Тепловые датчики

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.

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.

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.

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.