Läpimittarivalmistajat: Opas yleisten nesteläpimittausten valintaan

Läpimittarivalmistajana meillä on tapauksia teollisessa tuotannossa, kunnallisen vedenhuollon, energian ja kemian teollisuudessa jne. Tässä on yhteenveto läpimittarin ostopaikasta:

Nestevirtauksen tarkka mittaaminen on ratkaisevan tärkeää tuotannon tehokkuuden, kustannuskontrollin ja turvallisuuden varmistamiseksi. Turbiiniläpimittarit, magneettiset läpimittarit, ultraääniläpimittarit ja pyörreläpimittarit ovat neljä yleisintä nesteiden mittaukseen käytettävää laitetta. Jokainen perustuu erityiseen toimintaperiaatteeseen, mikä johtaa eriytyneisiin suorituskykyetuihin ja sovellusalueisiin.

Analyysi 1,4 pääasiallisista nestevirtausmittareista

(1) Turbiinivirtausmittari

1.1 Käyttöskenaariot

Turbinevirtausmittarit, joilla on tarkan mittaustarkkuuden etu, käytetään laajasti puhtaiden nesteiden sovelluksissa, joissa vaaditaan korkeaa virtaustarkkuutta. Näihin kuuluu jalostettujen öljyjen, kuten kevyen öljyn ja dieselöljyn, mittaaminen maakaasu- ja petrokemian teollisuudessa, steriilien nesteiden, kuten puhdistetun veden ja maidon, täyttö ja mittaaminen elintarvike- ja juomateollisuudessa sekä nestemäisten lääkkeiden tarkka mittaaminen farmaseuttisessa teollisuudessa. Niitä käytetään myös laajalti voiteluaineiden, kuten voiteluöljyn ja hydraulineöljyn, virtauksen seurantaan teollisissa jäähdytysjärjestelmissä, ja ne soveltuvat erityisen hyvin keskiviskoosiin ja epäpuhtauksittomiin nesteisiin.

1.2 Edut

Korkea mittauskäsittely : Nimellisvirran alueella tarkkuus saavuttaa yleensä ±0,2 %:sta ±1,0 %:iin. Se on yksi tarkimmista nykyisistä nestevirtausmittaustyypeistä ja täyttää korkean tarkkuuden mittausvaatimukset.

Nopea vastausnopeus : Turbiinisäätimet ovat erittäin herkkiä virtauksen muutoksille ja voivat nopeasti havaita virtauksen hetkelliset vaihtelut, mikä tekee niistä soveltuvia dynaamisiin skenaarioihin, joissa vaaditaan reaaliaikaista seurantaa virtauksen muutoksista.

Kompakti rakenne ja helppo asennus : Se on suhteellisen pienikokoinen ja kevyt, eikä vaadi paljoa asennustilaa, ja sen asennustavat ovat joustavat. Sen voi liittää liittimellä, puristimella tai kierteellä sopeutuakseen erilaisiin putkistojärjestelmiin.

Pieni painehäviö : Normaalissa käyttövirtauksessa fluidin aiheuttama painehäviö turbiinivirtausmittarin läpi on suhteellisen pieni, eikä se vaikuta liikaa koko putkiston painetasapainoon.

1.3 Haitat

Korkeat vaatimukset väliaineen puhtaudelle : Turbiinisäätimiä voivat helposti kuluttaa tai tukkia väliaineessa olevat epäpuhtaudet ja hiukkaset, mikä johtaa mittaustarkkuuden heikkenemiseen tai jopa laiterikkeisiin, joten tiukat suodatuslaitteet on oltava käytössä.

Vahva riippuvuus väliaineen viskositeetista : Kun korkeaviskoottisia nesteitä mitataan, nesteen viskositeetti vähentää turbiinilastujen pyörimisnopeutta, mikä johtaa alhaisiin mittausarvoihin.

