Flowmålerproducenter: En guide til valg af almindelige væskestrømningsmålere

Som producent af flowmålere har vi cases inden for industriproduktion, kommunal vandforsyning, energi- og kemiske industrier mv. Her er et resumé af købeguiden for flowmålere:

Nøjagtig måling af væskeflow er afgørende for at sikre produktionseffektivitet, omkostningskontrol og sikkerhed. Turbinflowmålere, elektromagnetiske flowmålere, ultralydsmålere og vortex-flowmålere er de fire mest udbredte flowmåleenheder i væskeområdet. Hver af disse bygger på et unikt funktionsprincip, hvilket resulterer i forskellige ydeevnefordele og anvendelsesgrænser.

Analyse af kerneegenskaberne for 1,4 almindelige væskeflowmålere

(1) Turbineflowmeter

1,1 Anvendelsesscenarier

Turbineflowmålere, med deres fordele ved højpræcisionsmåling, anvendes bredt i rene væskeapplikationer, hvor der kræves høj målenøjagtighed. Dette inkluderer måling af levering af raffinerede olier såsom let olie og dieselolie i petrokemisk industri, fyldning og måling af sterile væsker såsom rent vand og mælk i fødevare- og drikkevareindustrien samt nøjagtig måling af levering af flydende lægemidler i farmaceutisk industri. De anvendes også bredt til overvågning af flowet af smøremedier såsom smøreolie og hydraulikolie i industrielle kølesystemer og er især velegnede til væsker med medium til lav viskositet og uden urenheder.

1.2 Fordele

Høj måle nøjagtighed : Inden for det ratede flowområde kan nøjagtigheden normalt nå ±0,2 % til ±1,0 %. Det er en af de mest nøjagtige typer væskemåling i dag og kan opfylde behovet for højpræcisionsmåling.

Hurtig svarhastighed : Turbinbladene er meget følsomme over for flowændringer og kan hurtigt registrere øjeblikkelige udsving i strømningen, hvilket gør dem velegnede til dynamiske scenarier, der kræver realtidsmonitorering af flowændringer.

Kompakt konstruktion og nem installation : Den er relativt lille i størrelse og let i vægt, kræver mindre installationsplads og har fleksible installationsmetoder. Den kan tilsluttes via flange, klampe eller gevind for at tilpasse sig forskellige røranlæg.

Lille tryvtab : Under normal driftsflow er tryktabet for væsken, der passerer gennem turbinstrømningsmåleren, relativt lille og påvirker ikke trykbalance i hele rørsystemet i særlig grad.

1.3 Ulemper

Høje krav til mediumets renhed : Turbinbladene kan nemt slidtes eller blokeres af urenheder og partikler i mediet, hvilket resulterer i nedsat målenøjagtighed eller endda udstynsskade, hvorfor der skal anvendes strenge filtreringsanordninger.

Stor påvirkning af mediumets viskositet : Ved måling af væsker med høj viskositet vil viskositeten nedsætte hastigheden på turbinbladene, hvilket resulterer i lavere måleresultater.

Modtagelig for mekanisk slitage : Turbinbladene og lejer er i mekanisk kontakt, hvilket vil forårsage slitage efter lang tids brug. Der kræves regelmæssig vedligeholdelse og udskiftning, og levetiden er relativt kort.

(2)Elektromagnetisk strømmåler

2.1 Anvendelsesscenarier

Elektromagnetiske flowmålere fungerer på grundlag af princippet om elektromagnetisk induktion og er uafhængige af fysiske parametre såsom mediumets densitet, viskositet og temperatur. De er velegnede til måling af ledende væsker og anvendes bredt inden for kommunal spildevandsrensning, måling af industrielt spildevand, overvågning i kemisk industri af transport af ætsende væsker såsom syrer og baser samt saltopløsninger og i metallurgisk industri til flowmåling af væsker indeholdende faste partikler, såsom slam og mudder. De yder også godt inden for fødevareindustrien ved måling af viskøse ledende væsker såsom saucer og sirupper.

