Co je snímač průtoku vody?

Průtokoměry jsou zařízení, která měří objem nebo hmotnost látky: kapaliny, plynu nebo páry, která projde průřezem potrubí za jednotku času. V každodenním životě se průtokoměry nazývají „měřiče“, ale to je nesprávné, protože počítadlo je pouze jednou ze součástí konstrukce průtokoměru. Vlastnosti návrhu závisí na typu zařízení. V současné době se používá 6 typů průtokoměrů, z nichž každý má své silné a slabé stránky.

Elektromagnetické průtokoměry

• Mírné náklady.
• V průřezu nejsou žádné pohyblivé nebo nehybné části.
• Velký dynamický rozsah měření.

• Činnost zařízení je ovlivněna magnetickými a vodivými usazeninami.

Princip činnosti elektromagnetického průtokoměru

Ultrazvukové průtokoměry

Konstrukce průtokoměrů obsahuje vysílač ultrazvukového signálu (USS). Když se kapalina pohybuje potrubím, dochází k posunu ultrazvukové vlny. Z tohoto důvodu se mění doba, za kterou signál z vysílače dosáhne přijímače. Doba průchodu se zvyšuje proti proudu tekutiny a snižuje se, pokud je ultrazvukový signál ve směru toku. Ultrazvukové průtokoměry počítají objemový průtok kapaliny na základě rozdílu doby průchodu ultrazvukové kapaliny podél toku a proti němu – tento rozdíl je úměrný rychlosti a objemu vody.

Výhody ultrazvukových průtokoměrů:

• Nízké náklady.
• V průřezu nejsou žádné pohyblivé nebo nehybné části.
• Průměrný dynamický rozsah měření.
• Možnost instalace na potrubí velkého průměru.

• Citlivost měření na reflexní a ultrazvuk pohlcující sedimenty.
• Citlivost na vibrace.
• Citlivost na zkreslení proudění u jednopaprskových průtokoměrů.

Diferenční tlakové průtokoměry

Princip činnosti tohoto typu průtokoměru je založen na měření tlakových rozdílů, ke kterým dochází, když proud kapaliny, plynu nebo páry prochází podložkou, tryskou nebo jiným omezovacím zařízením. Rychlost proudění v tomto místě se mění, tlak roste: čím vyšší je rychlost proudění, tím větší je průtok.

• Žádné pohyblivé části.

• Mechanické překážky v průřezu: podložka nebo tryska.
• Malý dynamický rozsah měření.
• Citlivost na jakékoli srážky na omezovacím zařízení.

Vírové průtokoměry

Vírové průtokoměry měří frekvenci vibrací, ke kterým dochází v proudu kapaliny nebo plynu, když proudí kolem překážek. Při obtékání překážek vzniká vír, podle kterého mají zařízení svůj název.

• Žádné pohyblivé části.

• Mechanické překážky v průřezu průtokoměru.
• Nízký dynamický rozsah.
• Citlivost na teplotu.
• Nestabilita charakteristik během srážek na blafovém tělese.
• Vliv vibrací na výsledky měření.

Princip činnosti vírového průtokoměru

Průtokoměry tachometrů

Průtokoměry otáčkoměru měří rychlost otáčení, počet otáček oběžného kola nebo turbíny v proudu vody, plynu nebo páry. Princip činnosti se nemění v závislosti na tom, zda je v zařízení instalováno oběžné kolo nebo turbína; jediný rozdíl je v tom, že osa otáčení oběžného kola je kolmá na pohyb proudění a turbína je rovnoběžná s proudem kapaliny nebo plynu.

• Nízké náklady.
• Funguje bez zdroje energie.

• Mechanické překážky v průřezu průtokoměru.
• Nízký dynamický rozsah.
• Nestabilita měření.
• Nízká spolehlivost.
• Nečistoty a cizí předměty ve vodě ovlivňují výsledky měření.
• Krátká životnost.

Princip činnosti tachometru průtokoměru

Coriolisovy průtokoměry

Princip činnosti těchto průtokoměrů je založen na Coriolisově jevu: změně fází mechanických vibrací trubic ve tvaru U, kterými se pohybuje kapalina, plyn nebo pára. Fázový posun závisí na hmotnostním toku. Coriolisova síla, která působí na stěny oscilační trubice, se mění pod tlakem vody nebo páry.

• Přímé měření hmotnostního průtoku.
• Srážky neovlivňují měření.
• Ve vnitřní části nejsou žádné překážky.
• Měření průtoku kapalin nezávisí na jejich elektrické vodivosti.

• Vysoká cena.
• Přísné požadavky na technologii výroby.
• Vliv vibrací na metrologické charakteristiky.

