Pretok je pogosto uporabljen parameter za nadzor procesov v industrijskih proizvodnih procesih. Trenutno je na trgu približno več kot 100 različnih merilnikov pretoka. Kako naj uporabniki izberejo izdelke z višjo zmogljivostjo in ceno? Danes bomo vse popeljali v razumevanje značilnosti delovanja merilnikov pretoka.
Primerjava različnih merilnikov pretoka
Vrsta diferencialnega tlaka
Tehnologija merjenja diferencialnega tlaka je trenutno najpogosteje uporabljena metoda merjenja pretoka, ki lahko meri pretok enofaznih tekočin in tekočin pri visoki temperaturi in visokem tlaku v različnih delovnih pogojih. V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja je ta tehnologija predstavljala 80 % tržnega deleža. Merilnik pretoka diferencialnega tlaka je običajno sestavljen iz dveh delov: dušilne naprave in oddajnika. Dušilne naprave, običajne zaslonke, šobe, Pitotove cevi, cevi za enakomerno hitrost itd. Funkcija dušilne naprave je krčenje tekoče tekočine in razlikovanje med njenim gorvodnim in dolvodnim tokom. Med različnimi dušilnimi napravami se zaslonka najpogosteje uporablja zaradi svoje preproste strukture in enostavne namestitve. Vendar pa ima stroge zahteve glede dimenzij obdelave. Dokler je obdelana in nameščena v skladu s specifikacijami in zahtevami, se lahko meritev pretoka izvede znotraj območja negotovosti po opravljenem pregledu, dejansko preverjanje tekočine pa ni potrebno.
Vse dušilne naprave imajo nepopravljivo izgubo tlaka. Največja izguba tlaka je na ostrorobni odprtini, ki znaša 25 %–40 % največje razlike instrumenta. Izguba tlaka Pitotove cevi je zelo majhna in jo lahko zanemarimo, vendar je zelo občutljiva na spremembe v profilu tekočine.
Vrsta spremenljivega območja
Tipičen predstavnik te vrste merilnika pretoka je rotameter. Njegova izjemna prednost je, da je neposreden in pri merjenju na kraju samem ne potrebuje zunanjega napajanja.
Rotametri se glede na izdelavo in materiale delijo na steklene rotametre in cevne rotametre s kovinskim rotorjem. Merilnik pretoka s steklenim rotorjem ima preprosto strukturo, položaj rotorja je jasno viden in enostaven za branje. Uporablja se predvsem za normalno temperaturo, normalen tlak, prozorne in korozivne medije, kot so zrak, plin, argon itd. Rotametri s kovinskim rotorjem so običajno opremljeni z magnetnimi indikatorji povezave, uporabljajo se pri visokih temperaturah in visokem tlaku ter lahko oddajajo standardne signale za uporabo z snemalniki itd. za merjenje kumulativnega pretoka.
Trenutno je na trgu vertikalni merilnik pretoka s spremenljivo površino in stožčasto glavo z vzmetno obremenitvijo. Nima kondenzacijskega tipa in vmesne komore. Ima merilno območje 100:1 in linearni izhod, kar je najbolj primerno za merjenje pare.
Oscilirajoče
Vrtinčni merilnik pretoka je tipičen predstavnik nihajnih merilnikov pretoka. Gre za to, da se v smeri gibanja tekočine postavi netočen predmet, ki za predmetom tvori dve pravilni asimetrični vrtinčni vrsti. Frekvenca vrtinčnega vlaka je sorazmerna s hitrostjo pretoka.
Značilnosti te merilne metode so odsotnost gibljivih delov v cevovodu, ponovljivost odčitkov, dobra zanesljivost, dolga življenjska doba, široko linearno merilno območje, skoraj nespremenjenost s spremembami temperature, tlaka, gostote, viskoznosti itd. ter nizka izguba tlaka. Visoka natančnost (približno 0,5 %–1 %). Delovna temperatura lahko doseže več kot 300 ℃, delovni tlak pa več kot 30 MPa. Vendar pa porazdelitev hitrosti tekočine in pulzirajoči pretok vplivata na natančnost meritev.
Različni mediji lahko uporabljajo različne tehnologije zaznavanja vrtincev. Za paro se lahko uporabi vibracijski disk ali piezoelektrični kristal. Za zrak se lahko uporabi toplotni ali ultrazvočni senzor. Za vodo so uporabne skoraj vse tehnologije zaznavanja. Tako kot zaslonke tudi vrtinčni senzorji. Koeficient pretoka merilnika pretoka na ulici je določen tudi z nizom dimenzij.
