W przemyśle pomiar natężenia przepływu - cieczy lub gazów - odgrywa zasadniczą rolę w kontrolowaniu, regulowaniu i monitorowaniu procesów. Właściwy wybór metody pomiarowej ma kluczowe znaczenie dla wydajności i bezpieczeństwa procesów operacyjnych. W tym artykule przedstawiamy przegląd najpopularniejszych metod pomiarowych.
Wybór metody pomiaru przepływu zależy od wielu czynników, w tym rodzaju medium, wymaganej dokładności i zakresu zastosowania.
Mechaniczny pomiar przepływu
Mechaniczny pomiar przepływu jest jedną z najdłużej stosowanych metod pomiarowych. Obejmuje ona klasyczne metody, takie jak mierniki wirnikowe, łopatkowe i owalne:
- Miernik wirnikowy: W tym przypadku przepływ płynu napędza wirnik. Prędkość koła jest proporcjonalna do prędkości przepływu, a zatem do przepływu objętościowego.
- Miernik z kołem łopatkowym: podobny do miernika z kołem łopatkowym, ale z układem łopatek mierzących natężenie przepływu.
- Miernik z przekładnią owalną: Dwa koła zębate o owalnym kształcie, które toczą się względem siebie i których obrót umożliwia bezpośredni pomiar przepływu objętościowego.
Urządzenia te wykorzystują fizyczne elementy, które poruszają się w przepływającym medium. Obracająca się część jest proporcjonalna do prędkości przepływu, a tym samym do objętościowego natężenia przepływu.
Przepływomierze mechaniczne są często solidne i proste w konstrukcji, a przez to niedrogie i uniwersalne, jednak ich zużycie mechaniczne z czasem prowadzi do niedokładności pomiarów, a w szczególności do konieczności regularnego czyszczenia i kontroli.
Kalorymetryczny pomiar przepływu
Kalorymetryczny pomiar przepływu jest wszechstronną technologią, która jest szczególnie odpowiednia do pomiaru natężenia przepływu i rejestrowania przepływów w rurach i kanałach powietrznych.
Proces wykorzystuje dwa czujniki temperatury: czujnik, który mierzy temperaturę medium (czujnik referencyjny) i drugi czujnik, który podgrzewa medium (element grzewczy). Im szybciej medium przepływa, tym szybciej dostarczane ciepło jest rozpraszane. Szybkość chłodzenia lub różnica temperatur między dwoma czujnikami jest miarą szybkości przepływu medium i jest wykorzystywana do obliczania szybkości przepływu.
Zalety tej technologii są szczególnie godne uwagi:
- Brak ruchomych części: Oznacza to mniejsze zużycie i wysoką niezawodność przez długi czas.
- Niewrażliwość na zanieczyszczenia: Ponieważ w medium nie ma ruchomych części, czujniki kalorymetryczne są wyjątkowo odporne na zanieczyszczenia.
- Łatwa instalacja i konserwacja: Czujniki kalorymetryczne można łatwo zintegrować i konserwować w wielu różnych systemach.
- Wysoka elastyczność: mogą być stosowane do gazów i cieczy, w szerokim zakresie temperatur i ciśnień oraz w wielu różnych rozmiarach rur.
Ograniczenia pomiaru kalorymetrycznego wynikają z zewnętrznych wahań temperatury lub źródeł ciepła w pobliżu czujnika, ponieważ kalorymetryczny pomiar przepływu opiera się na zmianach temperatury. Pomiar mediów z dużymi cząstkami, substancjami ściernymi lub wysoką zawartością składników stałych może być trudny, ponieważ mogą one uszkodzić powierzchnię czujnika lub pogorszyć jego przenoszenie ciepła.
Więcej informacji na temat kalorymetrycznego pomiaru przepływu można znaleźć tutaj.
Ultradźwiękowy pomiar przepływu
Ultradźwiękowy pomiar przepływu stał się niezawodną metodą pomiaru natężenia przepływu cieczy i gazów. Dzięki możliwości pomiaru bez bezpośredniego kontaktu z medium, oferuje wszechstronne rozwiązanie dla szerokiego zakresu zastosowań.