Herkkä mekaaniselle kulumiselle : Turbiinilastut ja laakerit ovat mekaanisessa kosketuksessa, mikä aiheuttaa kulumista pitkäaikaisen käytön jälkeen. Säännöllinen huolto ja vaihto tarvitaan, ja käyttöikä on suhteellisen lyhyt.

(2)Elektromagnetinen virtamittari

2.1 Käyttöskenaariot

Sähkömagneettiset virtausmittarit toimivat sähkömagneettisen induktion periaatteella eivätkä ole alttiina vaikutukselle väliaineen tiheydestä, viskositeetista tai lämpötilasta. Ne soveltuvat johtavien nesteiden mittaamiseen ja niitä käytetään laajalti kunnallisen jäteveden käsittelyssä, teollisuuden jätevesien purkumittauksessa, kemian teollisuuden hapoille, emäksisille liuoksille ja suolaliuoksille sekä metallurgian teollisuuden hiukkasia sisältävien nesteiden, kuten massojen ja mutan, virtausmittauksissa. Niillä on myös hyvä suorituskyky elintarviketeollisuudessa viskoosten johtavien nesteiden, kuten kastikkeiden ja siirappien, mittaamisessa.

2.2 Edut

Vahva sopeutuvuus eri väliaineisiin : Kunhan väliaineen johtavuus on ≤20 µS/cm, tarkka mittaus voidaan saavuttaa riippumatta sen viskositeetin ja tiheyden muutoksista. Mittari voi mitata nesteitä, jotka sisältävät hiukkasia, kelluvaa ainetta ja jopa syövyttäviä nesteitä, kuten mutaa ja massaa.

Vakaa mittaus­tarkkuus : Mittausalueella tarkkuus voi saavuttaa ±0,5 %:n – ±1,0 %:n ja sitä ei juurikaan vaikuta virtauksen muutokset.

Ei mekaanista kulumista ja pitkä käyttöikä : Mittausputkessa ei ole liikkuvia osia, ja mittaus perustuu ainoastaan sähkömagneettiseen induktioon, mikä välttää mekaanisen kulumisen ja vähentää huoltokustannuksia.

Vähäinen painehäviö : Mittausputken sisäseinä on sileä, eikä nesteen läpivirtauksessa tapahdu melkein lainkaan painehäviötä. Se sopii järjestelmiin, joissa putkistopainehäviölle on tiukat vaatimukset.

Käänteisvirtauksen mittaaminen mahdollista : Kaksisuuntaisen mittauksen ansiosta laite pystyy tarkasti havaitsemaan nesteen eteen- ja taaksepäin virtauksen, mikä tekee siitä soveltuvan tilanteisiin, joissa nesteen takaisinvirtausta on seurattava.

2.3 Haitat

Ei voi mitata eristeitä nesteitä : Nesteitä, joiden johtavuus on ≤20 µS/cm (kuten bensiini, diesel, alkoholi, puhdas vesi jne.), ei voida mitata tehokkaasti, mikä on sen keskeisin rajoitus sovelluksissa.

Ulkoisen sähkömagneettisen häiriön vaikutuksesta : Jos asennusympäristössä on voimakkaita magneettikenttiä tai korkeataajuuisia häiriölähteitä (kuten suuria moottoreita ja muuntajia), mittaus­tarkkuus heikkenee, ja tarvitaan varauksellisia toimenpiteitä.

(3)Ultrallinen virtamittari

3.1 Käyttöskenaariot

Äänilokimittarit hyödyntävät koskettamatonta mittaustapaa, jolloin väliaineeseen ei tarvitse ottaa suoraa yhteyttä. Mittarit soveltuvat monenlaisiin monimutkaisiin tilanteisiin, kuten kaupunkien vesija lämmitysjärjestelmien suurten putkistojen virtaaman seurantaan, palavan, räjähtävän ja syövyttävän nesteiden virtaamien mittaamiseen öljy- ja kemikaaliteollisuudessa sekä hygieniisten nesteiden mittaamiseen elintarvike- ja lääketeollisuudessa. Lisäksi ne tarjoavat merkittävän edun vanhojen putkistojen virtauman uudelleenrakennushankkeissa, koska niitä voidaan asentaa ilman putken katkaisua.

