Высокоточные кориолисовые расходомеры и плотномеры серии ELITE Micro Motion

Описание расходомеров и плотномеров серии Micro Motion ELITE

Непревзойденные в измерении расхода и плотности жидкостей, газов и многофазовых потоков кориолисовые расходомеры ELITE созданы для точного, воспроизводимого измерения расхода даже в самых сложных условиях эксплуатации и областях применения.

Micro Motion cерия ELITE включает:

Кроме высокой точности и повторяемости результатов измерений, сенсоры кориолисовых расходомеров характеризуются низкой стоимостью эксплуатации. Сенсоры не накладывают особых требований по монтажу, не требуют прямолинейных участков или специального оборудования для формирования потока, в них нет движущихся деталей. Использование сенсоров Micro Motion позволяет почувствовать все преимущества оборудования, которое совсем или почти не требует технического обслуживания.

Беспроводные решения Smart Wireless дают возможность организовать беспроводную передачу различных параметров, включая удаленный доступ к настройке и результатам расширенной диагностики расходомера — Smart Meter Verification. Для беспроводной передачи данных используется THUM-адаптер, который преобразует проводной сигнал HART в беспроводный WirelessHART.

Особенности и преимущества

Высочайшая производительность в реальных условиях

• Превосходные эксплуатационные характеристики изделий серии ELITE при измерении плотности, а также массового и объемного расхода жидкостей
• Лучшее в своем классе измерение массового расхода газа
• Надежное измерение двухфазного потока для наиболее сложных условий применения
• Конструкция предназначена для минимизации воздействия технологического процесса, монтажных условий и окружающей среды

Лучшее решение для практических задач

• Масштабируемая платформа для обеспечения широкого диапазона типоразмеров трубопроводов и задач, включая применение в пищевой и фармацевтической промышленности, в криогенных системах и системах высокого давления и высокой температуры
• Доступно с широчайшим диапазоном вариантов связи и подключений

Высочайшая достоверность измерений

• Диагностика Smart Meter Verification™ обеспечивает всестороннюю отслеживаемую проверку калибровки в непрерывном режиме или по нажатию кнопки
• Отвечающие требованиям стандартов ISO/МЭК 17025 калибровочные установки мирового уровня позволяют выпускать приборы с минимальной в своем классе неопределенностью ±0,014%
• Конструкция сенсора устраняет необходимость в полевой калибровке нуля

Непревзойденные решения по измерению расхода, отвечающие уникальным требованиям вашего применения

• Благодаря широкому выбору вариантов конструкции измерительных трубок и рабочего диапазона приборов обеспечивается идеальное соответствие условиям измерения расхода и возможность подобрать прибор, наиболее полно отвечающий требованиям конкретных условий эксплуатации
• Максимальный уровень рабочих характеристик дренируемой конструкции позволяет применять приборы в различных отраслях с жестким законодательным регулированием
• Масштабируемая платформа, предназначенная для применения в различных системах для пищевой и фармацевтической промышленности, в криогенных системах и системах высокой температуры или высокого давления Smart Meter Verification™: расширенная диагностика всей системы
• Включена в стандартную комплектацию; предусмотрена возможность лицензирования функции обнаружения диапазона расхода и другой расширенной диагностики работоспособности расходомера
• Имеется возможность планирования комплексного тестирования, которое может быть запущено как на месте установки, так и из помещения операторской, обеспечивает уверенность в исправной работе и высоком уровне рабочих характеристик измерительных приборов
• Проверка соответствия характеристик расходомера тем, которые были у прибора при установке, менее чем за 90 секунд
• Экономит значительные средства, снижая трудовые затраты и увеличивая интервалы или совсем устраняя необходимость в периодической калибровке и прерывании технологического процесса

