יצרני מדדי זרימה: מדריך לבחירת מדדי זרימה נפוצים לנוזלים

כיצרן של מדי זרימה, יש לנו מקרים בתעשיית ייצור, אספקת מים עירונית, תחומים של אנרגיה וכימיקלים, ועוד. להלן סיכום של מדריך הקנייה למדדי זרימה:

מדידה מדויקת של זרימת נוזלים היא קריטית להבטחת יעילות הייצור, בקרת עלותות ובטיחות. מדי זרימה טורביניים, מדי זרימה אלקטרומגנטיים, מדי זרימה אולטראסוניים ומדי זרימה ווורטקס הם ארבעת המכשירים הנפוצים ביותר למדידת זרימה בתחום הנוזלים. כל אחד פועל לפי עיקרון פעולה ייחודי, מה שמייצר יתרונות ביצועיים שונים ותחומי יישום מובחנים.

ניתוח התכונות המרכזיות של 1.4 מדדי זרימה נוזלית נפוצים

(1) מונה טורבינה

1.1 תרחישי שימוש

מדדי זרימה טורביניים, הנותנים יתרון במדידה מדויקת, משמשים בצורה רחבה ביישומים של נוזלים נקיים הדורשים דיוק גבוה במדידת זרימה. ביניהם מדידת מסירת שמן מעובד כגון שמן קל ודיזל בתעשיית הפטרוכימיה, מילוי ומדידה של נוזלים סטריליים כגון מים מזוקקים וחלב בתעשיית המזון והמשקאות, ומדידה מדויקת של מסירת תרופות נוזליות בתעשיית התרופות. הם משמשים גם בצורה רחבה במעקב אחר זרימת חומרי שימון כגון שמן שימון ושמן הידראולי במערכות קירור תעשיתיות, ומתאימים במיוחד לנוזלים בני צמיגות בינונית עד נמוכה וחסרי זיהום.

1.2 יתרונות

דיוק גבוה במדידה : בתוך טווח הזרימה הנומינלי, הדיוק יכול לרוב להגיע ל-±0.2%~±1.0%. זהו אחד מסוגי מדידת הזרימה הנוזלית המדויקים ביותר הזמינים כיום, ומספיק לצרכים של מדידה מדויקת.

מהירות תגובה גבוהה : להלמיות טורבינה יש רגישות גבוהה לשינויי זרימה ומסוגלות ללכוד במהירות תנודות רגעית בזרימה, מה שהופך אותן מתאימות לתרחישים דינמיים הדורשים ניטור בזמן אמת של שינויי זרימה.

מבנה קומפקטי והתקנה קלה : היחידה קטנה יחסית בגודלה וקלילה, דורשת מעט שטח להתקנה, ושיטת ההתקנה שלה גמישה. ניתן לחבר אותה באמצעות פלנזה, קלמפס או חוט כדי להתאים לצורות ת/Layout שונות של צינורות.

הפסד לחץ קטן : בתנאי זרימה נורמליים, הפסד הלחץ של הנוזל העובר דרך מד הזרימה הטורביני הוא קטן יחסית ולא משפיע בצורה משמעותית על איזון הלחץ בכל מערכת הצינורות.

1.3 חסרונות

דרישות גבוהות לנקיון המדיום : להלמיות הטורבינה קל להיפגע או להסתבך בגלל זرات ואויברים המצויים בתוך המדיום, מה שעלול להוביל להפחתת דיוק המדידה או אף לנזק בציוד, ולכן יש צורך בהתקנת מסננים מדויקים.

מושפע מאוד מלزוגות של המדיום : בעת מדידת נוזלים בעלי צמיגות גבוהה, הצמיגות של הנוזל תפחית את מהירות להבי הטורבינה, מה שיביא לתוצאות מדידה נמוכות.

רגיש לשחיקה מכנית : להבי הטורבינה והשעונים נמצאים במגע מכני, מה שיגרום לשחיקה לאחר שימוש ממושך. נדרשת תחזוקה שוטפת והחלפה, ותקופת החיים המתוכננת קצרה יחסית.

(2)מד זרימה אלקטרומגנטי

2.1 תרחישי שימוש

מדדי זרימה אלקטרומגנטיים פועלים בהתאם לעיקרון ההשראות האלקטרומגנטית ולא מושפעים מפרמטרים פיזיקליים כגון צפיפות, צמיגות וטמפרטורה של התווך. הם מתאימים למדידת נוזלים מוליכים ושימושים בצורה רחבה בטיפול בע sewage עירוני, מדידת שפכי תעשיות, ניטור תחבורה בתעשייה הכימית של נוזלים קורוזיביים כגון תמיסות חומצה, תמיסות אלקלית ותמיסות מלח, ובמדידת זרימה בתעשיית המתכת של נוזלים המכילים חלקיקים מוצקים כגון פרוסות וחולות. הם גם מצטיינים בתעשייה המזון במדידת נוזלים מוליכים צמיגיים כגון רוטבים וסילופים.

