Kaip apibrėžiate matuojamųjų dydžių srautą?

Matuojant srautą nustatomas kiekis, kuris per laiko vienetą prateka per vamzdžių sistemą. Medžiaga gali būti skystis, dujos arba garai. Atliekant srauto matavimą, išskiriamas tūrinio srauto matavimas ir masės srauto matavimas.

Tūrinis srautas

Tūrinis srautas - tai tūris, kuris prateka vamzdžiu per laiko vienetą (l/h, cfm ir t. t.). Dauguma čia pateiktų sistemų matuoja tūrinį srautą.

Masės srautas

Masės srautas apibrėžiamas kaip masė, tekanti per sistemą per laiko vienetą (kg/h, t/h ir t. t.). Jei terpės tankis pastovus, masės srautą galima nustatyti tūrinį srautą padauginus iš tankio. Jei tankis nėra pastovus - kaip dažnai būna su garais ir dujomis - jį taip pat reikia išmatuoti naudojant matavimo technologiją.

Kokiais atvejais reikia matuoti srautą?

Daugelyje taikomųjų programų vienintelis reikalavimas yra nustatyti, ar vyksta minimalus terpės srautas. Tuomet srauto matuokliai reikalingi tokiems dalykams, kaip siurblių apsauga nuo sauso veikimo.

Tačiau čia pateikta jutiklių technologija naudojama nuolatiniam srauto matavimui ir naudojama tokiose srityse kaip:

• pildant galutinius produktus į butelius, talpyklas ar rezervuarus
• stebint arba rodant bendrą srauto greitį įvairiuose procesuose
• teisėtose prekybos sistemose, pavyzdžiui, degalų siurbliuose, karšto ir šalto vandens skaitikliuose ir kt.

Kokie reikalavimai keliami srauto matavimui?

Reikalavimai srauto matuokliui labai skiriasi priklausomai nuo matavimo užduoties. Pripildymui reikalingas geras pakartojamumas. Įteisintose prekybai sistemose būtinas tipo tyrimo sertifikatas (bent jau ES). Panašiai, stebint ir rodant suminį srautą procese, egzistuoja bet kokie reikalavimai, susiję su konkrečia paskirtimi ar pramonės sritimi. Jie, be kita ko, kyla dėl matuojamos terpės tipo ir tikslumo reikalavimų, taip pat dėl teisinių įpareigojimų, pavyzdžiui, Slėginės įrangos direktyvos ES arba apsaugos nuo sprogimo pagal ATEX direktyvą.

Kokią terpę matuoja srauto jutiklis?

Medžiagos skirstomos į 4 skirtingas kategorijas, kurioms gali būti naudojamos tik pasirinktos jutiklių technologijos:

• Laidūs skysčiai (>20 μS/cm): rūgštys, šarmai, alus, pienas, geriamasis vanduo ir kt.
• Nelaidūs skysčiai: alkoholiai, glikoliai, mineralinės alyvos pagrindu pagaminti skysčiai, dejonizuotas vanduo ir kt.
• Dujos: deguonis, azotas, suslėgtas oras, gamtinės dujos ir kt.
• Garai: sotieji garai, perkaitinti garai.

Kokie yra srauto matavimo metodai?

Srauto matuokliai veikia pagal skirtingus matavimo principus, tačiau kiekvienas iš jų negali matuoti visų anksčiau nurodytų kategorijų terpių. Toliau pateiktoje lentelėje išvardyti įprasti matavimo metodai ir nurodyta, kokių kategorijų skysčius jais galima matuoti.

Koriolio srauto matavimas

Gana sudėtingi ir labai brangūs Koriolio principu veikiantys srauto matuokliai, palyginti su visais kitais čia pateiktais principais, turi išskirtinį pranašumą. Galima nustatyti masės srautą (kg/h, t/h ir t. t.), net jei tankis nėra pastovus.

Pavyzdžiui, Koriolio srauto matuokliuose yra vamzdelis, kurį nuolat virpina žadintuvas. Jei srauto nėra, matavimo vamzdis per visą ilgį tolygiai svyruoja pirmyn ir atgal. Jei vyksta srautas, dėl matavimo terpės inercijos matavimo vamzdis svyruoja bangos pavidalu. Tuomet vamzdžio pradžioje ir gale esančios atkarpos svyruoja skirtingomis kryptimis tuo pačiu metu (t. y. su fazės poslinkiu). Matuojamas fazės poslinkis ϕ - tai tiesioginis srauto matas

v ~ φ.

Jei vamzdis užpildytas sunkesne terpe, jis virpa mažesniu dažniu. Vadinasi, dažnis yra matavimo terpės tankio matas. Pagal srautą ir tankį srauto matuokliai nustato masės srautą.

Koriolio srauto matuokliai laikomi tiksliausiais rinkoje esančiais linijiniais srauto matuokliais, kurių specifikacijos prasideda nuo 0,05 % matuojamos vertės.

Elektromagnetinis srauto matavimas

Elektromagnetinis srauto matuoklis (EMF) matuoja pagal Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos dėsnį. Jį sudaro metalinis matavimo vamzdis, kuriuo teka laidi matavimo terpė. Ritės sukuria magnetinį lauką, kuris nukreipiamas per terpę statmenai srauto krypčiai.