Лучшие в отрасли технологии позволяют полностью раскрыть потенциал производства

• Широчайший выбор преобразователей и вариантов монтажа для максимальной совместимости с существующими системами
• Превосходные калибровочные стенды, соответствующие требованиям ISO-IEC 17025, позволяют достигать непревзойденной точности измерений с минимальной неопределенностью в ±0,014%
• Лучший в отрасли выбор протоколов обмена данными, включая Smart Wireless
• Использование полностью многопараметрической технологии позволяет осуществлять одновременное измерение технологических параметров расхода, плотности и температуры
• Широчайший выбор аттестационных и разрешительных документов для разных стран по безопасности и для коммерческого учета.
  Непревзойденные характеристики при измерении параметров двухфазных потоков
• Применение кориолисовых сенсоров, работающих с минимальной частотой, обеспечивает вибрацию двухфазной среды вместе с трубкой, благодаря чему резко снижается уровень неопределенности, возникающей по причине присутствия в среде жидкости при измерении расхода газов и увлеченного газа или воздуха при измерении расхода жидкостей
• Не имеющая аналогов технология MVD цифровой обработки сигнала (DSP) позволяет добиться минимального времени отклика и максимальной частоты обновления показаний для точного измерения параметров при дозировании и измерении двухфазных потоков
• Расширенные опции программного обеспечения для улучшенной долгосрочной регистрации концентрации, чистой нефти и/или объемной доли газа (GVF) при условиях двухфазного потока

Области применения

• Нефтегазовая промышленность
• Химическая промышленность
• Переработка нефти
• Энергетика
• Морское применение
• Пищевая промышленность

Технические характеристики Micro Motion серии ELITE

• Погрешность измерений может изменяться в зависимости от массового расхода и не зависит от рабочей температуры, давления и состава среды. Тем не менее, величина перепада давления на сенсоре зависит от рабочей температуры, давления и состава среды.
• Технические характеристики и возможности приборов зависят от конкретной модели. Некоторые модели предлагаются в ограниченном количестве вариантов исполнения.
• Все измерительные приборы с кодом CMF в обозначении (CMF, CMFHC, CMFS) относятся к семейству измерительных приборов ELITE и поэтому имеют такие же функции и характеристики, как и другие измерительные приборы семейства ELITE, если не указано иное.
• Буква в конце кода базовой модели (например, CMF100M) соответствует материалу деталей, контактирующих с рабочей средой, и (или) условиям эксплуатации: M = нержавеющая сталь 316L, L = нержавеющая сталь 304L, H = никелевый сплав C22, P = высокое давление, A = высокотемпературная нержавеющая сталь 316L, B = высокотемпературный никелевый сплав C22, Y = супердуплексная сталь (UNS S32750).

Принцип работы

Принцип действия кориолисового массового расходомера построен на использовании силы Кориолиса, возникающей при колебаниях расходомерных трубок, через которые проходит измеряемая среда. Несмотря на то, что колебания не являются строго круговыми, они образуют вращающуюся систему координат, в которой действует сила Кориолиса. Несмотря на то, что конкретные способы реализации описанного принципа различны и зависят от конструкции расходомера, сенсоры приборовобеспечивают отслеживание и анализ изменений частоты, сдвига фазы и амплитуды колебаний расходомерных трубок. Величина наблюдаемых изменений находится в зависимости от массового расхода и плотности среды.

Измерение массового и объемного расхода

Задающая катушка вызывает колебания измерительных трубок по синусоидальному закону. При отсутствии расхода трубки вибрируют в одной фазе друг с другом. При наличии потока среды возникает кориолисовая сила, которая скручивает трубки и вызывает сдвиг фазы При этом измеряется разность времени между двумя волнами, прямо пропорциональная величине массового расхода. Объемный расход рассчитывается на основе измерения массового расхода и плотности.

Измерение плотности

Измерительные трубки вибрируют с собственной частотой. Изменение массы жидкости, содержащейся внутри трубок, приводит к соответствующему изменению частоты колебаний. Изменение частоты колебания трубок используется для расчета плотности.

Измерение температуры

Температура — измеряемая переменная, которая представляет собой выходной сигнал. Также температура температура используется для внутренней компенсации влияния температуры на модуль Юнга

Эксплуатационные характеристики Micro Motion ELITE

Опорные условия эксплуатации

Рабочие условия измерительных приборов указаны для следующих условий:

• Вода при температуре от 20 °C до 25 °C и давлении от 1,000 barg до 2,00 barg
• Воздух и природный газ при температуре от 20 °C до 25 °C и давлении от 34 barg до 100 barg
• Точность измерений проверяется с использованием наиболее распространенных в отрасли аттестованных калибровочных стандартов согласно ISO 17025/IEC 17025
• Диапазон плотности до 5.000 kg/м³ для всех моделей

Погрешность и повторяемость
Погрешность и повторяемость измерений для жидкостей и суспензий

⁽¹⁾Доступно не на всех моделях
⁽²⁾При использовании в криогенных системах с температурой технологических процессов ниже -100,0 °C погрешность измерения массового расхода жидкостей составляет ±0,35% расхода, линейность измерения массового расхода составляет ±0,05% расхода, а спецификации погрешности при измерении плотности неприменимы.
⁽³⁾Указанное значение погрешности при измерении расхода учитывает суммарное влияние повторяемости, линейности, гистерезиса, ориентации и прочих нелинейных характеристик.
⁽⁴⁾Погрешность при измерении плотности для сенсоров CMFS007, CMFS010 и CMFS015 в стандартном исполнении составляет ±2 kg/м³.

