Aloittelijan opas 7 yleiseen virtausmittariin ja valintavinkit

Virtausmittaus ei ole vain tekninen yksityiskohta; se on teollisten prosessien syke, joka varmistaa turvallisuuden, tarkkuuden ja kustannussäästöt. Yli 100 erityyppisen mittausratkaisun ansiosta...virtausmittaritKoska markkinat ovat nykyään täynnä, parhaan hinta-laatusuhteen omaavan laitteen valitseminen voi tuntua ylivoimaiselta. Tämä opas tarkastelee virtausmittareiden keskeisiä näkökulmia ja auttaa sinua tekemään valintoja luottavaisin mielin. Olitpa sitten putkistoa optimoiva insinööri tai päivityksiä budjetoiva johtaja, perehdytään virtausmittarityyppien olennaisiin ominaisuuksiin, niiden vahvuuksiin ja käytännön vinkkeihin valintaan.

Virtausmittareiden ymmärtäminen: miksi ne ovat tärkeitä teollisuusautomaatiossa

Virtaushintaiskulmakiviparametri teollisessa tuotannossa, joka ohjaa kaikkea kemiallisista reaktioista energianjakeluun. 1970-luvulla paine-eroteknologialla oli 80 %:n markkinaosuus, mutta innovaatiot ovat sittemmin tuoneet mukanaan älykkäämpiä ja monipuolisempia vaihtoehtoja. Nykyäänvirtauksen valitseminenmittariliittyytasapainottavat tekijät, kuten nestetyyppi, käyttöolosuhteet, tarkkuusvaatimukset ja budjetti. Vaativissa olosuhteissa, kuten öljynporauslautoilla tai lääketeollisuuden puhdastiloissa, käyttöönottojärjestelmistä avainasemassa on mittarin ominaisuuksien sovittaminen juuri sinun sovellukseesi seisokkien ja epätarkkojen lukemien välttämiseksi.

Tässä artikkelissa tarkastellaan seitsemää teollisuudessa yleisesti käytettyä virtausmittariluokkaa ja korostetaan niiden ominaisuuksia, etuja, haittoja ja sovelluksia eri aloilla. Seuraa vain ohjeita ja opi virtausmittarin valintaan kehitetyt tekniikat!

1. Paine-erovirtausmittarit: Luotettava työjuhta

Paine-eromittausjäännöksetLaajimmin käytetty virtausteknologia, joka pystyy käsittelemään yksifaasisia nesteitä erilaisissa olosuhteissa, kuten korkeissa lämpötiloissa ja paineissa. Kukoistuskautenaan 1970-luvulla se valtasi 80 % markkinoista hyvästä syystä. Nämä mittarit koostuvat tyypillisesti kuristuslaitteesta (kuten aukkolevystä, suuttimesta, Pitot-putkesta tai keskiarvoa laskevasta Pitot-putkesta) ja lähettimestä.

Kuristuslaite rajoittaa nesteen virtausta luoden paine-eron ylä- ja alavirtaan, joka on verrannollinen virtausnopeuteen. Mittauslaipat ovat ensisijainen valinta yksinkertaisuutensa ja helpon asennuksensa ansiosta. Niin kauan kuin ne on valmistettu ja asennettu standardien (esimerkiksi ISO 5167) mukaisesti, ne tarjoavat luotettavia mittauksia ilman todellista virtauskalibrointia, vaan vain nopean tarkastuksen.

Kaikki kuristuslaitteet aiheuttavat kuitenkin pysyvän painehäviön. Teräväreunaisen kuristuslevyn ansiosta painehäviö voi olla 25–40 % suurimmasta sallitusta paine-erosta, mikä lisää energiakustannuksia laajamittaisissa toiminnoissa. Pitot-putkilla puolestaan ​​on merkityksetön häviö, mutta ne ovat herkkiä virtausprofiilin muutoksille, koska turbulenssi voi häiritä niiden lukemia.