2.2 Fordele

Stor egnethed til medium : Så længe ledningen af mediet er ≤20 µS/cm, kan nøjagtig måling opnås uanset ændringer i dets viskositet og densitet. Den kan måle væsker indeholdende partikler, suspenderede stoffer og endda ætsende væsker såsom mudder og slam.

Stabil målenøjagtighed : Inden for måleområdet kan nøjagtigheden nå op til ±0,5 % ~ ±1,0 % og er mindre påvirket af flowændringer.

Ingen mekanisk slitage og lang levetid : Der er ingen bevægelige dele i målerøret, og måling sker udelukkende ved elektromagnetisk induktion, hvilket undgår mekanisk slitage og reducerer vedligeholdelsesomkostninger.

Minimalt tryktab : Målerørets inderside er glat, og der opstår næsten intet tryktab, når væsken strømmer igennem. Det er velegnet til systemer med strenge krav til rørtab i tryk.

Kan måle omvendt strømning : Med mulighed for tovejs-måling kan det nøjagtigt registrere væskens fremad- og baglænsstrømning, hvilket gør det velegnet til scenarier, hvor væskeflow i modstrømning skal overvåges.

2.3 Ulemper

Kan ikke måle ikke-ledende væsker : Væsker med en ledningsevne på ≤20 µS/cm (f.eks. benzin, diesel, alkohol, rent vand m.m.) kan ikke måles effektivt, hvilket er den mest centrale begrænsning i anvendelsen.

Påvirket af ekstern elektromagnetisk forstyrrelse : Hvis der er stærke magnetfelter eller højfrekvente forstyrrelseskilder (såsom store motorer og transformatorer) i nærheden af installationsmiljøet, vil målenøjagtigheden blive påvirket, og der skal anvendes afskærmningsforanstaltninger.

(3)Ultralydstrømmåler

3.1 Anvendelsesscenarier

Ultralydstrømmålere anvender en ikke-kontaktbaseret målemetode, hvilket eliminerer behovet for direkte kontakt med mediet. Disse målere er velegnede til en række komplekse scenarier, såsom overvågning af flow i store rørledninger i kommunale vand- og varmeforsyningssystemer, måling af flow af brandbare, eksplosive og ætsende væsker i petrokemiske industrier samt måling af sanitære væsker i fødevare- og lægemiddelindustrien. Desuden har de en betydelig fordel i omlægningsprojekter vedrørende ældre rørledninger, da de kan installeres uden at skulle afbryde røret.

3.2 Fordele

Ikke-kontaktbaseret måling, meget alsidig : Sensoren er installeret på ydervæggen af røret og behøver ikke at komme i kontakt med mediet, hvilket undgår problemet med mediumkorrosion og sensorforurening. Den kan måle brandbare, eksplosive, stærkt toksiske, stærkt korrosive og andre særlige væsker.

Nem installation uden indflydelse på rørledningsdrift : Installationen kan gennemføres uden at skære røret over eller standse produktionen. Det er især velegnet til omlægning af flowovervågning på gamle rørledninger eller store diameter rørledninger, der ikke kan lukkes ned.

3.3 Ulemper

Stor påvirkning af rørledningsforhold : Ablageringer, korrosion og rust på indersiden af rørvæggen vil forsvække ultralydsrefleksionssignalet og påvirke målenøjagtigheden; nogle rørmaterialer kan påvirke målingen.

Det er markant påvirket af mediets egenskaber : hvis mediet indeholder et stort antal bobler og suspenderede partikler, vil det forårsage ultralydsspredning og øge målefejlen; målenøjagtigheden for væsker med høj viskositet vil også aftage.

Målenøjagtigheden er relativt lav : nøjagtigheden for almindelige ultralydstrømmålere er ±1 % til ±1,5 %, hvilket er lavere end for turbinestrømmålere og elektromagnetiske strømmålere, og det er vanskeligt at opfylde behovene for præcisionsmåling.

