Przetworniki przepływu

Ostatnie postępy w dziedzinie detekcji przepływu zaowocowały dokładniejszymi, trwalszymi i bardziej ekonomicznymi miernikami. Coraz ważniejsza staje się możliwość połączenia przepływomierzy z komputerem w celu natychmiastowego odczytu przepływu, zdalnego sterowania przepływem lub umożliwienia bezobsługowej obsługi procesu.

Aby sprostać tym wymaganiom, wprowadzane są nowe typy przetworników przepływu, a starsze konstrukcje są ulepszane i unowocześniane.

Podstawowe czynniki brane pod uwagę przy wyborze przetwornika przepływu to:

• rodzaj medium np. woda, powietrze;
• zakres prędkości przepływu medium;
• temperatura i ciśnienie medium;
• dokładność przetwornika;
• zakres pomiarowy przetwornika;
• wartość, na jaką przetwornik ma przetwarzać przepływ;
• łatwość instalacji i wymagania dotyczące konserwacji.

Przyjrzyjmy się bliżej zasadzie działania takich przetworników i jakie rodzaje możemy spotkać w branży przemysłowej.

Zasada działania przetworników przepływu

Przetworniki przepływu służą do pomiaru prędkości przepływu powietrza lub cieczy. Czujniki przepływomierzy działają w różny sposób, ale mają ten sam cel końcowy: zapewnienie najdokładniejszych i najbardziej powtarzalnych pomiarów przepływu dla konkretnego zastosowania, czy to do kontroli procesu, ogólnych badań naukowych czy też przetwarzania półprzewodników.

Najpopularniejsze rozwiązania mogą obliczyć poziom przepływu lub określić ilość przepływu za pomocą licznika w zależności od pola przekroju poprzecznego rury. Następnie, podzespoły analityczne przetworników przekształcają tę wartość na odpowiedni sygnał wyjściowy.

Można spotkać przetworniki bazujące na prawie indukcji Faradaya. Medium przepływa przez rurę w pewnym polu magnetycznym, wytwarzając napięcie proporcjonalne do ilości tego medium lub jego prędkości.

Kolejnym rodzajem są przetworniki, które poprzez płynące medium, zliczają przy użyciu specjalnych czujników powstające zawirowania, zależne od prędkości medium. Jeśli znamy przekrój poprzeczny rury, możemy określić natężenie przepływu.

Inne rozwiązania wykorzystują odbicia ultradźwięków i mierzą czas przejścia sygnałów pomiędzy przetwornikami ultradźwiękowymi. Obliczając różnicę czasu pomiędzy odbiciami odebranymi przez przetworniki można określić natężenie przepływu i odpowiednio je przetworzyć na wartość wyjściową.

Występują również czujniki z tłoczkami sprężynowymi. Poprzez przepływające medium, tłoczek umieszczony w zaworze obudowy przetwornika wywiera nacisk na sprężynę. Jej pozycja jest obserwowana przez specjalne czujniki, najczęściej magnetyczne, które wysyłają do jednostek analitycznych odpowiednie sygnały analogowe.

Zastosowanie przetworników przepływu w przemyśle

Przetworniki przepływu są stosowane w prawie wszystkich dziedzinach procesów i budowy instalacji, w których wykorzystywane są ciecze lub gazy, m.in. do zapewnia urządzeniom i maszynom chłodziwa i środków smarnych, w systemach wentylacji hal i budynków, w przetwórstwie itd. W przypadku braku prawidłowego przepływu może dojść do znacznych uszkodzeń i przestojów w przemyśle. Niedokładne pomiary przepływu lub zaniechanie pomiarów może spowodować poważne i nieodwracalne skutki. W nowoczesnych instalacjach, w celu zapobiegania takim sytuacjom stosuje się elektroniczne systemy monitorujące pracę urządzeń.

Poniżej kilka z licznych zastosowań przetworników przepływu:

• sterowanie nawadnianiem i zużyciem wody w przemyśle rolniczym;
• utrzymywanie wydajności energetycznej i użytkowej systemów HVAC;
• oczyszczalnie ścieków;
• monitorowanie przepływu produktów w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i innych;
• monitorowanie pracy pomp, równoważenie przepływu w systemie;
• monitorowanie przepływu olejów napędowych i innych, przepływ wody chłodzącej w przemyśle energetycznym;
• monitorowanie zużycie wody, paliwa i smarów oraz produktów pochodnych w postaci osadów i szlamu w przemyśle wydobywczym.

Wybór odpowiedniego rozwiązania do procesu przemysłowego

Wybór najlepszego przetwornika przepływu do systemów przemysłowych nie jest tak skomplikowany, jak się wydaje. Najważniejszymi zmiennymi w tym wyborze są rozmiar rury i rodzaj płynu używanego w układzie chłodniczym. Istnieje wiele technologii monitorowania przepływu, takich jak modele opisane w tym artykule, a każdy typ urządzenia można zakupić dla różnych rozmiarów rur.

W przypadku podstawowego układu chłodzącego wodą, zwykle wystarcza prosty przepływomierz wirnikowy. Są one ekonomiczne i łatwe do zainstalowania w prawie każdym systemie, a ponadto są kompatybilne z wieloma rodzajami rur. Urządzenie jest po prostu instalowane w taki sposób, aby wirnik znajdował się zgodnie z kierunkiem przepływu wody. Wiele liczników typu wirnikowego jest dostępnych z sondami temperatury, które podłącza się bezpośrednio do licznika, co pozwala na obliczenie ogólnej wydajności.

Mierniki ultradźwiękowe są przydatne w zastosowaniach, w których występują ciecze inne niż woda, ponieważ niektóre substancje chemiczne mogą uszkodzić wirniki. Mierniki ultradźwiękowe mogą również mierzyć przepływ w obu kierunkach.

Elektromagnetyczne urządzenia przepływowe

Elektromagnetyczne urządzenia przepływowe mierzą przepływ w cieczach przewodzących. Przepływomierze elektromagnetyczne są przydatne w przypadku zawiesin i innych cieczy zawierających ciała stałe, które mogłyby zanieczyścić wirnik lub zakłócić pracę przetwornika ultradźwiękowego.

Podsumowując, poprawa wydajności systemów przemysłowych ma bezpośredni wpływ na wyniki finansowe zakładu. Monitorowanie przepływu jest krytyczną zmienną w obliczeniach wydajności. Aby jak najlepiej zarządzać zużyciem energii w obiekcie, więcej informacji jest zawsze lepszym rozwiązaniem, dlatego należy zainwestować w trwałe, wysokiej jakości urządzenia do pomiaru przepływu.