3.2 Edut

Koskettamaton mittaaminen, erittäin sopeutuva : Anturi asennetaan putken ulkoseinälle eikä sen tarvitse olla kosketuksissa väliaineeseen, mikä välttää ongelmat väliaineen aiheuttamasta korroosiosta ja anturin saastumisesta. Sitä voidaan käyttää syttyvien, räjähtävien, erittäin myrkyllisten ja voimakkaasti syövyttävien sekä muiden erikoisnesteiden mittaamiseen.

Helppo asennus ilman, että putkiston toiminta keskeytyy : Asennus voidaan suorittaa ilman, että putki katkaistaan tai tuotanto pysäytetään. Se sopii erityisen hyvin vanhojen tai suuren halkaisijan omaavien putkistojen virtausvalvontaremonttiin, joita ei voida sammuttaa.

3.3 Haitat

Voimakas riippuvuus putkiston olosuhteista : Putken sisäseinän kalkkiutumat, korroosio ja ruoste heikentävät ultraäänenvärähdyksen heijastumissignaalia, mikä vaikuttaa mittaustarkkuuteen; jotkin putkimateriaalit voivat vaikuttaa mittaukseen.

Se on huomattavasti riippuvainen väliaineen ominaisuuksista : jos väliaineessa on suuri määrä kuplia ja suspendoituneita hiukkasia, se aiheuttaa ultraäänien hajonnan ja lisää mittausvirhettä; korkeaviskositeettisten nesteiden mittaus­tarkkuus heikkenee myös.

Mittaus­tarkkuus on suhteellisen alhainen : perinteisten ultraäänivirtausmittareiden tarkkuus on ±1 % – ±1,5 %, mikä on alhaisempi kuin turbiini­virtausmittareilla ja magneettisilla virtaus­mittareilla, eikä se usein riitä korkean tarkkuuden vaatimuksiin.

Rajoitettu ympäristöön sopeutuvuus : korkeassa lämpötilassa, kosteudessa ja voimakkaiden värähtelyjen ympäristössä anturin stabiilius heikkenee, ja lisäsuojauksia on käytettävä.

(4) Pyörteiskuljetusmittari

4.1 Käyttökohteet

Virtausvirtamittarit toimivat Karmanin pyörteen periaatteella ja ne soveltuvat puhtaiden nesteiden mittaamiseen tietyllä Reynoldsin luvun alueella. Niitä käytetään laajasti teollisten jäähdytysjärjestelmien jäähdytysveden virtauksen seurantaan, kemian teollisuudessa matala- ja keskiviskoisten nesteiden, kuten liuottimien ja reagenssien, toimituksen mittaukseen sekä kevyen öljyn ja lämmönvaihtoöljyn virtauksen mittaamiseen energiateollisuudessa. Niitä käytetään myös runsaasti ilmastointijärjestelmien kylmän ja kuuman veden virtauksen valvontaan, ja ne soveltuvat erityisen hyvin keski- ja nopeasti virtaavien nesteiden mittaamiseen.

4.2 Edut

Yksinkertainen rakenne ja korkea luotettavuus : Mittausputkessa on vain yksi pyörteiden tuottaja, ei liikkuvia osia, alhainen mekaanisen vaurion riski, alhaiset huoltokustannukset ja pitkä käyttöikä.

Kohtalainen painehäviö : Vertailuna turbiinivirtausmittariin painehäviö on hieman suurempi, mutta pienempi kuin kuristusvirtausmittarilla, eikä sillä ole merkittävää vaikutusta putkistojärjestelmän paineeseen.

Korkea mittauslämpötila : Se voi mitata korkealämpötilaisia materiaaleja ja tukee jopa 350° korkealämpötilaisille materiaaleille.

