איך לבחור מדד זרימת גז: מדריך מקיף

מדי זרימת גז הם מכשירי מדידה נפוצים בתעשייה, במעבדות ובתחומי הגנת הסביבה לניטור ובקרה של זרימת גז. בחירת מד הזרימה הנכון לא רק משפרת את דיוק המדידה, אלא גם מייעלת את ביצועי המערכת ומפחיתה עלויות. מאמר זה יפרט את הגורמים המרכזיים שיש לקחת בחשבון בעת בחירת מד זרימת גז כדי לעזור לכם לקבל את ההחלטה הטובה ביותר.
1. הבהרת דרישות המדידה
לפני בחירת מד זרימת גז, עליך תחילה להבהיר את דרישות היישום הספציפיות, כולל:
מדידת זרימה: האם מדובר באוויר, גז טבעי, חנקן, חמצן או גזים קורוזיביים (כגון כלור ואמוניה)? לגזים שונים יש דרישות שונות לחומר ולעיצוב של מד הזרימה.
טווח זרימה: מהם קצבי הזרימה המינימליים והמקסימליים? טווח מד הזרימה צריך לכסות את טווח השימוש בפועל.
תנאי סביבה: מהן תכונות הסביבה כגון טמפרטורה, לחץ, לחות וכו'? סביבות קיצוניות עשויות לדרוש הגנה מיוחדת.
דיוק מדידה: האם יש צורך במדידה מדויקת? ליישומים שונים יש דרישות שונות לדיוק. לדוגמה, מעבדות דורשות לרוב דיוק של ±1%, בעוד שלשליטה בתהליכי ייצור תעשייתי עשוי להיות מותר ±5%.
2. בחרו את סוג מד הזרימה הנכון
קיימות מגוון סוגי מדדי זרימה גזיים, כל אחת מתאימה ל scenarious שונים:
(1) מדד זרימה לפי הפרש לחץ (כגון מדד החור, מדד ונטורי)
עקרון הפעולה: חישוב קצב הזרימה על ידי מדידת הפרש הלחץ לפני ואחרי מעבר הגז דרך התקנת הצמצום.
יתרונות: מבנה פשוט, עלות נמוכה, מתאים לסביבות של לחץ וטמפרטורה גבוהים.
חסרונות: אובדן לחץ משמעותי, דיוק מושפע מתנאי ההתקנה.
(2) מדד זרימה תרמי למדידת מסה
עקרון: על פי עקרון הדיפוזיה התרמית, נמדד החום שנישא על ידי הגז כדי לחשב את קצב זרימת המסה.
יתרונות: מודד ישירות את קצב זרימת המסה, אינו מושפע מהטמפרטורה והלחץ, מתאים למדידת זרימה קטנה.
חסרונות: אינו מתאים לזרימה גבוהה או גזים המכילים זיהומים.
(3) מד זרימה טורביני
עקרון: הגז מונע את הטורבינה לסיבוב, והמהירות פרופורציונלית לקצב הזרימה.
יתרונות: דיוק גבוה, תגובה מהירה, מתאים לגזים נקיים.
חסרונות: השסתומים נוטים להתבלה, אינם מתאימים לגזים המכילים חלקיקים או גזים קורוזיביים.
(4) מד זרימה אולטראסוני
עקרון: חישוב קצב הזרימה באמצעות ההפרש בזמן ההתפשטות של גלי אולטרה-סאונד בתוך הגז.
יתרונות: אין אבדן בלחץ, מתאים לקוטר צינור גדול ומדידת זרימה גבוהה.
חסרונות: עלות גבוהה, דרישות למיקום ההתקנה
(5) מדידת זרימה וורטסקית
עקרון: חישוב קצב הזרימה על ידי זיהוי תדר הוורטס שנוצר כאשר הגז עובר דרך גוף עקום
יתרונות: מבנה איתן, מתאים למדידת זרימה בינונית וגדולה
חסרונות: רגיש לרטט, דיוק מופחת בזרימה נמוכה
3. לשקול את תנאי ההתקנה
שיטת ההתקנה של מד הזרימה משפיעה ישירות על דיוק המדידה ועל משך חיי המכשיר. יש לשים לב לנקודות הבאות:
גודל הצינור: קוטר מד הזרימה צריך להתאים לקוטר הצינור כדי למנוע השפעה על מצב הזרימה עקב הצמצום או הרחבה של הקוטר
דרישות למקטעי צינור ישרים: לחלק ממדדי הזרימה (כגון מד וורטס ומד הפרש לחצים) יש צורך במקטעים ישרים של צינור לפני ואחרי מד הזרימה כדי להבטיח שדה זרימה יציב
כיוון ההתקנה: לחלק ממדדי הזרימה (כגון מד תרמי) יש דרישה מסוימת לכיוון ההתקנה, ויש להתקין אותם בצורה אופקית או אנכית
4. חומר ורמת הגנה
חומר של חלק מגע הגז: עבור גזים קורוזיביים יש לבחור בחומרים עמידים בפני קורוזיה כמו פליז אלוסטיין, Hastelloy או רוטב PTFE.
רמת הגנה (IP): עבור סביבות חיצוניות או לחות יש לבחור רמת הגנה IP65 או גבוהה יותר.
דרישות נקמצות: יש לבחור מדדי זרימה מאושרים כנקמצים לסביבות דליקות ופוצצות (כגון בת ייצור פטרוכימי).
5. אות פלט ופרוטוקול תקשורת
בחרו שיטת פלט מתאימה על פי דרישות מערכת הבקרה:
אות אנלוגי: 4-20mA, 0-10V וכו', מתאים למערכות PLC מסורתיות.
אות דיגיטלי: RS485, HART וכו', נוח לפקח מרחוק ואיסוף נתונים.
6. תחזוקה ואיזון
עלות תחזוקה: מדדי זרימה טורبينיים ומיכאניים דורשים שימון תקופתי או החלפת סנאיים, בעוד שמדדי זרימה אולטרא-סוניים ותרמיים כמעט ולא דורשים תחזוקה.
מחזור קליברציה: אפליקציות המבוססות על דיוק גבוה מחייבות קליברציה מתמדת, ויש לבחור דגמים התומכים בקליברציה באתר או שניתן להורידם בקלות לבדיקה.
7. תקציב ויעילות עלויות
בתנאי שהמצלמה עומדת בדרישות הטכניות, יש לאזן בין עלות הרכישה ההתחלתית לבין עלויות השימוש הארוךות:
ניתן לבחור מדדי הפרש לחץ או מדדי סירקולציה תורבלנטית לתקציב נמוך.
לצורך דרישות דיוק גבוה, ניתן לשקול מדדי טורמלים או אולטראסוניים. אם כי ההשקעה ההתחלתית היא גבוהה, עלויות התפעול והתחזוקה לאורך זמן נמוכות יותר.
סיכום
בבחירת מד זרימה לגז, יש לקחת בחשבון גורמים כגון מדיום המדידה, טווח הזרימה, דיוק, תנאי התקנה, חומר, שיטת פלט ותקציב. לסוגים שונים של מדי זרימה יש יתרונות וחסרונות משלהם, ויש לבצע בחירה סבירה בהתאם לתרחיש היישום הספציפי. באמצעות בחירה מדעית, ניתן להבטיח שמד הזרימה יפעל ביציבות בטווח הארוך, ישפר את יעילות הייצור ויפחית את עלויות התפעול.

ג'וג'אה מחויב לפתרונות אוטומציה בתהליך ww.jujea-tech.com