Тепловые реле потока жидкости

Тепловые датчики потока жидкости предназначены для контроля потока различных видов жидких продуктов и работают на базе принципа рассеивания тепла.

Виды тепловых датчиков потока и их модификации

В современной промышленности применяются два основных вида тепловых расходомеров: калориметрические и термоанемометрические реле потока. Основное различие датчиков заключается в принципе работы и конструктивных особенностях. Модельный ряд термоанемометрических реле потока жидкости представлен различными вариантами, отличающимися размерами и материалами устройства, температурной совместимостью и другими характеристиками.

Модель	Диапазон измерения	Рабочая температура	Рабочее давление	Выход	Класс защиты
SP200	1…150см/с для воды 3…300см/с для масла/нефти	-20…+80°C	<100 бар	Реле 1А / 30В DC, 0,3А / 125В AC	IP67
SP201	1…150см/с для воды 3…300см/с для масла/нефти	-20…+80°C	<100 бар	Реле 1А / 30В DC, 0,3А / 125В AC	IP67
SP202	1…150см/с для воды 3…300см/с для масла/нефти	-20…+120°C	<100 бар	Реле 1А / 30В DC, 0,3А / 125В AC	IP67
SP210	1…150см/с для воды 3…300см/с для масла/нефти	-20…+80°C	<100 бар	Реле 5А / 250В AC	IP67
SP220	1…150см/с для воды 3…300см/с для масла/нефти	-20…+80°C	<100 бар	Реле 1А / 30В DC, 0,3А/125В AC	IP65
MFM500	1…150см/с для воды 3…300см/с для масла/нефти	-20…+80°C	<100 бар	Реле 3А 250В AC / 30В DC	IP67
EMA FL33	3…300см/с для жидкостей 200…3000см/с для газов	-25…+95°C	<300 бар	NPN NO/NC; PNP NO/NC	IP69K
EMA FL60/62	3…300см/с для жидкостей 200…3000см/с для газов	-25…+80°C	<300 бар	NPN 2x0,4 А, 24В DC; PNP 2x0,4 А, 24В DC	IP68
EMA FL63	3…300см/с для жидкостей 200…3000см/с для газов	-25…+95°C	<300 бар	NPN NO/NC; PNP NO/NC	IP68
EMA FL64	3…300см/с для жидкостей 200…3000см/с для газов	-25…+95°C	<300 бар	PNP NO/NC, NPN NO/NC, реле NO/NC	IP68
TDFS	15…300 см/с	-15…+85°C	<35 бар	1 НО NPN, 1 НЗ NPN	IP65
TSP	1,2…91 см/с	-40…+70°C	<10 бар	реле SPDT 10А/250В AC	IP65
TDS	1,2…305 см/с	0…+60°C	<10 бар	реле SPDT 1А при 60В AC/DC	IP65
FTS	до 40 см/с	-20…+80°C	<10 бар	PNP НО	IP67
FMS	1…150 см/с	-20…+80°C	<30 бар	1 NC PNP, 1 NO PNP	IP65

Область применения реле потока термоанемометрического и калориметрического типа

Благодаря разнообразию моделей и широким возможностям тепловые датчики потока жидкости и газа применяются в различных промышленных отраслях:

системы водоснабжения, водоотведения, канализации,
системы отопления и охлаждения,
топливно-энергетический комплекс, энергетическая отрасль,
нефтегазовая сфера,
сельское хозяйство,
пищевая промышленность и многие другие.

В основном термоанемометрические реле потока рассчитаны на работу с жидкими продуктами. Калориметрические датчики потока одинаково эффективны для работы с газами и жидкостями. Тепловые датчики могут использоваться в системах подачи жидкости, газа, очистных сооружениях, системах полива, охладительных установках, газопроводах и многих других.

Термоанемометрические реле потока рассчитаны на работу с неагрессивными жидкостями и с водой. Некоторые модели предусматривают возможность работы с опасными продуктами при условии изоляции нагревательного элемента от контролируемого вещества. Возможность применения калориметрических датчиков для работы с агрессивными веществами или пищевыми продуктами зависит от материала измерительного элемента.