Ultradźwiękowy pomiar przepływu opiera się na wykorzystaniu fal dźwiękowych o wysokiej częstotliwości. Istnieją dwa główne rodzaje tej technologii pomiarowej:
- Metoda różnicy czasu przejścia: W tej metodzie dwa czujniki ultradźwiękowe są montowane na zewnątrz rury, pomiędzy którymi sygnały ultradźwiękowe są wysyłane w obu kierunkach. Natężenie przepływu jest określane na podstawie różnicy czasu wymaganej do przemieszczenia się sygnału w górę lub w dół rzeki. Im wyższa prędkość przepływu, tym większa różnica czasu.
- Metoda dopplerowska: Metoda ta jest stosowana, gdy płyn zawiera cząstki lub pęcherzyki. Czujniki wysyłają sygnały ultradźwiękowe do medium, które są odbijane przez cząstki lub pęcherzyki i ponownie odbierane. Przesunięcie częstotliwości (efekt Dopplera), które występuje, gdy fale dźwiękowe są odbijane przez poruszające się cząstki, jest miarą prędkości płynu.
Technologie te są nieinwazyjne, a zatem mogą zmniejszyć ryzyko zanieczyszczenia lub wycieków w rurociągach. Urządzenia te wymagają również niewielkiej konserwacji i mogą być używane w sposób elastyczny. Pomimo zasadniczo prostej obsługi, prawidłowe ustawienie czujników jest często trudne i wymaga dokładnej znajomości lokalnych warunków przepływu.
Magnetyczno-indukcyjny pomiar przepływu
Magnetyczno-indukcyjny pomiar przepływu działa tylko z płynami przewodzącymi prąd elektryczny. Opiera się on na prawie indukcji elektromagnetycznej Faradaya, które mówi, że napięcie jest indukowane w przewodniku, który przechodzi przez pole magnetyczne. W pomiarach przepływu płyn przewodzący jest przepuszczany przez pole magnetyczne. Przepływający płyn działa jak przewodnik. Napięcie jest generowane prostopadle do kierunku przepływu i pola magnetycznego, które jest mierzone przez urządzenie pomiarowe. Napięcie to jest proporcjonalne do prędkości płynu, a zatem bezpośrednio do przepływu objętościowego.
Dzięki bezdotykowemu pomiarowi nie występuje zakłócenie przepływu ani zanieczyszczenie medium. Urządzenia oferują wysoką dokładność pomiaru i są niewrażliwe na wahania ciśnienia i temperatury medium. Z drugiej strony należy zauważyć, że przepływ wody destylowanej, oleju, gazów lub cieczy nieprzewodzących nie może być mierzony tą metodą. Co więcej, elektromagnetyczne urządzenia pomiarowe są często drogie w zakupie.
Masowy pomiar przepływu metodą Coriolisa
Pomiar przepływu masowego metodąCoriolisa jest jedną z najdokładniejszych metod określania przepływu masowego gazów i cieczy. Przepływomierze masowe Coriolisa zawierają jedną lub więcej wibrujących rurek, przez które przepływa medium. Jeśli przez rurki nie przepływa medium, wibrują one z naturalną częstotliwością rezonansową. Gdy medium zaczyna przepływać, generowana jest dodatkowa siła wynikająca z efektu Coriolisa, która powoduje zmianę kształtu oscylacji. Zmiana ta jest proporcjonalna do masy przepływającego medium. Czujniki i elektronika w urządzeniu pomiarowym rejestrują te zmiany i przekształcają je w sygnał reprezentujący masowe natężenie przepływu.
Masowy pomiar przepływu Coriolisa to bardzo dokładna technologia, która jest szczególnie ceniona w zastosowaniach, w których precyzja i niezawodność mają kluczowe znaczenie. Jednocześnie zasada pomiaru jest kosztowna i może mieć ograniczone zastosowanie w przypadku mediów korozyjnych lub o wysokiej lepkości.
Jeśli masz jakiekolwiek pytania lub potrzebujesz porady dotyczącej swojej aplikacji, skontaktuj się z naszymi ekspertami. Umów się na bezpłatną konsultację tutaj, poproś o oddzwonienielub wyślij nam wiadomość.
