Mierniki przepływu

© Fotolia

Udostępnij:

Pomiary przepływu cieczy i gazów należą do jednych z najczęściej wykonywanych. Powszechnie stosuje się je przy pomiarach wody i ścieków, w przemyśle petrochemicznym, chemicznym, spożywczym, również w górnictwie i przy wytwarzaniu energii. Do pomiaru przepływu różnych substancji, przy oczekiwanych dokładnościach pomiaru oraz odporności na zakłócenia, stosuje się różne urządzenia o odmiennych konstrukcjach i zasadach działania.

Wyróżnia się trzy główne typy przepływomierzy. Pierwszy to przepływomierze mechaniczne o różnej konstrukcji, wśród których rozróżnia się konstrukcje: manometryczne, zwężkowe (kryza, dysza, zwężka Venturiego) oraz inne, na przykład wykorzystujące różnicę ciśnień (rurka Pitota, rurka Prandtla, efekt Coandy). Również rotametry (o zmiennym przekroju) tachometryczne, turbinowe i łopatkowe, komorowe, oscylacyjne, wirowe, Coriolisa itp. Obecnie coraz częściej korzysta się z przepływomierzy wykorzystujących do pomiaru zjawiska falowe (ultradźwięki, zjawiska optyczne), elektromagnetyczne, termiczne i kalorymetryczne. Konstrukcja miernika i wykorzystana do pomiaru technologia ograniczają możliwe zastosowania ze względu na rodzaj instalacji i przepływającego medium oraz wymagania związane z precyzją wykonywanego pomiaru. Jednak rozwój w konstrukcjach, w tym wykorzystanie nowych materiałów i zastosowanie technik cyfrowych do analizy wyników pomiarów, pozwala na znaczne poprawienie parametrów pracy i dokładność otrzymywanych wyników. Obecnie nawet proste konstrukcje wyposaża się w dodatkowe funkcje. Standardem stają się urządzenia z autodiagnostyką oraz diagnostyką środowiska, w jakim pracuje czujnik miernika. Przykładem mogą być mierniki ultradźwiękowe, które pozwalają na graficzną prezentację profilu przepływu oraz analizowanie rodzaju zanieczyszczeń. Natomiast wyposażenie w interfejsy do komunikacji umożliwia szerokie wykorzystanie przepływomierzy w automatyzacji procesów.



 Rynek

 Na rynku mamy szeroki wybór urządzeń od wielu producentów. Jeśli zna się ograniczenia związane z danym sposobem pomiaru i konstrukcji miernika przepływu to w czterech na pięć przypadków są to aplikacje powtarzalne, a tylko jedna wymaga specjalistycznego doboru z powodu specjalnych wymagań i warunków pracy. Zgodnie z opracowaniem przygotowanym przez firmę badawczą MarketsandMarkets Research (MMR) w 2016 roku światowy rynek przepływomierzy osiągnął wartość 6,40 mld dolarów. Analitycy MMR oceniają, że do roku 2022 osiągnie on już wartość 9,30 mld dolarów, przy średnim rocznym wzroście w latach 2017 – 2022 na poziomie 6,42%.

Znaczna część rynku to przepływomierze do wody i ścieków. Główni światowi producenci przepływomierzy to firmy: Honeywell, Siemens, Emerson Electric, ABB, Yokogawa Electric, Azbil, Badger Meter, Krohne Messtechnik, Schneider Electric i Endress Hauser. W jednym z opracowań analitycy MMR ocenili, że około jednej piątej wartości rynku stanowią przepływomierze elektromagnetyczne. Jednak oczekuje się szybkiego wzrostu sprzedaży przepływomierzy ultradźwiękowych i masowych Coriolisa do zastosowania w przemyśle chemicznym, petrochemicznym, produkcji żywności i napojów oraz farmaceutycznym.



 Zastosowania

Mierniki przepływu dedykowane są do różnych substancji, temperatur, konsystencji i ciśnień. Przepływomierze masowe Coriolisa należą obecnie do często wykorzystywanych w przemyśle. W przepływomierzach tego typu mierzy się opóźnienia fazy drgań rury pomiarowej w części dolotowej i jej przyspieszenie na odcinku wylotowym. Pomiar przesunięcia fazowego pozwala obliczyć wartość strumienia masy mierzonego medium, a pomiar częstotliwości rezonansowej drgań rur pomiarowych określić jego gęstość. Niektóre modele przepływomierzy pozwalają też na pomiar lepkości mierzonego medium. Nie jest potrzebna korekcja gęstości, temperatury i ciśnienia do wyznaczenia masy przepływu określonego strumienia płynu. Ciecze o dużej lepkości przy odmierzaniu bardzo małych ilości wymagają wysokich ciśnień na wlocie. Natomiast w przepływomierzach termicznych, w których pomiar polega na zmierzeniu efektu schładzania podgrzewanego czujnika przez opływające go medium, kalibracja jest uzależniona od wartości pojemności cieplnej czynnika. Wyniki pomiaru mogą być zakłócane przez media o dużej wilgotności, np. jeśli na czujniku pomiarowym kondensuje się woda. Obniżenie cen przepływomierzy wykorzystujących efekt Coriolisa powoduje, że zastępują one tradycyjne przepływomierze: mechaniczne, turbinkowe, vortexy, magnetyczne, kryzowe, termiczne i inne montowane w instalacjach przemysłowych. Również na popularności zyskują przepływomierze ultradźwiękowe. Przepływ mierzy się, porównując różnicę czasów przejścia fali ultradźwiękowej. Stosuje się dwa rodzaje pomiaru z wykorzystaniem efektu Dopplera oraz pomiaru czasu przejścia impulsu ultradźwiękowego pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem. Zalety to pomiar bezkontaktowy nieingerujący w przepływ cieczy i łatwość montażu na istniejącej instalacji. Przepływomierze elektromagnetyczne, choć mogą mierzyć przepływ tylko cieczy przewodzących prąd, to przewodnictwo to może być na poziomie setnych części mS. Nie ma w nich też części ruchomych oraz brak jest ingerencji w rurociąg. Jest obecnie również zainteresowanie przepływomierzami kalorymetrycznymi, w których pomiar prędkości odbywa się przez pomiar różnicy temperatur mierzonych po obu stronach grzejnika umieszczonego na rurociągu.

Aby dobrać prawidłową metodę pomiarową, trzeba znać właściwości fizyczne medium, takie jak: lepkość, gęstość, przewodność itp. oraz warunki pomiaru, czyli: ciśnienie, temperaturę, materiał, z jakiego wykonano rurociągi itp. Specjaliści radzą zwrócić uwagę na wyposażenie urządzenia w funkcje weryfikacji i diagnostyki. Coraz częściej się w nich implementuje.

Udostępnij:

Drukuj



Bohdan Szafrański




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również