Погрешность при измерении плотности для сенсоров CMFS010 и CMFS015 в исполнении Premium составляет ±0,5 kg/м³.
Погрешность и повторяемость при измерении параметров газов

⁽¹⁾Указанное значение погрешности при измерении расхода учитывает суммарное влияние повторяемости, линейности, гистерезиса,
ориентации и прочих нелинейных характеристик.
⁽²⁾Калибровку газа в газовых лабораториях сторонних производителей заказчик может произвести после доставки измерительного устройства либо запросить в рамках согласования ценового предложения. Спецификации PWL и калибровки газа отражают результаты линеаризации по состоянию НЕПОСРЕДСТВЕННО ПОСЛЕ ПОВЕРКИ по отношению к эталонным стандартам газовой лаборатории. Фактические результаты могут варьироваться в зависимости от неопределенности и стабильности применяемых эталонных стандартов газовой лаборатории.

Погрешность и повторяемость при измерении температуры

⁽¹⁾Доступно не на всех моделях

Расход жидкости

Номинальный расход

Micro Motion употребляет термин номинальный расход. Номинальный расход — расход, при котором вода при нормальных условиях вызывает на измерительном устройстве падение давления около 1,000 barg.

Массовый расход для моделей из нержавеющей стали: 304L (L), 316L (M/A) и супердуплексной стали (Y)

Массовый расход для моделей из никелевого сплава C22 (H/B) и моделей на высокое давление (P)

Объемный расход для моделей из нержавеющей стали: 304L (L), 316L (M/A) и супердуплексной стали (Y)

Объемный расход для моделей из никелевого сплава C22 (H/B) и моделей на высокое давление (P)

Расходы газа

При выборе сенсора для измерения газа падение давления на сенсоре и его динамический диапазон зависят от рабочей температуры, давления и состава газовой смеси.  Для определения общих рекомендаций по номинальному и максимальному массовому расходу газа используйте следующее уравнение:

m_(газ) = %М * ρ_(газ) * VOS * ¹/₄π * D² * 2 (для сенсоров двухтрубчатой конструкции)

m_(газ)— Массовый расход газа
%M- Для расчета типового номинального расхода используйте число Маха «0,2»; для расчета максимального рекомендованного расхода используйте число Маха «0,3». Если число Маха превышает 0,3, большинство потоков газа становятся сжимаемыми и падение давления может значительно возрасти, независимо от измерительного устройства.
ρ_(газ) — Плотность газа при рабочих условиях
VOS — Скорость звука измеренного газа
D — Внутренний диаметр измерительной трубки
Примечание: Максимальный расход газа ни в коем случае не может превышать максимальный расход жидкости. Применимым следует
считать меньшее из двух значений.

Пример расчета
Ниже следует пример расчета максимального рекомендованного массового расхода газа для CMF300M, измеряющего природный газ с молекулярной массой 19,5 при 16 °C и 34,47 barg:
m_(газ) = 0,3 * 24(кг/м³) * 430(м/с) * ¹/₄π * 0,0447м² * 2
m_(газ) = 34,988 кг/ч; максимальный рекомендуемый расход для CMF300M с природным газом при заданных условиях
%M — 0,3 (используется для расчета максимального рекомендованного расхода)
Плотность газа — 24 кг/м3
VOS_{(прир. газ)} — 430 м/с (скорость звука природного газа при заданных условиях)
Внутренний диаметр трубки CMF300M 44,7 мм

Стабильность нуля

Стабильность нуля используется в случаях, когда величина расхода приближается к нижней границе диапазона измерения расхода, при которой погрешность прибора начинает отклоняться от указанных значений, как описано в разделе о динамическом диапазоне. При работе с расходом, при котором погрешность расходомера начинает отклоняться от указанных значений, погрешность определяется по следующей формуле: погрешность = (стабильность нуля / расход) х 100%. Аналогичное влияние условия низкого расхода оказывают на повторяемость измерений.

