Pomiary przepływu cieczy i gazów

Adobe Stock – Sergey Ryzhov
Reklama
Reklama

W wielu branżach przemysłowych niezwykle istotne jest dokładne zmierzenie ilości przepływającej cieczy lub gazu. Ważną rolę w takich przypadkach mają więc do odegrania przepływomierze i różnego rodzaju metody pomiaru przepływu.

Pomiary natężenia przepływu cieczy i gazów należą do grupy najczęściej mierzonych wielkości w przemyśle przetwórczym. Pomiar taki polega na mierzeniu ilości substancji, która przepływa przez poprzeczny przekrój rurociągu w danej jednostce czasu.

Reklama

Ogromna różnorodność płynów czy gazów, które są poddawane pomiarom, sprawia, że nie powinno się korzystać z jednego uniwersalnego rozwiązania. W ofercie producentów tego typu asortymentu można więc znaleźć wiele różnorodnych urządzeń pomiarowych. Dobór właściwego przepływomierza powinien uwzględniać najważniejsze czynniki i parametry – m.in. rodzaj mierzonej cieczy lub gazu, średnicę rurociągu, którym dane medium będzie przepływać, a nawet wymagania co do dokładności pomiaru.

Dostępne w ofercie rynkowej przepływomierze można podzielić ze względu na zjawisko fizyczne (elektromagnetyczne, optyczne, ultradźwiękowe), które jest wykorzystywane do ich działania, lub na zasadę działania. W tym drugim przypadku rozróżniamy przepływomierze mechaniczne (m.in. objętościowe, manometryczne czy rotametry) i elektroniczne (m.in. Coriolisa, impulsowe, magnetyczne, ultradźwiękowe czy wirowe).

Przepływomierze elektromagnetyczne

Stosowane do pomiarów przepływu cieczy, które przewodzą prąd elektryczny (m.in. wody, ścieki, osady, kwasy), już od ponad 50 lat przepływomierze elektromagnetyczne wykorzystują zjawisko indukcji elektromagnetyczej Faradaya. Zgodnie z tym prawem w przewodniku (przepływającej cieczy), który porusza się w polu magnetycznym, indukuje się napięcie elektryczne.

Rozwiązanie to pozwala na pomiar praktycznie niezależnie od ciśnienia, gęstości czy temperatury cieczy (w tym także na pomiar cieczy zawierających cząstki stałe). Do tego może być stosowane w szerokim zakresie średnic rurociągów, nie ma ruchomych elementów i jest praktycznie bezobsługowe.

Przepływomierze masowe Coriolisa

Ten typ przepływomierzy również pozwala na pomiary praktycznie każdego rodzaju cieczy (wody, olejów, tłuszczów, alkoholi czy paliw), a także gazów (LPG, LNG). Do pomiaru wykorzystuje tzw. siły Coriolisa. Czujniki wykrywają zmianę drgań rury na części wlotowej i wylotowej i na tej podstawie obliczają masę cieczy lub gazu, które przepływają przez rurę.

Reklama

Przepływomierze masowe Coriolisa są dosyć uniwersalną metodą pomiarową, która pozwala na jednoczesny pomiar wielu zmiennych procesowych (w tym przepływu masowego, przepływu objętościowego, gęstości, temperatury i lepkości). Co równie ważne, zapewniają one dosyć dużą dokładność wykonanego pomiaru.

Przepływomierze ultradźwiękowe

W tym rodzaju przepływomierzy do pomiaru wykorzystuje się różnice czasu przelotu fal ultradźwiękowych, które są emitowane i odbierane przez umieszczone naprzeciw siebie pary czujników. Czujniki te mogą być zlokalizowane wewnątrz rury (czujniki in-line) lub zainstalowane na zewnętrznej stronie rury (czujniki zaciskane), dzięki czemu mogą służyć do pomiarów cieczy agresywnych lub o dużym ciśnieniu.

W przypadku płynów jednorodnych na pomiar nie wpływa ciśnienie, temperatura, przewodność czy lepkość mierzonego płynu. Natomiast brak elementów ruchomych przekłada się na niewielkie wymagania konserwacyjne.

Przepływomierze wirowe (Vortex)

Zasada pomiaru z przepływomierzach wirowych wykorzystuje powstawanie zawirowań wokół trwałej przegrody, jaka znajduje się wewnątrz przepływomierza. Występujące zawirowania powodują powstawanie lokalnie pól niskiego lub wysokiego ciśnienia, które są wykrywane przez czujniki pojemnościowe.

Najważniejszymi zaletami tego typu przepływomierzy jest wysoka dynamika pomiaru, niezależność pomiaru od zmian ciśnienia, gęstości i temperatury, a także szeroki zakres temperatur, w których można wykonywać pomiar.

Przepływomierze masowe termiczne

Pomiar przepływu cieczy lub gazu przy użyciu tego urządzenia wykorzystuje zjawisko ogrzewania lub pobierania ciepła w wyniku przepływu medium. W przepływomierzu znajdują się dwa czujniki – jeden mierzy aktualną temperaturę cieczy lub gazu, a drugi temperaturę tego samego medium podgrzanego grzałką.

W zależności od prędkości przepływu cieczy efekt chłodzenia będzie różny i na podstawie różnicy temperatur możliwe jest obliczenie natężenie przepływu. Do zalet tej metody pomiaru przepływu należą wysoka czułość i szybka reakcja na zmiany natężenia przepływu.

Przepływomierze zmiennoprzekrojowe (rotametry)

Rotametry albo inaczej przepływomierze pływakowe są wyposażone w pionową rurkę z umieszczonym w niej pływakiem. Ruchy cieczy powodują unoszenie się pływaka. Skala, która znajduje się na ściance rury, pozwala określić poziom natężenia przepływu.

Rotametry są urządzeniami, które nie wymagają zasilania elektrycznego. Dzięki temu mogą być wykorzystywane do pomiarów w mediach agresywnych, o wysokiej temperaturze i ciśnieniu, a nawet do pomiaru płynów palnych.
 

Artykuł ukazał się w czasopiśmie
Reklama

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę
Reklama