При работе с промышленными жидкостями перемещение жидкости из одной точки в другую — это не то же самое, что контроль количества жидкости, попадающей в процесс. Обычный перекачивающий насос может подавать необходимый объем при одном рабочем режиме, но изменения давления нагнетания, вязкости, температуры или условий всасывания могут привести к смещению фактического расхода. При дозировании химических веществ, составлении рецептур, фармацевтическом производстве, пищевой промышленности и очистке воды эти различия могут влиять на состав продукта, эффективность обработки и повторяемость процесса.
Правильно подобранная система оборудования для измерения жидкости спроектирована с учетом требуемого расхода, а не просто способности транспортировать жидкость. Цель состоит в том, чтобы повторно доставить определенное количество в реальных условиях процесса. Для этого необходимо подобрать дозирующее устройство, смачиваемые материалы, номинальное давление и метод управления в зависимости от жидкости и процесса.
Устройство для измерения жидкости — это оборудование, предназначенное для измерения, регулирования или подачи контролируемого количества жидкости с заданной скоростью потока. В зависимости от применения в системе может использоваться объемный насос-дозатор, расходомер, насос с регулируемой скоростью, регулирующий клапан, датчик или комбинация этих компонентов.
Для дозирования обычно выбирают объемные дозирующие насосы, поскольку их подаваемый объем зависит от рабочего объема и рабочей частоты. Затем производительность можно регулировать с помощью длины хода, скорости насоса или того и другого. Это делает их пригодными для дозирования с низким расходом и для применений, где требуется контролируемая скорость подачи.
Однако сам по себе насос не определяет точность всей системы. Давление, вязкость, температура, условия всасывания, стратегия калибровки и управления — все это может влиять на подаваемый поток. Вот почему к измерению жидкости следует относиться как к проблеме проектирования системы, а не как к простому выбору насоса.
Первым шагом является определение полного рабочего диапазона. Покупатели должны указывать минимальный, нормальный и максимальный расход, а не указывать только максимальную производительность.
Например, процесс, требующий производительности 10 л/ч при нормальном производстве, но иногда увеличивающийся до 50 л/ч, предъявляет совершенно иные требования, чем процесс, который непрерывно работает со скоростью около 45–50 л/ч. Если выбранный насос имеет слишком большие размеры, нормальная рабочая точка может оказаться вблизи нижней границы его контролируемого диапазона, где регулировка расхода и повторяемость могут стать более трудными.
Таким образом, коэффициент динамического диапазона является важным параметром выбора. Он описывает полезную взаимосвязь между максимальным и минимальным расходом в пределах указанного диапазона производительности. Например, динамический диапазон 10:1 указывает на контролируемый диапазон от 100% до 10% номинальной мощности при заявленных условиях эксплуатации.
Точность и повторяемость также следует оценивать отдельно. Точность описывает, насколько точно подаваемый поток соответствует требуемому заданному значению, тогда как повторяемость касается способности давать практически тот же результат при повторении рабочих условий и настроек. Эти цифры имеют смысл только в том случае, если четко определены условия испытаний и рабочий диапазон.
Давление – еще один критический фактор. Дозирующий насос, который правильно работает при стабильном давлении нагнетания, может вести себя по-другому, когда давление на выходе значительно изменяется. Поэтому вся система должна учитывать номинальное давление насоса, сопротивление трубопровода, условия противодавления и любые компоненты контроля давления.
Свойства жидкости не менее важны. Более высокая вязкость может изменить характеристики всасывания, реакцию клапана и объемный КПД, особенно если изначально оборудование было выбрано для работы с жидкостями с низкой вязкостью. Температура также может изменить вязкость и плотность, а это означает, что процесс обработки нагретой смолы или концентрированного химиката может потребовать разного размера по сравнению с той же жидкостью при температуре окружающей среды.
Для агрессивных сред детали, контактирующие с рабочей средой, должны выбираться в соответствии с фактической химической совместимостью. В зависимости от концентрации, температуры и условий воздействия материалы могут включать нержавеющую сталь, специальные пластмассы, эластомеры или специальные сплавы. Решение о выборе материала должно основываться на всей химической среде, а не просто на химическом названии.
Не существует единого принципа дозирования, подходящего для каждого применения.
Для дозирования химикатов может подойти диафрагменный или поршневой дозирующий насос прямого вытеснения, когда процесс требует контролируемого низкого расхода при относительно высоком давлении. Эти системы широко используются для кислот, щелочей, химикатов для обработки и других технологических жидкостей, где контролируемое дозирование более важно, чем простая перекачка жидкости.
Для фармацевтических процессов и процессов изготовления рецептур больший акцент может быть сделан на повторяемости, совместимости материалов, возможности очистки и контролируемом потоке. Насос и устройство измерения расхода следует рассматривать вместе с производственным процессом и санитарными требованиями.
Для производства продуктов питания и напитков могут стать важными вязкость продукта, температура, гигиенические требования и чувствительность к сдвигу. Устройство, выбранное только из таблицы номинального расхода, может не работать должным образом, если жидкость становится значительно гуще при более низких температурах.
При очистке воды скорость подачи химикатов может меняться в зависимости от нагрузки на установку или измеренного качества воды. Насос с ручной регулировкой может подойти для простого применения с фиксированной дозой, тогда как процесс, требующий непрерывной регулировки, может использовать сигнал 4–20 мА, импульсный вход, управление с помощью ЧРП или ПЛК.