Petrokemian tehtaalla operaattorit vaihtoivat vanhentuneet laippaventtiilit Venturi-putkiin painehäviön minimoimiseksi, mikä johti 15 prosentin vähennykseen pumpun energiankulutuksessa. Siksi viskoosien nesteiden tai lietteiden käsittelyssä on järkevää harkita Pitot-putkien keskiarvon laskemista paremman tarkkuuden saavuttamiseksi epätasaisissa virtauksissa. On syytä mainita, että virtausprofiilin vakauttamiseksi on aina varmistettava vähintään 10–20 putken halkaisijan mittainen suora putki ylävirtaan, muuten operaattorit saattavat joutua kalibrointivaikeuksiin.

2. Muuttuvan pinta-alan virtausmittarit: Yksinkertaisuus kohtaa monipuolisuuden

Theikoninen rotametri edustaaMuuttuvan pinta-alan omaavat virtausmittarit, joissa uimuri nousee kapenevassa putkessa virtausnopeuteen nähden. Niiden erinomainen etu? Suorat lukemat paikan päällä ilman ulkoista virransyöttöä, mikä sopii täydellisesti nopeisiin tarkastuksiin kentällä.

Näitä on kahta päätyyppiä: lasiputkirotametroja ympäröiville, syövyttämättömille väliaineille, kuten ilmalle, kaasuille tai argonille, jotka tarjoavat selkeän näkyvyyden ja helpon luettavuuden;jametalliputkirotametriversiotmagneettisilla indikaattoreilla korkean lämpötilan tai korkean paineen skenaarioita varten. Jälkimmäinen voi tuottaa standardisignaaleja integrointia vartenkanssatallentimetortotalisaattorit.

Nykyaikaisiin muunnelmiin kuuluvat jousikuormitetut kartiomaiset mallit ilman lauhdekammioita, joissa on 100:1 säätösuhde ja lineaarinen teho, mikä tekee niistä ihanteellisia höyryn mittaamiseen.

Laajoista sovelluksista puhuttaessa laboratorioympäristöissä kaasujen sekoittamiseen valitaan lukuisia rotametroja, mikä säästää johdotuskustannuksia tehottoman käyttövoiman ansiosta. Tärinän varalta rotametrit voivat kuitenkin aiheuttaa kellukkeen värinää ja virheellisiä lukemia. Esimerkiksi panimon päivityksessä metalliputkimallit käsittelevät kuumavierrevirtauksia, mikä pidentää käyttöikää kolminkertaisesti, kun taas PTFE-vuorauksella varustetut panssarilasiversiot ovat budjettiystävällinen valinta, mutta käyttäjien on kalibroitava ne vuosittain 1–2 %:n tarkkuuden ylläpitämiseksi.

3. Vortex-virtausmittarit: värähtelyä tarkkuuden saavuttamiseksi

Vortex-mittarit, joka on erinomainen esimerkki oskilloivasta tyypistä, asettaa bluff-kappaleen virtausreitille, jolloin syntyy vuorottelevia pyörteitä, joiden taajuus korreloi nopeuteen. Liikkuvien osien puuttuminen tarkoittaa erinomaista toistettavuutta, pitkäikäisyyttä ja minimaalista huoltotarvetta.

Laajan lineaarisen mittausalueensa, lämpötilan, paineen, tiheyden tai viskositeetin muutosten sietokyvyn, pienen painehäviön ja korkean tarkkuuden (0,5–1 %) ansiosta pyörrevirtausmittarit kestävät jopa 300 °C:n lämpötilan ja 30 MPa:n paineen, mikä tekee niistä monipuolisia kaasuille, nesteille ja höyrylle.

Pyörrevirtausmittareiden mittausmenetelmä vaihtelee väliaineen mukaan: pietsosähköiset anturit sopivat ihanteellisesti höyrylle, lämpötila- tai ultraäänianturit ilmalle ja lähes kaikki mittausvaihtoehdot toimivat vedelle. Samoin kuin aukkolevyjen tapauksessa, virtauskerroin määräytyy mittarin mittojen mukaan.

Maakaasuputkihankkeessa pyörrevirtausmittarit toimivat paremmin kuin turbiinit sykkivissä virtauksissa ja vähentävät virheitä 5 prosentista alle 1 prosenttiin. Ne ovat herkkiä asennukselle, mikä varmistaa suorat juoksut ja välttää venttiilien läheisyyden. Uusien trendien osalta langattomat pyörrevirtausmittarit, joiden pariston käyttöikä on jopa 10 vuotta, soveltuvat myös etäkohteisiin.