Elektromagnetno
Ta vrsta merilnika pretoka za zaznavanje pretoka uporablja velikost inducirane napetosti, ki nastane, ko prevodni tok teče skozi magnetno polje. Zato je primeren le za prevodne medije. Teoretično na to metodo ne vplivajo temperatura, tlak, gostota in viskoznost tekočine, razmerje merilnega območja lahko doseže 100:1, natančnost je približno 0,5 %, premer cevi je od 2 mm do 3 m in se pogosto uporablja pri merjenju pretoka vode in blata, celuloze ali korozivnih medijev.
Zaradi šibkega signala,elektromagnetni merilnik pretokaobičajno le 2,5–8 mV pri polni lestvici, pretok pa je zelo majhen, le nekaj milivoltov, kar je dovzetno za zunanje motnje. Zato je potrebno, da so ohišje oddajnika, oklopljena žica, merilni vod in cevi na obeh koncih oddajnika ozemljeni in da je nastavljena ločena ozemljitvena točka. Nikoli ne priključujte motorjev, električnih naprav itd. na javno ozemljitev.
Ultrazvočni tip
Najpogostejši vrsti merilnikov pretoka sta Dopplerjev merilnik pretoka in merilnik pretoka s časovno razliko. Dopplerjev merilnik pretoka zazna pretok na podlagi spremembe frekvence zvočnih valov, ki jih odbija premikajoča se tarča v merjeni tekočini. Ta metoda je primerna za merjenje tekočin z visoko hitrostjo. Ni primerna za merjenje tekočin z nizko hitrostjo, saj ima nizko natančnost in zahteva visoko gladkost notranje stene cevi, vendar je njegovo vezje preprosto.
Merilnik pretoka s časovno razliko meri pretok glede na časovno razliko med širjenjem ultrazvočnih valov naprej in nazaj v vbrizgalni tekočini. Ker je velikost časovne razlike majhna, so zahteve za elektronsko vezje visoke, da se zagotovi natančnost meritve, zato se stroški merilnika ustrezno povečajo. Merilnik pretoka s časovno razliko je na splošno primeren za čiste laminarne tekočine z enakomernim poljem hitrosti pretoka. Za turbulentne tekočine se lahko uporabijo večžarkovni merilniki pretoka s časovno razliko.
Pravokotnik gibalne količine
Ta vrsta merilnika pretoka temelji na načelu ohranitve momenta gibalne količine. Tekočina vpliva na vrteči se del, da se ta vrti, hitrost vrtečega se dela pa je sorazmerna s pretokom. Nato se za izračun pretoka uporabijo metode, kot so magnetizem, optika in mehansko štetje, za pretvorbo hitrosti v električni signal.
Turbinski merilnik pretoka je najpogosteje uporabljena in visoko natančna vrsta te vrste instrumenta. Primeren je za plinske in tekoče medije, vendar se nekoliko razlikuje po strukturi. Pri plinu je njegov kot rotorja majhen in število lopatic veliko. Natančnost turbinskega merilnika pretoka lahko doseže 0,2 %–0,5 %, v ozkem območju pa lahko doseže 0,1 %, razmerje obratovanja pa je 10:1. Izguba tlaka je majhna in tlačna upornost visoka, vendar ima določene zahteve glede čistoče tekočine in je zlahka odvisna od gostote in viskoznosti tekočine. Manjši kot je premer odprtine, večji je vpliv. Tako kot pri odprtini je treba zagotoviti, da je pred in za mestom namestitve dovolj prostora. Raven odsek cevi preprečuje vrtenje tekočine in spreminja kot delovanja lopatic.
Pozitiven premik
Načelo delovanja te vrste instrumenta temelji na natančnem gibanju fiksne količine tekočine pri vsakem obratu vrtečega se telesa. Zasnova instrumenta je različna, na primer merilniki pretoka z ovalnim zobnikom, merilniki pretoka z rotacijskim batom, merilniki pretoka s strgalom in tako naprej. Območje merilnika pretoka z ovalnim zobnikom je relativno veliko in lahko doseže 20:1, natančnost pa je visoka, vendar se lahko nečistoče v tekočini zlahka zataknejo v gibljivem zobniku. Pretok enote merilnika pretoka z rotacijskim batom je velik, vendar je zaradi strukturnih razlogov prostornina puščanja relativno visoka. Veliko, natančnost slaba. Merilnik pretoka s pozitivnim izpodrivanjem je v osnovi neodvisen od viskoznosti tekočine in je primeren za medije, kot sta maščoba in voda, ni pa primeren za medije, kot sta para in zrak.
Vsak od zgoraj omenjenih merilnikov pretoka ima svoje prednosti in slabosti, toda tudi če gre za isto vrsto merilnika, imajo izdelki različnih proizvajalcev različne strukturne lastnosti.
Čas objave: 15. dec. 2021