Przepływomierze ? mierzące ilość cieczy, gazu czy pary przepływających przez rurociągi lub kanały ? są stosowane w każdej dziedzinie przemysłu.
Chociaż pomiary przepływu mają już dość długą tradycję sięgającą 5 000 lat przed naszą erą, to jednak dopiero na przestrzeni ostatnich kilku dekad można zaobserwować szczególnie znaczący rozwój tej techniki pomiarów. Zarówno producenci, jak i użytkownicy zaczęli wdrażać najnowsze technologie do ulepszenia stosowanych metod i urządzeń pomiarowych.
Chociaż tradycyjne urządzenia pomiarowe, jak np. przepływomierze turbinkowe, są powszechnie wciąż stosowane, to dostępne są już mierniki, w których wykorzystano zaawansowane technologie i które dają użytkownikowi możliwości uzyskania znacznie więcej informacji niż tylko zwykły pomiar przepływu i w dodatku nieraz bywają tańsze.
Przepływomierze oparte na zjawisku przyspieszenia Coriolisa wykorzystują siłę bezwładności cieczy przepływającej przez drgające rurki. Miernik wyczuwa zmiany ruchu skrętnego rurki, które są proporcjonalne do masy przepływającej cieczy. Dostępne są na rynku przepływomierze Coriolisa, które mierzą nawet do czterech zmiennych procesowych (np. Optimass Coriolis) i odznaczają się możliwością autodiagnostyki.
W przepływomierzach elektromagnetycznych (indukcyjnych) ciecz przewodząca przepływa przez pole magnetyczne, indukując napięcie proporcjonalne do szybkości jej przepływu. Mierniki te mogą być wykorzystane tylko tam, gdzie mamy do czynienia z cieczami przewodzącymi prąd elektryczny i nie mogą być zastosowane do pomiaru przepływu węglowodorów.
Przepływomierze ultradźwiękowe wykorzystują do pomiaru przepływu sygnały ultradźwiękowe, wysyłane przez urządzenia umieszczone po dwu przeciwnych stronach rury z przepływającą cieczą. Pomiar prędkości przepływu opiera się na pomiarze czasu przebiegu sygnału przez płynące medium. Mówiąc ściślej, mierzona jest różnica czasów przebiegu dwóch impulsów dźwiękowych w przepływającej cieczy i na określonym odcinku; pierwszy impuls jest wysyłany w kierunku zgodnym z ruchem płynącej cieczy, a drugi w kierunku przeciwnym. Z pomiaru różnicy czasów określana jest prędkość przepływu cieczy.
Przepływomierze Coriolisa stosuje się w zasadzie do pomiaru przepływu cieczy i gazów czystych i przepływających dostatecznie szybko, aby miernik działał prawidłowo. Przepływomierze te są odpowiednie do zastosowania w układach, w których jest wymagana duża dokładność pomiaru, takich jak np. przesyłowe układy rozliczeniowe.
Przepływomierze wirowe Vortex nie nadają się raczej do pomiarów przepływu płynów o małych prędkościach.
Mając na względzie bogactwo dostępnych na rynku przepływomierzy, nabywcy przede wszystkim powinni dokonać wyboru najlepszego rozwiązania miernika dla swojego konkretnego zastosowania. Nabywcy po rozeznaniu i określeniu odpowiednich do swoich aplikacji typów mierników powinni rozważyć, czy wolą kupić mierniki starszego typu, które z reguły mają jakieś części ruchome (jak w przypadku przepływomierzy turbinkowych), które mają większe wymagania związane z obsługą i utrzymaniem podczas eksploatacji czy też opartych na nowszych technikach pomiarowych (jak przepływomierze Coriolisa czy Vortex), które mają mniej ? jeśli mają w ogóle ? części ruchomych i tym samym są tańsze w dłuższym użytkowaniu, choć ich koszt zakupu może być większy.
Ze szczególną uwagą należy podejść do wymagań, jakie ma spełniać przepływomierz w danej aplikacji, aby nie zakupić miernika odznaczającego się zaletami, które są zbędne w tym miejscu, a które zwiększają cenę jego zakupu. Na przykład, jeżeli w danej aplikacji wymagany jest jedynie średni poziom dokładności pomiaru, a odczyty wartości mierzonej dokonywane są wzrokowo bezpośrednio przez personel na obiekcie, to nie ma potrzeby zakupu przyrządów z wyrafinowanymi interfejsami sieciowymi i o wysokiej dokładności.