4. Sähkömagneettiset virtausmittarit: johtavien nesteiden paras ystävä

Sähkömagneettiset mittariteli magneetimittarit hyödyntävät Faradayn lakia, joka menee näin: johtavat nesteet, jotka leikkaavat magneettikentän läpi, indusoivat virtaukseen verrannollisen jännitteen. Johtaviin väliaineisiin rajoittuviin näihin mittareihin eivät vaikuta lämpötila, paine, tiheys tai viskositeetti – ainakin teoriassa – 100:1 säätösuhteella ja 0,5 %:n tarkkuudella. Putkien koot vaihtelevat 2 mm:stä 3 metriin, ja ne sopivat vedelle, lietteille, selluille tai syövyttäville aineille.

Sähkömagneettiset virtausmittarit tuottavat heikkoja signaaleja (2,5–8 mV täydellä skaalalla), joten asianmukainen suojaus ja maadoitus on tärkeää moottoreiden häiriöiden välttämiseksi.

Sähkömagneettiset virtausmittarit ovat erinomaisia ​​jätevedenpuhdistamoissa, sillä ne mittaavat luotettavasti likaisia ​​nesteitä, kuten lietettä, tukkeutumatta. Toisin kuin mekaanisissa mittareissa, magneettimittareissa ei ole liikkuvia osia. Syövyttävien nesteiden, kuten happaman jäteveden, mittaamisessa PFA-vuorattuihin magneettimittareihin päivittäminen voi vähentää huoltotarpeita jopa 50 %, kuten äskettäisessä laitoksen peruskorjauksessa on havaittu. Lisäksi paristokäyttöiset magneettimittarit ovat kasvattamassa suosiotaan etäveden mittauksessa, sillä ne tarjoavat joustavuutta sähköverkon ulkopuolisissa kohteissa säilyttäen samalla tukkeutumattoman luotettavuuden.

5. Ultraäänivirtausmittarit: Ei-invasiivinen innovaatio

Ultraäänivirtausmetrittulekahdessa päätyypissä: Doppler ja lentoaika (TOF).Dopplermetritmitatavirtausta havaitsemalla leijuvien hiukkasten taajuusmuutoksia, mikä tekee niistä ihanteellisia suurilla nopeuksilla kulkeville, likaisille nesteille, kuten lietteille, mutta vähemmän tehokkaita pienillä nopeuksilla tai karkeilla putkipinnoilla.

TOF-mittarit, jotka laskevat virtauksen virtauksen mukana ja sitä vastaan ​​kulkevien ultraääniaaltojen aikaeron perusteella, soveltuvat erinomaisesti puhtaisiin, tasalaatuisiin nesteisiin, kuten veteen, jotka vaativat tarkkuutta vaativaa elektroniikkaa. Monisäde-TOF-mallit parantavat suorituskykyä turbulenttisissa virtauksissa ja tarjoavat suuremman luotettavuuden monimutkaisissa järjestelmissä.

Jäähdytettyjen vesijärjestelmien saneerauksessa puristimella kiinnitettävät TOF-ultraäänimittarit säästivät tuhansia euroja poistamalla putkien katkaisun tai sulkemisen tarpeen ja saavuttamalla 1 %:n tarkkuuden asianmukaisella kalibroinnilla. Ilmakuplat tai putkipinnoitteet voivat kuitenkin häiritä lukemia, joten perusteelliset paikan päällä tehtävät arvioinnit ovat ratkaisevan tärkeitä. Kenttätarkastuksissa kannettavat ultraäänilaitteet ovat korvaamattomia, sillä ne tarjoavat nopean diagnostiikan ilman järjestelmän seisokkeja.