Begrænset miljøtilpasningsevne : i miljøer med høj temperatur, høj luftfugtighed og kraftige vibrationer vil sensorens stabilitet aftage, og der skal anvendes yderligere beskyttelsesforanstaltninger.

(4) Vortex strømmåler

4.1 Anvendelsesscenarier

Vortex-strømningsmålere fungerer på baggrund af Karman-vortex-princippet og er velegnede til måling af rene væsker inden for et bestemt Reynolds-tal-område. De anvendes bredt til overvågning af kølevandsstrøm i industrielle kølesystemer, mængdeberegning af lavt- til medium-viskøse væsker såsom opløsningsmidler og reagenser i kemisk industri samt måling af strømning af væsker såsom let olie og varmeolie i energisektoren. De anvendes også hyppigt til overvågning af kølet og varmt vand i klimaanlæg og er særlig velegnede til måling af medium- til højhastigheds væsker.

4.2 Fordele

Enkel konstruktion og høj pålidelighed : Der er kun én vortex-generator i målerøret, ingen bevægelige dele, lav risiko for mekanisk fejl, lavt vedligeholdelsesbehov og lang levetid.

Moderat tryktab : I forhold til turbinestrømningsmåleren er tryktabet lidt højere, men lavere end ved en strømningsbegrænsningsmåler, og har ringe indflydelse på trykket i rørledningssystemet.

Høj målingstemperatur : Den kan måle højtemperaturmedium og kan understøtte op til 350° for højtemperaturmedium.

4.3 Ulemper

Der er visse krav til mediumets renhed : Hvis virvelgeneratoren bliver tilstoppet eller fastgjort af urenheder eller partikler i mediet, vil det påvirke stabiliteten af virveldannelse og øge målefejlen. Derfor er den ikke velegnet til væsker, der indeholder store mængder suspenderede partikler.

Meget påvirket af lav strømning : Når væskens strømningshastighed er lav, er det vanskeligt at danne en stabil Karman-virvelgade, målenøjagtigheden reduceres markant, eller enheden fungerer muligvis slet ikke normalt, så der er et minimumskrav til strømningshastighed.

Svag vibrationsmodstand : Ydre vibrationer kan nemt påvirke virvelstrømens frekvens, hvilket fører til unøjagtige målinger. Derfor skal den monteres i et miljø med mindre vibrationer eller udstyres med en vibrationskompenseringsenhed.

2.4 Typer af flowmålere – sammenligning af kerneparametre og egnethedsanalyse

(1) Sammenligning af kerneparametre

Parametertype	turbineflowmeter	Elektromagnetisk strømmåler	Ultralydstrømmåler	Vortex strømmåler
Målepræcision	±0.2%~±1.0%	±0.5%~±1.0%	±1%~±1.5%	±1%~±2.5%
Dielektrisk ledningsevnekrav	Ingen krav	≤20 µS/cm	Ingen krav	Ingen krav
Krav til mediumrensning	Høje (kræver filtrering)	Lave (kan indeholde partikler)	Høje (partikler påvirker nøjagtigheden)	Høj (undgå tilhæftning af urenheder)
Tryktab	Lille	Meget lille	ingen	Lille
Vedligeholdelsesomkostninger	Høj (kræver regelmæssig udskiftning af blad/lager)	Lav	Lav	Lav

(2) Scenarie egnethedsanalyse

Ud fra ovenstående parameter sammenligning og ydeevens karakteristik for hver flowmåler, kan egnetheden i forskellige scenarier opdeles i tre niveauer: "meget egnede", "generelt egnede" og "uegnede". Den specifikke egnethed er som følger:

2.1 Scenarier med præcisionsmåling af rene væsker (f.eks. fyldning af færdig raffineret olie og levering af flydende medicin)

2.1.1 Meget egnede: Turbinflowmåler. Dens høje nøjagtighed på ±0,2 % til ±1,0 % og høje gentagelighed kan opfylde målekravene og har fremragende stabilitet i rene, lavviskøse væsker.