Po porovnání výhod a nevýhod různých typů zařízení je snadné pochopit, proč elektromagnetické průtokoměry zůstávají nejoblíbenější: jsou levné, přesné a praktické. Prostřednictvím katalogu společnosti Intelpribor si můžete objednat vysoce kvalitní měřicí moduly. Pomůžeme vám nejen s výběrem zařízení, ale také s instalací a zajištěním údržby.

Přihlaste se k odběru našeho newsletteru
a být jedním z prvních
kdo si bude uvědomovat každého
naše novinky!

Předplatné úspěšně dokončeno!

Průtokoměry slouží k měření hmotnostního nebo objemového průtoku pracovního média, které je nezbytné pro správné vedení technologického procesu, jakož i účtování použití činidel, chemikálií, nosičů energie a zpracovávaných produktů.

Fyzikální stav látek: plyn, kapalina, suspenze, pára, za provozních podmínek. Je také důležité, aby během provozu průtokoměru nedocházelo k fázovému přechodu z jednoho stavu agregace do druhého, protože to negativně ovlivňuje životnost zařízení a přesnost měření.

Chemické složení: V případě směsi různých látek chemické složení jednotlivých složek, jejich podíl (objem, hmotnost, mol) ve směsi. Na základě chemického složení, ale i provozních podmínek je možné určit fyzikální vlastnosti média nutné pro posouzení výkonu průtokoměru za aktuálních podmínek. Chemické složení také umožňuje vyhodnotit kompatibilitu média s materiálem těla průtokoměru a těsnění.

Rozsah provozních průtoků: Při určování horní meze měření je lepší vytvořit rezervu 5-15 %, nicméně některé průtokoměry mohou udávat hodnoty průtoků i více než 100 % horní meze měření (URL ), ale certifikovaná přesnost je zaručena pouze při průtokech nižších než 100 %. Spodní hranice měření je také důležitá, protože. Neexistují žádné průtokoměry, které měří průtok od 0 do 100 % URL. Vždy existuje spodní hranice měření, pod kterou není zařízení schopno poskytnout certifikovanou přesnost.

Provozní rozsah okolních teplot: velmi nízké a vysoké teploty vyžadují speciální metody měření nebo přesunutí měřicího bodu do části systému, kde se okolní teplota blíží pokojové teplotě.

Pracovní rozsah středních tlaků: jak při vysokém tlaku, tak ve vakuu trpí životnost zařízení a mění se i požadavky na samotné zařízení.

Přítomnost cizích inkluzí. Vodní a olejové páry, pevné částice v plynu, suspendované částice a plynové bubliny v kapalině atd. Kondenzace média uvnitř průtokoměru tak může vést ke zhoršení jeho přesnosti a pokud se v měřicí části průtokoměru hromadí pevné částice, může dojít k poruše zařízení. U řady průtokoměrů kapalin s pohyblivými částmi povede přítomnost rozpuštěného vzduchu ke kavitaci, která ničí pouzdro zařízení.

Stabilita toku. Ve fázi výběru zařízení je nutné rozhodnout, zda bude průtok konstantní nebo zda bude přerušovaný. Potrubí je zcela nebo částečně naplněno.

Korozivní vlastnosti. Zda prostředí za provozních podmínek může poškodit pouzdro, těsnění průtokoměru a vestavěné senzory. Toto kritérium zohledňuje i zařazení do pracovního prostředí.

Parametry místa působení. Rozsah teplot, vlhkost prostředí v místě provozu, stupeň ochrany proti prachu a vlhkosti, ochrana proti výbuchu, vnější korozivní účinky na průtokoměr, přítomnost zdrojů silného elektromagnetického záření.

Vírové průtokoměry

Princip činnosti vírového průtokoměru je založen na Karmanově jevu. Bluffové těleso umístěné v proudu procházejícím vírovým průtokoměrem vytváří za sebou střídavé víry, což jsou dvě vírové ulice zvané Karman street. V jedné stopě se víry otáčejí ve směru hodinových ručiček, ve druhé – proti směru hodinových ručiček. Ve vírovém průtokoměru se postupně vytvářejí víry jeden po druhém, nejprve na jedné straně blafového tělesa, poté na druhé, čímž dochází k tlakové nehomogenitě v okolním proudu plynu nebo kapaliny. Vzdálenost mezi víry (vlnová délka rušení) je měřitelná konstanta.

Za blafovým tělem vírového průtokoměru se nachází snímač rychlosti, který zaznamenává průchod vírů. Počítáním počtu vírů procházejících snímačem rychlosti za jednotku času (frekvence) určí kalkulátor vírového průtokoměru celkový objem pracovního média.