6. Turbiinivirtausmittarit: Nopeus ja tarkkuus liikkeessä

Turbiinin virtausmetrit toimialiikemäärän säilymisperiaatteella, jossa nesteen virtaus pyörittää roottoria ja roottorin nopeus korreloi suoraan virtausnopeuteen. Nämä mittarit ovat vallitsevia sovelluksissa, jotka vaativat suurta tarkkuutta. Niissä on kaasukohtaisia ​​malleja, joissa on pienemmät siipikulmat ja enemmän siipiä suorituskyvyn optimoimiseksi matalatiheyksisissä nesteissä. Ne tarjoavat poikkeuksellisen tarkkuuden (0,2–0,5 % tai 0,1 % erikoistapauksissa), 10:1 painehäviön, pienen painehäviön ja vankan suorituskyvyn korkeissa paineissa, mutta ne vaativat puhtaita nesteitä ja riittävästi suoria putkistoja turbulenssin aiheuttamien virheiden välttämiseksi.

Lentokoneen polttoainejärjestelmässäturbiinin virtausmetritvarmistettutarkka tarkkuus laskutussiirrossa, mikä on ratkaisevan tärkeää laskutustarkkuuden kannalta. Pienemmät sylinterin koot lisäävät herkkyyttä nesteen tiheydelle ja viskositeetille, joten tehokas esisuodatus on välttämätöntä roskiin liittyvien virheiden estämiseksi. Magneettisilla imureilla varustetut hybridimallit ovat parantaneet luotettavuutta vähentämällä mekaanista kulumista.

7. Positiivisen siirtymän virtausmittarit: Tilavuustarkkuus

Positiivisen syrjäytyksen virtausmittarit mittaavat virtausta vangitsemalla ja siirtämällä kiinteitä nestetilavuuksia jokaisella kierroksella käyttäen malleja, kuten soikeapyörä-, kiertomäntä- tai kaavintyyppisiä. Soikeapyörämittarit tarjoavat 20:1 kääntösuhteen ja suuren tarkkuuden (tyypillisesti 0,5 % tai parempi), mutta ne ovat alttiita jumiutumiselle nesteessä olevien roskien vuoksi. Kiertomäntämittarit soveltuvat erinomaisesti suurten tilavuuksien käsittelyyn, vaikka niiden rakenne saattaa sallia pienen vuodon, mikä vaikuttaa tarkkuuteen pienivirtaustilanteissa.

Nesteen viskositeetista riippumattomat PD-mittarit sopivat ihanteellisesti nesteiden, kuten öljyjen ja veden, mittaamiseen, mutta eivät sovellu kaasuille tai höyrylle volumetrisen mekanisminsa vuoksi.

Elintarviketehtaassa PD-mittarit, erityisesti soikeavaihteiset, olivat ratkaisevan tärkeitä viskoosien siirappien tarkan eräannostelun kannalta ja varmistivat tasaisen tuotteen laadun. Suodattamattomien siirappien sisältämä roska aiheutti kuitenkin satunnaisia ​​tukoksia, mikä korosti kestävien suodatusjärjestelmien tarvetta. Paikallaan puhdistus (CIP) -mallit vähensivät merkittävästi seisokkiaikoja yksinkertaistamalla huoltoa, mikä mullistaa suuren läpimenon linjoilla.

Oikean virtausmittarin valinta: Asiantuntijan vinkkejä onnistumiseen

Oikean virtausmittarin valinta on ratkaisevan tärkeää teollisten prosessien optimoinnissa, sillä mikään yksittäinen mittari ei sovi kaikkiin sovelluksiin. Tietoisen valinnan tekemiseksi arvioi keskeiset tekijät: nesteen ominaisuudet (esim. viskositeetti, syövyttävyys tai hiukkaspitoisuus), virtausalue (minimi- ja maksiminopeudet), vaadittu tarkkuus (0,1 %:sta hallintatietojen siirrossa 2 %:iin yleisessä valvonnassa), asennusrajoitukset (kuten putken koko, suoraputken vaatimukset tai tilarajoitukset) ja kokonaiskustannukset (mukaan lukien hankinta-, asennus-, huolto- ja energiakustannukset).

Punnitsemalla näitä tekijöitä systemaattisesti prosessitarpeitasi vasten, mieluiten pilottitestauksen tai toimittajakonsultaatioiden avulla, voit valita mittarin, joka tasapainottaa suorituskyvyn ja budjetin.