Košík  |  Kontakt  |  English
Česko 596 311 899
Mezinárodní+420 596311899

Výběr hmotnostního průtokoměru pro danou aplikaci

Jak vybrat hmotnostní průtokoměr Průmyslové a chemické procesy a to od polymerizace, až po vaření, jsou závislé na dodávání přesných množství kapalin nebo plynů. Rychlost dodávání se může měřit buď hmotností nebo objemem za jednotku času a výběr mezi nimi závisí na aplikaci. V mnoha situacích je objemové měření dostačující, zejména když známe teplotu a tlak a jsou-li obě veličiny stabilní. Avšak měření hmotnostním průtokoměrem přímo, ukazuje počet molekul a má tu výhodu, že je odolné vůči změnám hustoty.

Většina inženýrů zná některé z mnoha způsobů jak měřit průtok objemově. Měření hmotnostního průtoku je obecně méně dobře známo a pochopeno. Tato Omega Engineering Bílá kniha vysvětluje, jak lze hmotnostní průtok měřit přímo (například pomocí tepelných ztrát) a nepřímo (dedukcí z poklesu tlaku) a vyzdvihuje relevantní funkce některých komerčně dostupných hmotnostních průtokoměrů. Názvy jednotlivých sekcí:
  • Typy hmotnostních průtokoměrů a principy činnosti
  • Faktory ovlivňující přesnost
  • Aplikace pro hmotnostní průtokoměry
  • Novinky v technologii objemových a hmotnostních průtokoměrů

Typy hmotnostních průtokoměrů a principy činnosti

Copper Bins
Copper Bins
Nejvíce používané typy měřičů jsou s diferenciálním tlakem, tepelnou hmotností a Coriolisův.

Průtokoměry s diferenciálním tlakem
Do oblasti s laminárním prouděním je vložena překážka v podobě disku s otvorem známého průměru a na jeho obou stanách se měří tlak média. Tlak je vyšší na nátokové straně a rozdíl údajů je úměrný vzdálenosti mezi dvěma snímanými body, objemovém průtoku, viskozitě a průměru potrubí jak je stanoveno v Poiseuilleově rovnici. Pro standardizovaný hmotnostní průtok je pak provedena korekce na tlak a teplotu.

Tepelný hmotnostní průtokoměr
Je dostupný ve dvou provedeních: ohřívaná trubice pro vzorek a vložená sonda. Obě provedení odvozují hmotnost od měrného tepla média (čímž jsou potlačeny změny hustoty), takže tato vlastnost musí být známa. Tepelné hmotnostní průtokoměry jsou ideální pro nízké průtoky plynu.

Vyhřívanou, velmi přesnou trubicí pro vzorek prochází částečný nebo celý průtok. Do trubice je dodáváno teplo a měří se změna teploty procházejícího vzorku. Rozdíl teplot mezi dvěma body ukazuje jak mnoho energie, závislé na hmotnosti prošlé trubicí, médium absorbovalo.

Hmotnostní průtokoměry s vloženou sondou využívají stejný princip, ale se dvěma odporovými teploměry umístěnými v toku média. První snímač měří teplotu protékajícího média, zatímco druhý se zahřívá na teplotu vyšší, než je u prvního snímače. Teplo se přenáší z druhého snímače do média v míře odpovídající hmotnosti průtoku.

Coriolisův hmotnostní průtokoměr
Coriolisovy hmotnostní průtokoměry měří hmotnostní průtok pomocí setrvačnosti. Kapalina nebo hustý plyn proudí skrz trubici, rozkmitávanou malým pohonem. Toto zrychlení vytváří měřitelnou zkrutnou sílu na trubici, proporcionální hmotnosti. Hmotnostní průtok je indikován bez nutnosti jakékoliv znalosti o médiu proudícím dovnitř průtokoměru. Sofistikovanější Coriolisovy průtokoměry, používají dvojitou zakřivenou trubku pro vyšší citlivost a nižší tlakové ztráty.

Faktory ovlivňující přesnost

Přesnost hmotnostního průtokoměru s diferenciálním tlakem je ovlivňována třemi faktory. Za prvé, měření je odvozováno z teploty a tlaku, takže každá chyba v nich se odráží v konečném výsledku. Za druhé, existují předpoklady o viskozitě a dosaženém stupni laminárního proudění (turbulence ovlivňuje průtok přes clonu a vytváří se tak klamné údaje měření tlaku). Za třetí, a možná nejdůležitější, otvor ve cloně se může časem zvětšovat a tak se zmenšuje pokles tlaku. V závislosti na proudícím médiu, je zde také riziko částečného zablokování.

Při používání tepelného hmotnostního průtokoměru je důležité zvažovat možné vlivy:
  • Kondenzující vlhkost na detektoru teploty. Nasycené plyny mohou vytvářet vlhkost, což vede ke špatným měřeným údajům a eventuálně i ke korozi.
  • Hromadění částic. Nízké údaje mohou nastat, když přenosu tepla brání nahromadění reziduí - nečistot na snímači.
  • Chyba v konkrétním předpokladu tepelné kapacity, vyplývající z kolísání nebo nekonzistence v plynné směsi.
Tepelné hmotnostní průtokoměry potřebují určitý čas k dosažení ustáleného stavu provozní teploty. Jakmile je přístroj připojen na napájení, měřené hodnoty by neměly být odebírány ihned, ale až po ustálení v provozním stavu.