Назначение тепловых датчиков потока термоанемометрического и калориметрического типа

Реле потока жидкости термоанемометрического типа позволяют решать различные задачи:

контроль появления и остановки потока в трубе,
предотвращение «сухого хода» оборудования,
контроль подачи рабочей жидкости в системе,
контроль наличия хладагента в охлаждающих установках,
подсчет скорости потока жидкости,
контроль прохождения жидкости или газа в трубопроводе,
автоматизация процессов управления системами подачи и откачки жидкости,
учет расхода контролируемого вещества и многие другие.

Преимущества выбора термоанемометрических датчиков потока

Тепловые датчики потока жидкости, работающие на базе термоанемометрического или калориметрического метода, имеют ряд преимуществ перед другими устройствами измерения расхода:

высокая чувствительность,
простая конструкция прибора,
отсутствие подвижных элементов,
простой монтаж в любой точке трубы, как горизонтально, так и вертикально,
возможность работы с трубопроводами большого диаметра,
возможность определения направления потока,
долгий срок службы прибора при правильном уходе.

Калориметрические датчики отличаются более высокой чувствительностью при работе со слабыми потоками, термоанемометрические датчики применяется в основном для более сильных потоков.

Ограничения в работе с калориметрическими и термоанемометрическими реле потока жидкости

Тепловые реле потока требуют тщательной настройки приборов для работы в конкретных условиях. При настройке необходимо учитывать вид контролируемого вещества – жидкости или газа, его теплопроводность, материалы чувствительного элемента датчика, размеры трубы и другие показатели. Учет всех характеристик при настройке влияет на точность конечного результата измерений.

Калориметрические и термоанемометрические датчики потока имеют общие ограничения в применении:

снижение чувствительности при значительном возрастании скорости потока,
более высокая стоимость приборов,
повышенное энергопотребление, связанное с необходимостью постоянного поддержания заданной температуры нагревателя,
необходимость поддержания чистоты чувствительного элемента датчика,
возможность работы только в потоках с постоянными теплофизическими характеристиками.

В случае необходимости работы с постоянно изменяемой скоростью потока жидкости рекомендуется выбирать другие виды датчиков, например, лопастное реле потока. Кроме того, калориметрические реле отличаются более долгим временем срабатывания по сравнению с термоанемометрическими датчиками потока.

Принцип работы тепловых датчиков потока жидкости

Термоанемометрические реле потока жидкости определяют скорость потока по скорости остывания нагревательного элемента. Для этого чувствительный элемент датчика включает в себя нагреватель со встроенным датчиком температуры и отдельный термодатчик для измерения температуры контролируемого вещества. В стандартном положении при отсутствии потока в трубе нагреватель прибора поддерживает заданную температуру. Появление потока ведет к отдаче тепла нагревателя и снижению его температуры, что фиксируется встроенным в него датчиком температуры. Внешний датчик регистрирует повышение температуры контролируемого вещества. При этом скорость изменения температур нагревателя и среды зависит от характеристик жидкости, параметров трубопровода, скорости потока и общего уровня расхода. Соответственно этому скорость потока вычисляется по скорости теплообмена, исходя из заданных размеров трубы и свойств вещества.

В качестве внешнего датчика температуры в термоанемометрических реле потока для измерения температуры жидкости используются термометры сопротивления.

Принцип работы калориметрических датчиков потока жидкости и газа базируется на изменении температуры вокруг сенсора при появлении потока. Для этого в чувствительный элемент датчика встроены нагревательный элемент и несколько термочувствительных резисторов по разным сторонам нагревателя. При появлении потока нагреватель начинает отдавать тепло контролируемой среде. В результате образуется разность температур выше и ниже по течению вещества относительно нагревателя, что фиксируется термочувствительными элементами. Скорость потока определяется по этой разнице и скорости изменения температур.

Термоанемометрические датчики применяются в основном для контроля потоков с высокой скоростью, калориметрический датчик способен реагировать даже на слабые потоки контролируемого продукта.