2.1.2 Generelt egnede: Elektromagnetisk flowmåler kræver ledende væske og har en nøjagtighed, der opfylder kravene. Den er stor i størrelse og virker ikke på ikke-ledende væsker.

2.1.3 Uforenelighed: Ultralydstrømningsmålere har utilstrækkelig nøjagtighed, og vortex-strømningsmålere har dårlig stabilitet ved lave flowhastigheder.

2.2 Målescenarier med ætsende væsker/partikler (som kemiske syrer og baser, spildevandsrensning)

2.2.1 Høj tilpasningsevne: Elektromagnetiske strømningsmålere er korrosionsbestandige og kan tilpasse sig medier, der indeholder partikler.

2.2.2 Generel tilpasning: Ultralydstrømningsmåler, kontaktfri måling undgår korrosion, men nøjagtigheden falder ved mange bobler eller partikler.

2.2.3 Uforenelig: Turbinestrømningsmålere er udsatte for korrosion og tilstoppning, og vortex-strømningsmålere er tilbøjelige til, at urenheder sætter sig fast på dem.

2.3 Scenarier med store diametre/rørledningsrenovering (som vandforsyning og varmesystemer i kommuner)

2.3.1 Høj tilpasningsevne: Ultralydstrømningsmålere. Kontaktfri installation kræver ikke skæring af røret og er velegnet til store diametre; elektromagnetiske strømningsmålere kan indsættes.

2.3.2 Generel tilpasning: Elektromagnetiske flowmålere har høj nøjagtighed, men kræver rørsnitning til installation, hvilket gør ændringer vanskelige.

2.3.3 Ukompatibel: Turbinflowmålere anvendes til rør med lille diameter og er ikke velegnede til rør med diametre over DN200. Vortex-flowmålere er ikke velegnede til rør med diametre over DN300.

3. Den centrale beslutningslogik for valg af flowmåler

I praktiske anvendelser skal valg af flowmålere følge princippet om "scenarie først og parametermatch". De specifikke beslutningstrin er som følger:

3.1 Identificer mediets egenskaber : Først skal du bestemme væskens ledningsevne (om den er ledende), renhed (forurenet) og viskositet (høj/mellem/lav viskositet). Dette er afgørende for at udelukke inkompatible flowmålere. For eksempel bør ikke-ledende væsker direkte udelukkes fra elektromagnetiske flowmålere, mens væsker, der indeholder store mængder partikler, bør udelukkes fra turbinflowmålere.

3.2 Krav til målenøjagtighed : Ved højpræcise anvendelser såsom handelssettlement og præcisionspåfyldning foretrækkes turbinflowmålere eller elektromagnetiske flowmålere; ved anvendelser med mellem- og lavnøjagtighed såsom rutinemåling og processtyring kan virvelstrømsflowmålere eller ultralydsmålere vælges.

3.3 Rørsystem- og miljøforhold : Afhængigt af rørdiameter gives ultralydstrømmålere prioritet for rør med diameter over DN200, og turbinstrømmålere samt ultralydstrømmålere gives prioritet, når der er begrænset installationsplads; miljømæssige vibrationer/temperatur: undgå vortex-strømmålere ved store vibrationer, og vælg vortex-strømmålere i højtemperaturmiljøer.

4. Producentanbefalinger for strømningsmålere

Turbin-, elektromagnetiske, ultralyds- og vortex-strømningsmålere har hver deres styrker og svagheder ved væskestrømningsapplikationer, og der findes ikke noget som en 'universalløsning' for alle strømningsmålinger. For at opnå nøjagtig, stabil og effektiv strømningsmåling kræves en omfattende vurdering baseret på mediets egenskaber, målekrav, rørmiljø og økonomisk budget.