Coriolisovy hmotnostní průtokoměry, i když jsou považovány za přesné, jsou náchylné k chybám vyplývajícím z bublin v kapalině. Ty umožňují "šplouchání" v trubici, generování hluku a mění energii potřebnou k vibrování trubice. Velké bubliny v médiu zvyšují nepřiměřeně energii potřebnou pro vibrace trubice, což vede k úplnému selhání. Kromě toho rozdělení média na plyn a kapalinu, vytváří tlumící účinek na vibraci trubice.

Aplikace pro hmotnostní průtokoměry

Hmotnostní průtokoměry s diferenciálním tlakem najdou uplatnění kdekoliv, kde lze bezpečně předpokládat, že kapalina má konzistentní viskozitu a v ideálním případě, kdy se nemění teplota. Stlačitelnost plynů může způsobit problémy, ale manipulační a výdejové aplikace obvykle pracují dobře. Je třeba brát ohledy na pokles tlaku přes průtokoměr. Tyto průtokoměry jsou velmi užitečné pokud musí být odečet měřených hodnot k dispozici ihned po zapnutí přístroje.

Tepelné hmotnostní průtokoměry pracují jak s kapalinami tak i s plyny. Jsou široce používány v:
  • Ve výrobě polovodičů k měření plynů
  • Při monitorování vzduchu v jaderných elektrárnách
  • V chemických procesech
  • Při filtraci a detekci netěsností
Jiné obecné použití tepelných hmotnostních průtokoměrů zahrnuje analytické laboratoře, jako je např. chromatografie plynů.

Jako nejpřesnější a také nejdražší technika jsou Coriolisovy průtokoměry převládajícím typem měřičů používaných ve vědeckých aplikacích, kde se měří jak korozivní tak i čisté plyny a kapaliny. Také je nalezneme v:
  • Při zpracování papíru a celulózy
  • Ve výrobě petroleje a olejů
  • V chemické výrobě
  • Při manipulaci s odpadními vodami
Zpracování papíru a celulózy
Zpracování papíru a celulózy
Výroba petroleje a olejů
Výroba petroleje a olejů
Manipulace s odpadními vodami
Manipulace s odpadními vodami
Měřiče s přímou trubicí se mnohem snadněji čistí a dává se jim přednost jak v potravinářství a nápojových aplikacích tak i ve farmacii. Také se nacházejí při manipulaci s kaly a vyskytují se v důlních provozech.

Novinky v technologii objemových a hmotnostních průtokoměrů

Hmotnostní a objemové průtokoměry
Hmotnostní a objemové průtokoměry
Měřiče série OMEGA FMA6600/6700 jsou hmotnostní průtokoměry s mnoha parametry, schopné poskytovat měření průtoku, tlaku a teploty. Jsou určeny pro použití s plyny. Hmotnostní průtok se měří pomocí vyhřívané trubice v níž prochází měřený plyn. Tyto přístroje zvládnou průtoky plynu od 0,15 do 100 litrů za minutu a mají přesnost +/-1% a 1,5% z plného rozsahu.

Soubor tepelných hmotnostních průtokoměrů z nerezi FMA3100/3300ST je určen pro suché čisté plyny. Použitím vytápěné měřící trubice zpracovávají průtoky od 0,4 až 20 kubických centimetrů do 10 až 500 litrů za minutu s teplotní citlivostí +/-0,15% a opakovatelností +/-0,25% z plného rozsahu.

V situacích, kdy diferenční tlak hmotnostního průtokoměru je nejvhodnější, má serie FMA-1600A rozsah od 0 až 0,5 kubických centimetrů do 0 až 3000 litrů za minutu. Obsahuje více než 30 kalibrací pro plyny a zobrazuje současně teplotu, tlak, objemový a hmotnostní průtok. Typická přesnost řady FMA-1600A je +/-0,8% z údaje +0,2% z plného rozsahu.

Zapamatujte si

Hmotnostní průtoky lze měřit nepřímo diferenčním tlakem nebo přímo měřičem s použitím buď měrného tepla nebo s použitím Coriolisova jevu.

Coriolisovy hmotnostní průtokoměry poskytují nejlepší přesnost pro většinu kapalin, ale jsou drahé. Mají tu výhodu, že není třeba žádných znalostí o protékající kapalině.

Tepelné hmotnostní průtokoměry jsou méně přesné, ale mají stálý způsob přímého měření. Vyžadují znalost specifického (měrného) tepla daného média.

Hmotnostní průtokoměr s diferenčním tlakem poskytuje nepřímé měření odvozené dle Poiseuilleho rovnice, kterou je třeba nastavit pro teplotu a tlak měřeného média. Pracují velmi dobře při nestlačitelných tekutinách.

Publikace
Stáhnout kompletní dokumentaci o
Jak vybrat hmotnostní průtokoměr
Související témata
Průtokoměry