4.3 Haitat

Vaatii tietyt puhtausvaatimukset väliaineelle : Jos pyörteenmuodostin kiinnittyy tai jumiutuu epäpuhtauksien tai hiukkasten vuoksi, tämä vaikuttaa pyörteiden muodostumisen vakautta ja lisää mittausvirhettä. Siksi sitä ei sovellu nesteiden mittaamiseen, jotka sisältävät runsaasti kelluvia hiukkasia.

Suuri herkkyys alhaiselle virtaukselle : Kun nesteen virtausnopeus on alhainen, vaikea muodostaa stabiilia Karmanin pyörteitä, mittaustarkkuus heikkenee huomattavasti tai laite ei edes toimi normaalisti, joten minimivirtausnopeusvaatimus on olemassa.

Heikko värähtelynsietokyky ulkoiset värähtelyt voivat helposti häiritä pyörteiden katujen taajuutta, mikä johtaa virheellisiin mittaustuloksiin. Siksi laite tulee asentaa vähävärähteiseen ympäristöön tai varustaa värähtelyn kompensointilaitteella.

2.4 Erilaisten virtausmittareiden ydinarvojen vertailu ja sopeutuvuusanalyysi

(1) Ydinarvojen vertailu

Parametrityyppi	turbiinivirtausmittari	Elektromagnetinen virtamittari	Ultrallinen virtamittari	Pyörteiskuljetusmittari
Mittausn tarkkuus	±0.2%~±1.0%	±0.5%~±1.0%	±1%~±1.5%	±1%~±2.5%
Dielektrisen johtavuuden vaatimukset	Ei vaatimuksia	≤20 µS/cm	Ei vaatimuksia	Ei vaatimuksia
Virtausaineen puhtausvaatimukset	Korkeat (vaatii suodatusta)	Alhaiset (saattaa sisältää hiukkasia)	Korkeat (hiukkaspitoisuus vaikuttaa tarkkuuteen)	Korkea (vältä epäpuhtauksien tarttumista)
Painehäviö	Pieni	Erittäin pieni	ei mitään	Pieni
Huoltokustannukset	Korkea (vaatii säännöllistä terän/laakerin vaihtoa)	Alhainen	Alhainen	Alhainen

(2) Skenaarioiden soveltuvuusanalyysi

Edellä olevan parametrien vertailun ja kunkin virtausmittarin suoritusominaisuuksien perusteella soveltuvuus eri skenaarioissa voidaan jakaa kolmeen tasoon: "erittäin soveltuva", "yleisesti soveltuva" ja "ei sovi". Tarkempi soveltuvuus on seuraava:

2.1 Tarkkuutta vaativat puhtaiden nesteiden mittausskenaariot (kuten valmiin polttoaineen täyttö ja nestemäisten lääkkeiden toimitus)

2.1.1 Erittäin soveltuva: Turbiinivirtausmittari. Sen korkea tarkkuus ±0,2 %:sta ±1,0 %:iin ja korkea toistettavuus täyttävät mittausvaatimukset, ja sillä on erinomainen stabiilius puhtaisissa, matalan viskositeetin nesteissä.

2.1.2 Yleisesti soveltuva: Magneettivirtausmittari edellyttää nesteen johtavuutta ja sen tarkkuus täyttää vaatimukset. Se on kooltaan suuri eikä toimi ei-johtaville nesteille.

2.1.3 Epäyhteensopivuus: Ääniaaltovirtausmittarit eivät ole riittävän tarkkoja, ja pyörremittarit kärsivät huonosta stabiilisuudesta matalilla virtausnopeuksilla.

2.2 Syövyttävien hiukkasia sisältävien nesteiden mittaustilanteet (kuten kemikaalien happo- ja emäkset, jäteveden käsittely)

2.2.1 Korkea sopeutuvuus: Magneettivirtausmittarit ovat syövyttämiskestäviä ja soveltuvat hiukkasia sisältäviin väliaineisiin.