Расходомер становится особенно ценным, когда процесс требует подтверждения фактической поставки. Вместо того, чтобы предполагать, что скорость насоса равна расходу, система может измерять расход на выходе и использовать этот сигнал для коррекции. В схеме с замкнутым контуром дозирующий насос обеспечивает управляемый источник потока, а расходомер обеспечивает обратную связь. Затем ПЛК или контроллер может регулировать скорость или производительность насоса в соответствии с измеренным отклонением. Руководство по промышленному измерению также подчеркивает, что точное регулирование расхода зависит от сочетания насоса, метода измерения и стратегии управления.
Ручная регулировка хода или скорости может подойти для процессов с относительно постоянной производительностью. Это просто и не требует полной архитектуры управления.
Когда условия процесса меняются, электронное управление становится более полезным. Сигнал 4–20 мА позволяет измерительному устройству отслеживать внешнюю переменную процесса. Импульсное управление позволяет синхронизировать дозирование с другим оборудованием или измеренным сигналом расхода. ЧРП может регулировать скорость двигателя, а ПЛК может координировать работу насоса с клапанами, датчиками, сигнализациями и другим производственным оборудованием.
Правильный выбор зависит от времени реакции процесса и требуемого диапазона регулирования. Автоматизацию не следует добавлять просто потому, что она доступна; он должен решать определенную задачу управления.
Цена на оборудование для измерения жидкости может значительно варьироваться, поскольку технические характеристики оборудования меняются в зависимости от области применения.
Принцип дозирования является одним из первых факторов. Базовый насос с ручной регулировкой имеет структуру затрат, отличную от полной установки, включающей дозирующий насос, расходомер, датчики давления, ПЛК и интерфейсы связи.
Требования к расходу и давлению также влияют на конфигурацию оборудования. Более высокое давление может потребовать более прочных компонентов проточной части, уплотнений и механизмов привода. Чрезвычайно низкий расход может потребовать меньшего рабочего объема или системы управления, способной поддерживать производительность при низкой производительности.
Материалы являются еще одним важным фактором затрат. Стандартные материалы могут подходить для воды или совместимых химикатов, тогда как для коррозийных, высокотемпературных или агрессивных жидкостей могут потребоваться специальные смачиваемые материалы и уплотнительные компоненты.
Требования контроля могут еще больше увеличить первоначальные инвестиции. Ручная регулировка, электронное управление ходом, работа с ЧРП и управление с обратной связью на базе ПЛК представляют собой различные уровни системной интеграции. Дополнительные датчики и интерфейсы связи могут увеличить затраты как на оборудование, так и на проектирование.
Кастомизация также имеет значение. Стандартная каталожная единица обычно имеет структуру цены, отличную от системы, разработанной с учетом определенного диапазона расхода, профиля давления, вязкости жидкости, требований к материалам и архитектуры автоматизации.
Что еще более важно, цена покупки не должна оцениваться отдельно от стоимости жизненного цикла. Неправильный размер может увеличить объем работ по калибровке, замене диафрагмы или уплотнения, энергопотреблению и технологическим потерям. Правильно выбранная система может иметь более высокую начальную цену при одновременном сокращении перерывов в работе и требований к техническому обслуживанию в течение срока ее службы.
Практическое сравнение следует начинать с фактических данных процесса:
Минимальный, нормальный и максимальный поток
Требуемая точность и повторяемость
Рабочее и максимальное давление
Вязкость и плотность жидкости
Минимальная и максимальная температура
Химический состав и коррозионная активность
Требуемые смачиваемые материалы
Требуемый динамический диапазон
Ручное или автоматическое управление
Требования 4–20 мА, импульсный, ЧРП или ПЛК
Требования к обратной связи расходомера
Требования к калибровке и техническому обслуживанию
Эта спецификация дает поставщикам достаточно информации, чтобы рекомендовать устройство, основанное на реальном процессе, а не просто предлагать насос с требуемым максимальным расходом.
RUMI Technology подходит к измерению жидкости с точки зрения всего химического процесса. С момента запуска в 2018 году своей первой высокоточной системы дозирования и высокоэффективного смесительного оборудования собственной разработки RUMI сосредоточилась на предоставлении услуг профессионального оборудования для тонкой химической обработки.
Ее опыт охватывает индивидуальные требования к дозированию для производителей красок и чернил, системы смешивания для компаний, производящих смолы и новые материалы, а также системные решения для применения новых источников энергии и композитных материалов. Вместо того, чтобы рассматривать пропускную способность как единственную характеристику, RUMI Technology разрабатывает решения, учитывающие требуемую точность дозирования, характеристики жидкости, конфигурацию оборудования и условия технологического процесса.
Компания создала систему обеспечения качества, которая включает 72-часовые заводские испытания и 24-часовое послепродажное обслуживание, с сертификатами ISO9001 и CE. Более широким направлением деятельности остается разработка технологий смешивания и дозирования для клиентов, которым требуются интегрированные решения для оборудования тонкой химической обработки.
Поэтому для покупателей, сравнивающих цену на оборудование для измерения жидкости, ключевым вопросом является не просто то, какое предложение имеет наименьшую первоначальную цифру. Более полезное сравнение заключается в том, может ли выбранное устройство дозирования жидкости поддерживать требуемый диапазон расхода, допустимое давление, повторяемость и совместимость материалов в реальных условиях процесса, а также будет ли конфигурация управления и обслуживания оставаться практичной на протяжении всего срока службы оборудования.