2.2 יתרונות

התאמתיות חזקה לתווך : כל עוד מוליכות התווך היא ≤20US/cm, ניתן להשיג מדידה מדויקת ללא תלות בשינויים בצמיגות ובצפיפות שלו. ניתן למדוד זרמים המכילים חלקיקים, חומר תלוי ואפילו נוזלים קורוזיביים כגון חליטה ומשוחה.

דיוק יציב במדידה : בתוך טווח המדידה, הדיוק יכול להגיע ל±0.5%~±1.0%, ופחות מושפע משינויי זרימה.

אין בלאי מכני וחיים ארוכים בשירות : אין חלקים נעים בצינור המדידה, והמדידה מתבצעת אך ורק באמצעות השראה אלקטרומגנטית, מה שמנקה את הבליית המכונות ומצמצם את עלות התפעול.

הפסד מינימלי של לחץ : קיר הפנים של צינור המדידה חלק, וכמעט ואין הפסד בלחץ כאשר הזורם עובר דרכו. מתאים למערכות עם דרישות חמורות להפסדי לחץ בצינור.

ניתן למדוד זרימה הפוכה : עם יכולת מדידה דו-כיוונית, ניתן ללכוד במדויק את כיוון הזרימה הקדימה ואחורה של נוזלים, מה שמתאים למקרים בהם יש צורך לנטר את החזרת הזורם.

2.3 חסרונות

לא יכול למדוד נוזלים לא מוליכים : נוזלים בעלי מוליכות של ≤20 מיקרוסיימנס/ס"מ (כגון בנזין, דיזל, אלכוהול, מים טהורים וכו') אינם ניתנים למדידה אפקטיבית, מה שהוא המגבלה היישומית העיקרית שלו.

מושפע מהתערבות אלקטרומגנטית חיצונית : אם קיימים שדות מגנטיים חזקים או מקורות הפרעה בתדר גבוה (כגון מנועים גדולים ומשננים) בסביבת ההתקנה, דיוק המדידה יتأثر וידרשו אמצעי שילוט.

(3)מזח אולטרסוני

3.1 תרחישי שימוש

מדדי זרימה אולטרסוניים משתמשים בשיטת מדידה ללא מגע, מה שמבטל את הצורך במגע ישיר עם התווך. מדidores אלו מתאימים למגוון מצבים מורכבים, כגון ניטור זרימה בקווים בעלי קוטר גדול במערכות מים עירוניות וחימום, מדידת זרימה של נוזלים דליקים, מתפוצצים וקורוזיביים בתעשייה הפטroleum-כימית, ומדידת נוזלים סניטריים בתעשיית המזון והתרופות. יתר על כן, הם מציעים יתרון משמעותי בפרויקטי שדרוג זרימה הכוללים צינורות ישנים, שכן ניתן להתקינם מבלי לנתק את הצינור.

3.2 יתרונות

מדידה ללא מגע, התאמה גבוהה : הסנсор מותקן על הקיר החיצוני של הצינור ולא צריך להתחבר לתווך, מה שמנקה את בעיית הקורוזיה של התווך ו загряת הסנсор. ניתן למדוד חומרים דליקים, מתפוצצים, מאוד רעילים, קורוזיביים במיוחד ועוד נוזלים מיוחדים.

התקנה קלה ללא השפעה על פעולת הצינור : ההתקנה יכולה להתבצע ללא חיתוך הצינור או עצירת הייצור. מתאים במיוחד לשדרוג של מעקב אחר זרימה בצינורות ישנים או בצינורות בקוטר גדול שלא ניתן לסגור.

3.3 חסרונות

מושפע מאוד מתנאי הצינור : התקעפות, קורוזיה וחמצון בקיר הפנימי של הצינור יגרמו לחולשה בסיגנל ההשתتاب האולטרא-סוני, מה שמשפיע על דיוק המדידה; סוגי צינורות מסוימים עלולים להשפיע על המדידה.

מושפע בצורה משמעותית מאפייני התווך : אם המדיום מכיל מספר גדול של בועות וחומרים מרחפים, זה יגרום לפיזור אולטראסוני ויגביר את שגיאת המדידה; דיוק המדידה של נוזלים בעלי צמיגות גבוהה גם יتنازل.