2.2.2 Yleinen sopeutuvuus: Ääniaaltovirtausmittari, kosketukseton mittaus välttää syöpymistä, mutta tarkkuus heikkenee runsaasti kuplia tai hiukkasia sisältäessä tilanteissa.

2.2.3 Ei-soveltuva: Turbiinivirtausmittarit ovat alttiita syöpymiselle ja tukkeutumiselle, ja pyörremittareihin on helppo jäädyä epäpuhtauksia.

2.3 Suurihalkaisijaiset putkistot / vanhojen putkistojen uudistaminen (kuten kunnallinen vesihuolto ja lämmitysjärjestelmät)

2.3.1 Korkea sopeutuvuus: Ääniaaltovirtausmittarit. Kosketukseton asennus ei vaadi putken leikkaamista ja soveltuu suurille halkaisijoille; magneettivirtausmittarit voidaan asentaa upotetuksi.

2.3.2 Yleissopeutuminen: Elektromagneettinen virtausmittari on tarkka, mutta sen asennus edellyttää putken leikkaamista, mikä vaikeuttaa muutoksia.

2.3.3 Epäyhteensopiva: Turbiinivirtausmittareita käytetään pienihalkoisissa putkissa, eikä niitä sovellu halkaisijaltaan yli DN200 putkiin. Vortex-virtausmittarit eivät sovi halkaisijaltaan yli DN300 putkiin.

3. Virtausmittarin valinnan keskeinen päätöksenteko

Käytännön sovelluksissa virtausmittareiden valinnassa on noudatettava periaatetta "skenaario ensisijaisena ja parametrien yhteensopivuus". Erityiset päätöksentekovaiheet ovat seuraavat:

3.1 Määritä väliaineen ominaisuudet : Määritä ensin nesteen johtavuus (onko se johtavaa), puhtaus (saastuminen) ja viskositeetti (korkea/keskikokoinen/matala viskositeetti). Tämä on avainasemassa epäyhteensopivien virtausmittareiden eliminoimisessa. Esimerkiksi ei-johtavia nesteitä ei tulisi käyttää sähkömagneettisissa virtausmittareissa, ja suuria määriä hiukkasia sisältäviä nesteitä ei tulisi käyttää turbiinivirtausmittareissa.

3.2 Mittaustarkkuuden vaatimukset : Kaupallista laskutusta ja tarkkaa täyttöä varten suositellaan turbiini- tai sähkömagneettisia virtausmittareita; keskitarkan ja matalan tarkkuuden sovelluksissa, kuten tavallisessa valvonnassa ja prosessihallinnassa, voidaan valita pyörremittari tai ultraäänivirtausmittari.

3.3 Putkiston ja ympäristön olosuhteet : Putken halkaisijan mukaan ulträäniluonteiset virtausmittarit annetaan etusijalle putkistoille, joiden koko on yli DN200, ja turbiinivirtausmittarit sekä ulträäniluonteiset virtausmittarit annetaan etusijalle asennuksessa pienessä tilassa; ympäristön värähtely/lämpötila: vältä pyörteenvirtausmittareiden käyttöä suurten värähtelyjen yhteydessä, ja valitse pyörteenvirtausmittarit korkean lämpötilan ympäristöissä.

4. Virtausmittarivalmistajien suositukset

Turbiini-, sähkömagneettiset, ultraäänelliset ja pyörteenvirtausmittarit omaavat kukin vahvuutensa ja heikkoutensa nesteiden virtauksen sovelluksissa, eikä ole olemassa yhtä universaalia ratkaisua kaikkiin tilanteisiin. Tarkka, stabiili ja tehokas virtaustiedon mittaaminen edellyttää kattavaa arviointia, joka perustuu mitattavan aineen ominaisuuksiin, mittausvaatimuksiin, putkiston ympäristöön ja kustannusbudjettiin.