Snímač rychlosti vírového průtokoměru obsahuje piezoelektrický prvek, který měří frekvenci vírů. Při vzniku víru působí na piezoelektrický snímač deformační síla, která se přeměňuje na elektrický signál. Frekvence tohoto střídavého signálu je úměrná frekvenci výsledných vírů.

Ultrazvukové průtokoměry

Ultrazvukové průtokoměry jsou určeny pro automatické měření objemového množství a objemového průtoku kapalin. Jeho princip činnosti je založen na změně rychlosti šíření ultrazvukového signálu v pohybujícím se prostředí v závislosti na hodnotě složky rychlosti tohoto prostředí ve směru šíření ultrazvukového signálu.

Souprava průtokoměru obsahuje měřicí a regulační zařízení a násobek dvou piezoelektrických snímačů, jejichž zvýšení umožňuje dosáhnout vyšší přesnosti měření. Primární převodník ultrazvukového průtokoměru je úsek potrubí, na kterém jsou pod úhlem k jeho ose instalovány piezoelektrické snímače. Když jsou piezoelementy stlačovány a roztahovány v určitých směrech, vznikají na jejich povrchu elektrické náboje. Pokud je na tyto povrchy aplikován rozdíl elektrického potenciálu, piezoelektrický prvek se natáhne nebo smrští v závislosti na tom, který z těchto povrchů má větší napětí. Tento jev se nazývá inverzní piezoelektrický jev. Je základem činnosti emitorů ultrazvukových vibrací, které převádějí střídavé elektrické napětí na mechanické vibrace stejné frekvence. Přijímače, které převádějí tyto oscilace na střídavé elektrické napětí, pracují na přímém piezoelektrickém jevu. Každý ze dvou piezoprvků je vysílací a přijímací, jsou připojeny k měřicímu a řídicímu zařízení pomocí vysokofrekvenčních kabelů.

Schémata převodníků ultrazvukových průtokoměrů:

a – jednokanálový; b – s reflektory; c – dvoukanálový

Coriolisovy hmotnostní průtokoměry

Princip činnosti je založen na tom, že proudění tekutiny v senzoru prochází dvojicí symetrických zakřivených měřicích trubic, které kmitají s určitou frekvencí. Tvar vibrací jedné z těchto trubic je znázorněn na obrázku níže. Trubka je poháněna elektromagnetickou cívkou umístěnou ve středu ohybu trubky. Vibrace elektronky jsou podobné vibracím ladičky a mají amplitudu menší než 1 mm a frekvenci v rozsahu 80 – 100 Hz.

Měřenému médiu procházejícímu trubicí je dána vertikální složka pohybu vibrační trubky. Při pohybu nahoru během první poloviny oscilačního cyklu (obrázek níže) vytváří tekutina proudící do trubice odpor proti pohybu nahoru a tlačí trubku dolů. Po pohlcení vertikálního impulsu při jeho pohybu kolem ohybu trubice se kapalina vytékající z trubice brání poklesu vertikální složky pohybu a tlačí trubku nahoru, což vede ke kroucení trubice. Jak se trubka během druhé poloviny oscilačního cyklu pohybuje dolů, stáčí se v opačném směru. Toto kroucení se nazývá Coriolisův efekt.

Na základě druhého Newtonova zákona je úhel natočení trubice senzoru přímo úměrný množství tekutiny procházející trubicí za jednotku času. Elektromagnetické cívky detektoru umístěné na každé straně trubice zachycují signál odpovídající vibracím trubice. Hmotnostní průtok je určen měřením časového zpoždění mezi signály detektoru. Při absenci průtoku se potrubí nekroutí a mezi signály detektoru není žádný časový rozdíl. Pokud je průtok, potrubí se kroutí a vzniká časový rozdíl v příchodu dvou rychlostních signálů. Tento časový rozdíl je přímo úměrný hmotnostnímu toku.

Měření hustoty – Vlastní frekvence snímacích trubic závisí na jejich geometrii, materiálu, konstrukci a hmotnosti. Hmota se skládá ze dvou částí: hmoty samotných trubic a hmotnosti měřeného média v trubicích. Pro určitou velikost snímače je hmotnost trubic konstantní. Vzhledem k tomu, že hmotnost měřeného média v trubicích je rovna součinu hustoty média a vnitřního objemu a objem trubek je také konstantní pro konkrétní standardní velikost, může být frekvence oscilací trubek svázána na hustotu média a určenou měřením periody oscilací.