דיוק המדידה הוא יחסית נמוך : הדיוק של מדדי זרימה אולטראסוניים קונבנציונליים הוא ±1%~±1.5%, פחות מזה של מדדי זרימה טורביינים ומדדי זרימה אלקטרומגנטיים, ולפיכך קשה לעמוד בצורכי מדידה עתירת דיוק.

הסתגלות סביבתית מוגבלת : בסביבות חמות, לחות וגאות חזקה, יציבות הסנסור תפחת, וידרשו אמצעי הגנה נוספים.

(4) מד זרימה של וורטיקס

4.1 תרחישי שימוש

מדדי זרימה של מערבולת פועלים על פי עיקרון קארמן של מערבולת ומתאימים למדידת נוזלים נקיים בטווח מסוים של מספר ריינולדס. הם בשימוש נרחב למעקב אחר זרימת מים קרים במערכות קירור תעשייתיות, מדידת אספקת נוזלים בני זיקה נמוכה עד בינונית כגון ממסים ותווכים בתעשייה הכימית, ומדידת זרימה של נוזלים כגון שמן קל ושמן תרמי בתעשיית האנרגיה. הם משמשים גם במעקב אחר זרימת מים קרים וחמים במערכות מיזוג אויר, ומאוד מתאימים למדידת נוזלים במהירות בינונית ועד גבוהה.

4.2 יתרונות

מבנה פשוט ואמינות גבוהה : יש רק יוצר מערבולת אחד בצינור המדידה, אין חלקים נעים, סיכון נמוך לכשל מכני, עלות תחזוקה נמוכה וחיים ארוכים לשימוש.

הפסד לחץ מתון : בהשוואה למד-תורבינה, אובדן הלחץ הוא מעט גבוה יותר, אך נמוך יותר ממד הצמצום, ובעלותו השפעה מינורית על לחץ מערכת הצינור.

טמפרטורת מדידה גבוהה : ניתן למדוד מדיות בטמפרטורה גבוהה, ותומך עד 350° לטמפרטורות גבוהות.

4.3 חסרונות

קיימות דרישות מסוימות לנקיון המדיה : אם מחולל הסוויבים מצמיד או תופס זرات או שאריות מהמדיה, זה ישפיע על יציבות ייצור הסוויבים ויגביר את שגיאת המדידה. לכן, אינו מתאים לנוזלים המכילים כמות גדולה של חלקיקים תלויים.

השפעה רבה מזרימה נמוכה : כאשר מהירות הנוזל נמוכה, קשה ליצור רחוב סוויבים יציב של קארמן, דיוק המדידה יקטן בצורה משמעותית, או אפילו לא יפעל באופן תקין, ולכן קיימת דרישה למינימום זרימה.

יכולת נמוכה לעמוד ברטט : רעורים חיצוניים יכולים בקלות להפריע לתדירות של רחוב המערבולות, מה שעלול לגרום למדידה שגויה. לכן, יש להתקין אותו בסביבה עם מינימום רעידות או לצודדו בהתקן לפיצוי רעידות.

2.4 סוגי השוואת פרמטרים מרכזיים של מד זרימה וניתוח התאמה

(1) השוואה של פרמטרים מרכזיים

סוג פרמטר	מונה טורבינה	מד זרימה אלקטרומגנטי	מזח אולטרסוני	מד זרימה של וורטיקס
דיוק מדידה	±0.2%~±1.0%	±0.5%~±1.0%	±1%~±1.5%	±1%~±2.5%
דרישות מוליכות דיאלקטרית	אין דרישות	≤20 מיקרוסיימנס/ס"מ	אין דרישות	אין דרישות
דרישות ניקיון המדיום	גבוהות (נדרש סינון)	נמוכות (עשוי להכיל חלקיקים)	גבוה (חומר חלקיקי משפיע על דיוק)	גבוה (למנוע הדבקות של זיהומים)
אובדן לחץ	קטן	קטן מאוד	ללא	קטן
עלויות תחזוקה	גבוה (נדרש החלפת להט/תומכות באופן קבוע)	נמוך	נמוך	נמוך

(2) ניתוח התאמה לפי תרחיש

בהתבסס על ההשוואה של הפרמטרים הנ"ל ומאפייני הביצועים של כל מד זרימה, ההתאמה בתרחישים שונים יכולה להתחלק לשלוש רמות: "מתאימה מאוד", "מתאימה באופן כללי" ו"לא מתאימה". ההתאמה הספציפית היא כדלקמן:

2.1 תרחישים של מדידת נוזל נקי ומדויק (כגון מילוי שמן מוגמר והעברת תרופות נוזליות)

2.1.1 מתאימה מאוד: מד זרימה טורביני. הדיוק הגבוה שלו של ±0.2% עד ±1.0% והחזרתיות הגבוהה יכולים לעמוד בצורכי המדידה, וכן יש לו יציבות מעולה בנוזלים נקיים ונמוכי צמיגות.