Динамический диапазон
На приведенном ниже графике и в таблице далее представлен пример характеристик измерения в различных условиях потока. При величине расхода, требующей большого динамического диапазона (свыше 30:1), характеристики измерения начинают определяться стабильностью нуля (в зависимости от условий потока и модели измерительного устройства).

Образец падения точности и давления по диапазону измерения расхода

Стабильность нуля для моделей из нержавеющей стали: 316L (M)

Стабильность нуля для моделей из нержавеющей стали: 304L (L), 316L (A) и супердуплексной стали (Y)

Стабильность нуля для моделей из никелевого сплава C22 (H/B)

Стабильность нуля для моделей высокого давления (P)

Номинальное давление рабочей среды

Максимальное рабочее давление сенсора соответствует максимальному давлению, которое выдерживает сенсор. Тип технологического соединения, а также температура окружающей среды и технологической жидкости могут снижать значение этого параметра. Некоторые модели сенсоров также отвечают нормам проектирования трубопроводов ASME® B31.1, как указано в таблице вместе с максимальным давлением. Сенсоры с технологическими соединениями JIS не соответствуют нормам проектирования трубопроводов ASME B31.1.

Максимальное рабочее давление сенсора для моделей из нержавеющей стали: 304L (L) и 316L (M/A)

Максимальное рабочее давление сенсора для моделей из никелевого сплава C22 (H/B)

Максимальное рабочее давление сенсора для моделей высокого давления (P)

Максимальное рабочее давление сенсора для моделей из супердуплексной стали (Y)

Давление корпуса
Давление корпуса для моделей CMF

(1) На основе международных стандартов B31.3.
(2) Значения не применимы для высокотемпературных моделей (коды базовых моделей A и B)

Давление корпуса для моделей CMFS

(1) Максимальное давление корпуса определяется с использованием коэффициента запаса прочности 4 по отношению к давлению разрыва.

Рабочие условия: окружающая среда

Пределы вибрации
Отвечает требованиям IEC 60068-2-6, устойчив к колебаниям, от 5 до 2000 Гц до 1,0 g.
Предельные значения температуры
Допустимые для расходомеров эксплуатационные диапазоны температур окружающей и технологической среды показаны на графиках предельных температур. При выборе варианта электронного интерфейса графики предельных температур следует использовать только в качестве общего руководства.

Предельные значения температуры окружающей среды и технологического процесса для CMFS007, CMFS025–CMFS150

Предельные значения температуры окружающей среды и технологического процесса для CMF***M/L/H/P (кроме криогенных модификаций, поставляемых по специальному заказу) и CMFS010–015

Предельные значения температуры окружающей среды и технологического процесса для криогенных сенсоров ELITE, поставляемых по специальному заказу

Предельные значения температуры окружающей среды и технологического процесса для высокотемпературных измерительных устройств ELITE

Предельные значения температуры окружающей среды и технологического процесса для измерительных устройств ELITE из супердуплексной стали

Рабочие условия: технологический процесс

Влияние температуры технологического процесса

• В случае измерения массового расхода, влияние температуры технологического процесса определяется как изменение характеристики точности расходомера вследствие отклонения температуры технологического процесса от температуры калибровки. Используйте средства для проверки нуля и диагностики Smart Meter Verification, чтобы откорректировать воздействие температуры технологического процесса.
• При измерении плотности влияние температуры технологического процесса определяется как изменение характеристики погрешности плотности в результате изменения температуры технологического процесса относительно температуры калибровки.
  Для всех моделей влияние температуры технологического процесса на плотность составляет ±0,015 kg/м³ на градус отклонения от температуры калибровки. Для моделей, заказанных с дополнительной калибровкой температуры, характеристика плотности действительна в диапазоне от -17,8 °C до 15,6 °C, а при работе выше или ниже указанного диапазона следует учитывать влияние температуры технологического процесса.

Влияние температуры расхода технологического процесса для всех моделей

Влияние давления технологической среды
Влияние давления технологической среды проявляется в изменении характеристики погрешности сенсора при измерении массового расхода и плотности вследствие отличия давления технологической среды от давления калибровки. Это влияние можно скорректировать с помощью динамического ввода давления или фиксированного коэффициента измерительного устройства

Влияние давления технологического процесса для моделей CMFS

Влияние давления технологического процесса для моделей CMF и CMFHC

Влияние двухфазного потока

Согласно рекомендациям NAMUR NE 132, «кориолисовые расходомеры с высокой частотой возбуждения более чувствительны к пузырькам газа в жидкостях по сравнению с устройствами с низкой частотой возбуждения.» На воздействие двухфазного потока влияет возрастание коэффициента разделения или снижение скорости звука (VoS) в технологической среде вследствие увлеченного газа, аэрации или наличия жидкости в газе. Указанные далее передовые методы установки и выбора измерительных устройств могут предотвратить или минимизировать ошибки измерения, связанные с влиянием двухфазного потока.