Tepelné hmotnostní průtokoměry

Tento typ průtokoměru provádí měření hmotnostního průtoku stanovením odvodu tepla z vyhřívaného povrchu. Snímač se skládá ze dvou stejně hmotných prvků s přesně vybranými odporovými teploměry. Referenční snímač měří teplotu řízeného prostředí (až +200 °C); druhý odporový teploměr měří teplotu vyhřívaného čidla. Výkon dodávaný do ohřívače se mění tak, aby se udržoval konstantní kladný teplotní rozdíl vzhledem k referenční hodnotě. Mezi dodávaným výkonem a hmotnostním tokem existuje fyzikální vztah, který je nelineární. Mikroprocesor, který je součástí zařízení, určuje odpovídající hmotnostní průtok na základě požadovaného výkonu, přičemž k tomu používá kalibrační křivku. Měří se také teplota, ze které se určuje teplotní korekce na hmotnostní průtok v celém rozsahu provozních teplot zařízení.

— Přímé měření hmotnostního toku vzduchu a plynů.

— Není nutná žádná korekce teploty a tlaku.

— Široký dynamický rozsah měření 100:1.

— Vysoká citlivost při měření nízkých průtoků.

— Nízká tlaková ztráta.

— Hodnoty aktuálního průtoku, teploty a celkového průtoku lze přenášet prostřednictvím protokolu HART®.

— Provozní teplota do +200 °C.

— Vysoký provozní tlak v závislosti na typu instalace na technologickém zařízení.

— Výměna sondy může být provedena na místě.

— Senzor je chráněn v případě zasunutí do potrubí příliš hluboko.

— Kromě toho: — zařízení pro „horké“ vkládání a vyjímání sondy (umožňující nepřerušení procesu) nebo ventil se svěrným šroubením.

teplotní kompenzace

Měření tepelného průtoku nevyžaduje korekce tlaku a teploty, které vyžaduje většina průtokoměrů používaných pro měření průtoku plynu v terénu. Změna teploty však povede ke změnám vlastností plynu, které ovlivňují přenos tepla konvekcí. Průtokoměry tohoto typu zajišťují měření teploty a automatickou korekci výsledků měření hmotnostního průtoku a zajišťují zohlednění změn vlastností plynu v celém rozsahu provozních teplot zařízení.

Zmije

Softwarový totalizér zobrazuje devítimístný celkový průtok zobrazený v uživatelem zvolených jednotkách. Použití EEPROM pro ukládání celkových průtoků eliminuje potřebu záložních baterií a zajišťuje maximální integritu dat v případě výpadku napájení. Totalizér lze nastavit na nulu pomocí zobrazovacího modulu nebo HART.

Pro vybrané plyny lze s použitím dříve získaných kalibračních dat vzduch-plyn provést ekvivalentní vzduchovou kalibraci.

Sondy nabízejí různé možnosti připojení médií, včetně závitové, přírubové a kompresní montáže. Sonda může být instalována do potrubí o průměru minimálně 1 1/2″ (při použití závitového připojení – minimálně 2″/DN 50).

Senzor je chráněn před poškozením, pokud narazí na „dno“, když je zasunut příliš hluboko do potrubí. Při instalaci sondy pomocí kompresního šroubení můžete upravit polohu sondy v potrubí, abyste dosáhli optimálního umístění. Obvykle se tohoto umístění dosáhne, pokud je spodní část sondy 25 mm pod středovou osou potrubí.

Každý průtokoměr je z výroby kalibrován pro konkrétní typ plynu a požadovaný průtok. Zařízení se konfiguruje na základě informací o konkrétní aplikaci. Díky tomu lze zařízení ihned nainstalovat a uvést do provozu bez jakýchkoliv úprav na místě.

Stlačený vzduch nebo plyn

Měření hmotnostního toku v různých plynovodech za účelem získání informací o využití plynů v podniku, což jim umožní organizovat jejich distribuci v rámci podniku.

— přímá měření hmotnostního toku

– široký dynamický rozsah

— stanovení celkové spotřeby

Měření průtoku v různých bodech flérových potrubí.

— dobrá citlivost při měření nízkých průtoků

– široký dynamický rozsah

– snadná demontáž pro čištění

Elektromagnetické průtokoměry

Elektromagnetické průtokoměry se používají k měření průtoku elektricky vodivých kapalin.

Průtokoměr je kus trubky z nerezové oceli s póly elektromagnetu umístěnými vně, ve kterém jsou podél osy umístěny elektrody pro sběr proudu. Část potrubí na obou stranách elektrod je pokryta elektrickou izolací. Roli vodiče v takovém průtokoměru plní elektricky vodivá kapalina pohybující se potrubím a procházející magnetickým polem elektromagnetu. V kapalině vznikne emf úměrné rychlosti jeho pohybu. Stupeň agresivity pro taková zařízení je dán izolačním materiálem potrubí a elektrod primárního měniče.