2.1.2 התאמה כללית: מד זרימה אלקטרומגנטי צריך להיות נוזל מוליך, עם דיוק העונה על הדרישות. הוא גדול בגודלו ולא יעיל עבור נוזלים לא מוליכים.

2.1.3 אי התאמה: מדדי זרימה אולטרסוניים אינם דייקניים מספיק, ומדדי זרימה על פי ערבוביות בעלי יציבות ירודה בזרמים נמוכים.

2.2 תרחישי מדידה של נוזלים קורוזיביים או שמכילים חלקיקים (כגון תמיסות חומצה וقلיאים כימיים, טיפול בשפכים)

2.2.1 התאמה גבוהה: מדדי זרימה אלקטרומגנטיים עמידים בפני קורוזיה ויכולים להתאים למדיה שמכילה חלקיקים.

2.2.2 התאמה כללית: מד זרימה אולטרסוני, מדידה ללא מגע שמונעת קורוזיה, אך הדיוק יורד כאשר יש הרבה בועות או חלקיקים.

2.2.3 לא תואם: מדדי זרימה טורביניים נוטים להתקלף ולסתום, ומדדי זרימה על פי ערבוביות נוטים לאכלוס זיהומים.

2.3 תרחישים של צינורות בקוטר גדול או שדרוכי צינורות ישנים (כגון מערכות אספקת מים עירוניות וחימום)

2.3.1 התאמה גבוהה: מדדי זרימה אולטרסוניים. התקנה ללא מגע שאינה דורשת חיתוך של הצינור, מתאימה לצינורות בקוטר גדול; מדדי זרימה אלקטרומגנטיים ניתנים להטמנה.

2.3.2 התאמה כללית: מד זרימה אלקטרומגנטי מציג דיוק גבוה, אך מחייב חיתוך צינור להתקנה, מה שמקשה על שינויו.

2.3.3 לא תואם: מדדי זרימה טורביניים משמשים לצינורות בקוטר קטן, ולא מתאימים לצינורות שקוטרם עולה על DN200. מדדי זרימה וורטיקס אינם מתאימים לצינורות שקוטרם עולה על DN300.

3. הלוגיקה העיקרית של החלטה בבחירת מד זרימה

באפליקציות מעשיות, בחירת מדדי זרימה חייבת לעקוב אחר העיקרון של "עדיפות סצנריום ותאימות פרמטרים". שלבי קבלת ההחלטה הספציפיים הם כדלקמן:

3.1 זיהוי מאפייני המדיה : ראשית, קבע את מוליכות הנוזל (האם הוא מוליך), ניקיון (זיהום) וצמיגות (צמיגות גבוהה/בינונית/נמוכה). זהו גורם מפתח לשלילת מדדי זרימה לא תואמים. למשל, נוזלים שאינם מוליכים יופסלו באופן ישיר ממדדי זרימה אלקטרומגנטיים, בעוד נוזלים המכילים כמות גדולה של חלקיקים יופסלו ממדדי זרימה טורביניים.

3.2 דרישות דיוק מדידה : למקרים הדורשים דיוק גבוה כמו הסכמת מסחר או מילוי מדויק, מעדיפים מדדי זרימה טורביניים או מדדי זרימה אלקטרומגנטיים; למקרים הדורשים דיוק בינוני או נמוך כמו בקרה שוטפת או עקיבה שוטפת, ניתן לבחור מדדי זרימה ווורטייצ'לי או מדדי זרימה אולטרא-סוניים.

3.3 תנאים של צינור וסביבה : בהתאם לקוטר הצינור, ניתן עדיפות למדדי זרימה אולטרסוניים בקטרים מעל DN200, ומדדי זרימה טורביניים ואולטרסוניים מועדפים להתקנה במרחב קטן; רעשים סביבתיים/טמפרטורה: יש להימנע מבחירת מד זרימה ווורטיeks במערכות עם רעידות גדולות, וב סביבות בטמפרטורות גבוהות יש לבחור במד זרימה ווורטיקס.

4. המלצות יצרני מדי זרימה

למדי זרימה טורביניים, אלקטרומגנטיים, אולטרسוניים וווורטיקס יש כל אחד יתרונות וחסרונות משלו ביישומים של זרימת נוזלים, ואין קיימים מדי זרימה 'מתאימים לכל'|| מה שדורש מדידה מדויקת, יציבה ויעילה הוא הערכה מקיפה המבוססת על תכונות המדיה, דרישות המדידה, סביבת הצינור והתאמות התקציב.