Влияние на характеристики при измерении параметров двухфазных потоков
На оптимальные характеристики измерительного устройства при наличии двухфазного потока прежде всего влияют выбор измерительного устройства, режим потока и свойства рабочей среды.  Информация в нижеследующей таблице приводит распространенные виды количественного воздействия, влияющего на характеристики измерений при наличии двухфазного потока

Факторы, влияющие на характеристики двухфазных потоков

Рабочий диапазон частот возбуждения катушки для всех моделей

Эталонные условия: вода при 1,014 barg и 16 °C.
СВЕРХНИЗКИЙ (< 100 Гц) — Предпочтительное решение для установок с двухфазным потоком
НИЗКИЙ (100–150 Гц) — Предпочтительное решение для установок с двухфазным потоком
СРЕДНИЙ (150–300 Гц) — Подходит в некоторых случаях для установок с двухфазным потоком
ВЫСОКИЙ (> 300 Гц) — Не рекомендуется для установок с двухфазным потоком

Сброс давления

Серия ELITE Сенсоры укомплектованы разрывными дисками, установленными на корпусе. Разрывные диски выпускают среды технологического процесса из корпуса сенсора в случае маловероятного разрыва расходомерной трубки.

Если сенсор оснащен разрывным диском, он должен быть установлен постоянно, поскольку в противном случае может возникнуть необходимость в повторной продувке корпуса. В случае срабатывания разрывного диска вследствие прорыва трубки его уплотнение будет нарушено и кориолисовый расходомер необходимо будет вывести из эксплуатации.

Варианты подключения к сети плотномеров и расходомеров Micro Motion серии ELITE

Сенсоры серии ELITE отличаются высокой гибкостью и широким диапазоном конфигураций, рассчитанных на самые разные условия эксплуатации.

Интерфейс преобразователя

• До пяти полностью настраиваемых каналов ввода-вывода с опциями для 2-проводной, Ethernet и беспроводной связи
• Полный ассортимент вариантов монтажа для удовлетворения требований к установке: интегральный, удаленный, настенный монтаж и монтаж на рейке DIN
• Прикладное программное обеспечение, разработанное специально для вашего технологического процесса: дозирование, концентрация и расширенное измерение фазы

Данные диагностики

• Диагностика Smart Meter Verification: проверка работоспособности и целостности трубок измерительного устройства и электронных блоков, а также калибровка без прерывания технологического процесса
• Проверка нуля: быстрая диагностика измерительного устройства для определения, требуется ли повторная установка нуля, стабильны ли условия технологического процесса и оптимальны ли они для установки нуля
• Обнаружение многофазного потока: заблаговременное выявление технологических условий многофазного потока и степени серьезности
• Цифровой контрольный журнал с метками времени и отчеты для оптимизированного контроля соответствия требованиям нормативных агентств

Протоколы связи
Типовые варианты подключения входов-выходов включают:

• 4–20 мА
• HART
• Импульсный 10 кГц
• Беспроводной интерфейс
• Ethernet
• Modbus
• FOUNDATION Fieldbus
• PROFIBUS-PA
• PROFIBUS-DP
• Дискретный ввод/вывод

Физические характеристики расходомеров и плотномеров Micro Motion серии ELITE

Материалы конструкции

Материал деталей, контактирующих с рабочей средой

Прим.
Масса рассчитана при использовании фланца ASME B16.5 класса 150 и указана без учета электронного блока. Выпускаются также термозащитные чехлы и комплекты для обогрева паром.

Материалы деталей, не контактирующих с рабочей средой

(1) Материалы конструкции и обработка поверхности могут меняться от модели к модели.

Размеры расходомеров и плотномеров Micro Motion серии ELITE

Модели CMFS 007, 010 и 015

CMFS 025, 040, 050, 075, 100 и 150

(1) Включает все модели со стандартным фланцем 13 мм.
(2) Включает все модели со стандартным фланцем 25 мм.

Пример размеров для CMF010

Пример размеров для CMF025 — CMF100

Пример размеров для CMF200 — CMFHC4