Įtampa indukuojama, kai tik laidus skystis juda per ortogonalų magnetinį lauką. Indukuota įtampa matuojama elektrodais, kurie išdėstyti 90° kampu skysčio ir magnetinio lauko atžvilgiu (dešiniosios rankos taisyklė).

Indukuota įtampa yra proporcinga srauto greičiui.

v ~ _Uind

Ultragarsinis srauto matavimas

Ultragarsiniam srauto matavimui daugiausia naudojami 2 skirtingi fizikiniai principai: tranzito laiko principas ir Doplerio principas. Rinkoje dominuoja čia aprašytas tranzito laiko principas.

Ultragarsas - tai mechaninė arba akustinė banga, kuri lėtėja prieš srovę ir greitėja su srove. Atliekant srauto matavimus ultragarsu, tame pačiame ruože matuojamas skirtingas tranzito laikas (su srove ir prieš srovę). Skirtumas tarp šių dviejų laikų yra srauto greičio matas.

V ~ △ t

Norint išmatuoti laiko skirtumą, reikia 2 keitiklių, kurie atlieka „garsiakalbio“ ir „mikrofono“ funkcijas.

Sūkurinio srauto matavimas

Sūkurių matavimo principas pagrįstas Karmano sūkurių gatve, kurioje kūnas, aplink kurį teka srautas, sukelia priešpriešais besisukančius sūkurius. Praktiškai sūkuriai sukuriami tekančioje terpėje į vamzdį įvedus kliūtį. Sūkuriai sukasi priešpriešiais ir pakaitomis atsiskiria nuo kliūties iš kairės ir dešinės pusės. Dėl sūkurių už kliūties susidaro vietiniai slėgio skirtumai, kuriuos fiksuoja tinkamai sukonstruotas jutiklis. Jutiklis matuoja sūkurių skaičių per laiko vienetą (t. y. atsiradusių sūkurių dažnį). Dažnis yra proporcingas srauto greičiui.

v ~ ƒ

Kalorimetrinis srauto matavimas

Taikant šį metodą naudojami 2 varžiniai jutikliai, iš kurių vienas naudojamas kaip kaitinimo elementas, o kitas - kaip terpės temperatūros jutiklis. Temperatūrų skirtumas tarp šildymo Pt100 ir terpės palaikomas pastovus ir matuojamas tam reikalingas šilumos srautas. Kuo didesnis terpės srautas, tuo daugiau šilumos reikia pastoviam temperatūros skirtumui palaikyti. Taip galima daryti išvadas apie atitinkamą suminį srautą per šiluminę galią.

Tiekiama galia yra srauto greičio matas:

v ~ P

Srauto matavimas su diferenciniu slėgiu / pirminiu elementu

Pirminiai elementai yra diafragmos plokštelės, Pitot vamzdeliai arba Venturi vamzdeliai. Jie sumontuoti vamzdyje ir sukuria slėgių skirtumą, kuris matuojamas, pavyzdžiui, diafragmos plokštelėje per statinį slėgį prieš ir už diafragmos plokštelės. Srauto greitį galima nustatyti iš slėgio skirtumo pagal Bernulio lygtį; jis proporcingas slėgio skirtumo kvadratinei šakniai:

v ~ √△p

Slėgio skirtumui matuoti reikalingi atitinkami diferencinio slėgio jutikliai. Todėl tikslumą sudaro pirminio elemento ir diferencinio slėgio siųstuvo neapibrėžtis.

Srauto matavimas menteliniu ratuku

Prie korpuso pritvirtintas indukcinis impulsų generatorius sukasi dėl terpės srauto, o kiekvienam praeinančiam mentės ratui skleidžia vieną impulsą. Impulsų dažnis yra tiesioginis srauto greičio matas:

v ~ ƒ

Daugelis irklinio ratuko jutiklių tiesiogiai spinduliuoja impulsų signalą, o vertinimo įrenginys pagal jį nustato srautą. Taip pat jutikliuose gali būti įmontuoti elektroniniai komponentai, kurie impulsų signalą paverčia analoginiu signalu ir perduoda jį į vertinimo įrenginį.

Kaip pasirinkti tinkamą jutiklį srautui matuoti?

Matavimo principas turi būti tinkamas terpei - kaip aprašyta pirmiau. Kiti reikalavimai, kuriuos turi atitikti srauto prietaisas, yra šie:

• Darbo sąlygos (srauto diapazonas, slėgis, temperatūra, medžiagų suderinamumas)
• įrengimo sąlygos (įleidimo ir išleidimo sekcijos, vamzdynų išdėstymas, montavimas)
• aplinkos poveikis (temperatūra, drėgmė, vibracija)
• teisiniai reikalavimai (apsauga nuo sprogimo, kalibravimo prievolė)

Pasirinkimą dar labiau apsunkina platesni praktiniai apribojimai:

• Kietosios arba dujinės medžiagos kiekis
• Neoptimali montavimo situacija
• kaina ir tikslumas

Dėl šių skirtingų iššūkių būtina konsultuotis su specialistais dėl srauto matuoklio pasirinkimo.