Tak jak w przypadku wielu urządzeń obiektowych zarówno dostawcy, jak i użytkownicy stwierdzają zgodnie, iż przepływomierze przede wszystkim powinny być łatwe w użytkowaniu.
Użytkownicy pragnący włączyć sygnały danych uzyskiwanych z przepływomierza bezpośrednio do sieci sterowania i/lub systemów zarządzania zasobami ? powinni zwrócić szczególną uwagę na możliwości włączenia do sieci nabywanych urządzeń. O ile praktycznie każdy przyrząd spójny z systemami sterowania może wysyłać dane pomiarowych w postaci wyjściowego sygnału analogowego 4-20 mA, to obecnie wiele przyrządów może działać w sieci i komunikować się z zewnętrznym systemem sterowania, korzystając z różnych protokołów komunikacji cyfrowej, takich jak: FOUNDATION Fieldbus, HART czy Profibus.
|
Kluczowe zagadnienia związane z wyborem przepływomierza:
|
W związku z tym, że protokoły komunikacji cyfrowej umożliwiają przesłanie różnych danych zmiennych zmierzonych, użytkownicy powinni zastanowić się, czy chcą mieć lub czy potrzebne są im przepływomierze, które mogą mierzyć, obliczać i przesyłać jakieś dodatkowe dane, jak np. ciśnienie czy temperatura. Wykorzystanie bowiem jednego miernika do wielu zadań ograniczy liczbę ingerencji w strukturę rurociągu.
Na rynku działa szereg małych firm produkujących przepływomierze i wiele z nich oferuje doskonałe przyrządy. Przed podjęciem decyzji o zakupie użytkownicy powinni wziąć pod uwagę zebrane opinie o firmie, w której zamierzają kupić przyrządy oraz jej możliwości w zakresie wsparcia technicznego dla obsługi swoich produktów (pomoc techniczna, dostawa części zapasowych). Przeanalizować należy również zakres oferty danego dostawcy, ponieważ realizowane w przedsiębiorstwie procesy produkcyjne mogą wymagać różnego typu przyrządów, a dział zakupów firmy z reguły dąży do ograniczenia liczby potencjalnych kontrahentów.
Rozważyć również należy łatwość utrzymania w sprawności miernika i naprawy w przypadku jego wadliwego działania. Na przykład, czy w przypadku uszkodzenia elementów elektronicznych miernika można je wymienić bez konieczności zatrzymania procesu technologicznego?
Ceny przepływomierzy są bardzo zróżnicowane, zależnie od technologii wykonania, klasy dokładności oraz średnicy rury, na której są montowane.
Najniższe ceny rzędu 1200-1800 zł dotyczą prostych mierników turbinkowych oraz o zmiennym czynnym przekroju strumienia (przepływomierze tłoczkowe, rotametry). Nie są to oczywiście mierniki najwyższej klasy i chociaż nie mogą być użyte do pracy w sieci oraz nie odznaczają się wysoką klasą dokładności, to jednak nadają się do wielu typowych zastosowań w instalacjach przemysłowych.
Poczynając od poziomu cenowego około 5 000 zł można nabyć przepływomierze o większej dokładności pomiaru oraz z możliwością wysyłania analogowego sygnału wartości mierzonej 4-20 mA.
Wiele przyrządów ze średniego zakresu cenowego (10 000?20 000 zł) oferuje wiele różnych możliwości funkcjonalnych: mają kilka sygnałów wyjściowych, wbudowane wyświetlacze i interfejs operatora do zmiany nastaw i diagnostyki przyrządu.
Przepływomierze najdroższe w cenie 30 000 zł i więcej mogą być umieszczane na liniach przesyłowych o dużych średnicach i mają wysoką klasę dokładności pomiaru.
Dostawcy zauważają, iż coraz więcej przedsiębiorstw dąży do centralizacji służb odpowiedzialnych za zakupy urządzeń, powierzając niektórym inżynierom technologom raczej tylko udział w przygotowaniu specyfikacji aparatury i zaleceń technicznych niż w bieżących zakupach. Dlatego też wymagana jest od tych inżynierów dobra znajomość perspektywicznych potrzeb w zakresie urządzeń oraz ich możliwości technicznych i z cen dostępnej na rynku aparatury.
Artykuł pod redakcją
Janusza Pieńkowskiego