до 11 000 м³/ч.


Ris_1.jpg

Рис. 1.

Газовый расходомер серии EL-FLOW и схема генератора газовых смесей: 
1 – генератор газовой смеси; 2 – регулятор расхода газа; 3 – смесительная камера

Практическое применение. Динамическое приготовление поверочных и калибровочных смесей для настройки хроматографов 

Конструктивные особенности позволяют использовать расходомеры EL-FLOW и IN-FLOW для автоматического регулирования потоков практически любых технологических газов. Для настройки хроматографов необходимо обеспечить точный и стабильный (без пульсаций) расход основного (разбавляющего) и калибровочных газов (рис. 1). Тепловой измеритель массового расхода, прецизионный регулирующий клапан и ПИД-регулятор на основе микропроцессора, входящие в состав регулятора расхода EL-FLOW, позволяют создать смесь точно заданного состава.

Напыление покрытий на стекла

Пример применения промышленных расходомеров IN-FLOW – установки напыления, работающие в режиме 24 × 7 и создающие однородные по площади покрытия (рис. 2). Для такой задачи требуются расходомеры с высокой долговременной стабильностью поддержания расхода и малым временем отклика.


Ris_2.jpg

Рис. 2. Газовый расходомер серии IN-FLOW и газовая схема установки напыления

Конвертерная плавка стали

Еще один пример применения IN-FLOW – операция на металлургическом предприятии, при которой требуется обеспечить непрерывное движение расплавленного железа внутри конвертера за счет подачи азота и аргона в нескольких точках (рис. 3). В целях экономии следует ограничивать подачу газов, поддерживая ее на достаточном уровне. Расходомеры IN-FLOW стабильно работают в условиях постоянно меняющегося давления в конвертере.


Ris_3.jpg

Рис. 3. Газовый расходомер серии IN-FLOW и конвертер с газовой схемой

Расходомеры MASS-VIEW

В линейке продукции Bronkhorst® есть и интересные «классические» тепловые расходомеры, выполненные в форм-факторе поплавкового ротаметра. Речь идет о расходомерах MASS-VIEW (рис. 4). Важно отметить, что они измеряют массовый расход газа, их показания практически не зависят от давления и температуры рабочего газа в отличие от поплавковых ротаметров, измеряющих объемный расход. Конкурентная цена, высокая точность, цифровой и аналоговый интерфейсы, а также монтаж прямо на место старых поплавковых ротаметров обеспечивают стабильный интерес покупателей к этим приборам.


Ris_4.jpg

Рис. 4. Электронный ротаметр MASS-VIEW и газовая схема реактора

Практическое применение. Реакторные системы

MASS-VIEW незаменим, когда необходимо подобрать оптимальные условия для протекания реакции: расход газа на входе и выходе из реактора, давление и температуру в реакторе. Расходомеры MASS-VIEW измеряют именно массовый расход газа, что важно для подбора условий реакции. Они имеют и локальную индикацию, и цифровой интерфейс, позволяющий интегрировать прибор с автоматизированной системой управления. Встроенный регулирующий клапан дает возможность устанавливать требуемый расход.

Расходомеры mini CORI-FLOW

В настоящее время широко применяются кориолисовые расходомеры. К их бесспорным преимуществам относятся возможность непосредственного измерения массового расхода, плотности и температуры рабочей среды, высокая точность. Один и тот же расходомер может работать как с газом, так и с жидкостью. Компания Bronkhorst и здесь остается верной выбранной стратегии. Расходомеры серии mini CORI-FLOW способны измерять расход от 0,05 г/ч, то есть капля в час! В настоящий момент ведется работа над созданием кориолисового расходомера еще с меньшим диапазоном измерений: от 0,01 до 10 г/ч.

Кориолисовые расходомеры Bronk­­horst могут комплектоваться регулирующими клапанами или разнообразными насосами. В итоге получается прецизионная система дозирования, позволяющая реализовывать схему пропорционального дозирования (рис. 5).


Ris_5.jpg

Рис. 5. Кориолисовый расходомер mini CORI-FLOW с насосом и схема приготовления смеси

Практическое применение. Приготовление раствора для контактных линз 

Использование схемы пропорционального дозирования для приготовления раствора дает возможность в значительной степени оптимизировать процесс производства контактных линз. Расходомеры mini CORI-FLOW и CORI-FLOW с насосами позволяют реализовать компактный блок дозирования, точно поддерживающий соотношение очищающей жидкости и физраствора.

Расходомеры ES-FLOW

Совсем недавно продуктовая линейка расходомеров на малые расходы компании Bronkhorst пополнилась ультразвуковыми расходомерами серии ES-FLOW (рис. 6). Разработанная технология Ultrasonic Wave позволила создать уникальный сенсор. Он позволяет измерять с помощью одного прибора объемный расход жидкости в рекордно низком для ультразвуковых сенсоров диапазоне: от 4 до 1500 мл/мин. При этом расходомер обладает высокой точностью и линейностью, обеспечивает низкий перепад давления. Существенно, что показания расходомера не зависят от типа измеряемой среды, ее плотности, вязкости и температуры.


Ris_6.jpg

Рис. 6. Ультразвуковой расходомер ES-FLOW

Система генерации пара CEM

Существует ряд задач, для которых необходимо создавать пар определенной концентрации. Система смешивания и испарения CEM (Controlled Evaporation and Mixing) – современное решение для генерации пара, которое может заменить традиционные устройства барботажного типа (рис. 7). Она состоит из регулятора расхода жидкости, регулятора расхода газа и термостатируемого устройства смешения и испарения. Отличительными особенностями СЕМ являются точное дозирование жидкости и газа (массовый расход), быстрый отклик, очень стабильный поток пара.


Ris_7.jpg

Рис. 7. Система генерации пара СЕМ и схема подачи пара в реактор

Практическое применение. Водоотталкивающие ткани

Один из примеров применения системы генерации пара CEM – обработка ткани жидким кремний­органическим соединением гексаметилдисилоксан (HMDSO). Во время этой операции необходимо обеспечить точную концентрацию активного вещества в паре, стабильно поддерживать расход пара как на малых, так и на больших расходах.

Эталонная база ООО «Сигм плюс инжиниринг»

Вполне закономерно, что ограниченное количество игроков на рынке расходомеров малых расходов в России сопровождается недостатком эталонной базы для калибровки и поверки приборов. В связи с этим в 2008 году руководство компании «Сигм плюс инжиниринг» приняло решение о создании измерительной лаборатории. Теперь это одна из немногих в стране компаний, обладающих эталоном, который фиксирует минимальный расход 2 мл/мин по газу и 1 г/ч по жидкости. Верхний предел эталонов составляет 200 м³/ч по газу и 600 кг/ч по жидкости. К концу года планируется увеличение расхода по газу до 400 м³/ч. Еще одна особенность эталонов – испытание расходомеров на избыточном давлении.

Заключение

Благодаря огромному опыту, накопленному без малого за 20 лет работы с приборами Bronkhorst®, в настоящее время ООО «Сигм плюс инжиниринг» предоставляет полный спектр услуг, начиная от подбора прибора в соответствии с задачей заказчика, поставки и установки, и заканчивая полной постпродажной поддержкой, включая периодическую поверку и ремонт. Более того, открытая в 2011 году в Москве собственная сборочная линия позволила компании значительно сократить срок поставки некоторых наиболее популярных серий приборов.
Ваша задача – наше решение!


Статья опубликована в журнале "ИСУП" № 5(71)_2017

А.В. Петровский, руководитель 
отдела маркетинга,
ООО «Сигм плюс инжиниринг», г. Москва,
тел.: +7 (499) 648-1194,
e‑mail: info@massflow.ru,
сайт: massflow.ru


КОНТРОЛЛЕРЫ ВТР ДЛЯ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
Для управления системами отопления, горячего водоснабжения, подпитки, повысительными насосами
www.vogez.by