Pomiar przepływu cieczy to jeden z większych problemów w wielu zakładach produkcyjnych i w ogóle w różnych gałęziach przemysłu. Mimo tego, że na rynku dostępnych jest wiele najróżniejszych rozwiązań (np. mierniki turbinowe, masowe, magnetyczne oraz inne), nadal szereg aplikacji – właśnie z powodu przepływomierza – nie funkcjonuje tak, jak chciałby tego użytkownik.
Oczywiście, wiele problemów wynika z niedopasowania urządzenia do warunków pracy – np. niekompatybilność chemiczna, zbyt duża lepkość cieczy, źle dobrany zakres natężeń przepływów itp. Winić tu można zarówno sprzedawcę/producenta: w końcu to on dobrał miernik; ale często także użytkownika: czy podał sprzedawcy wszelkie niezbędne informacje, czy nic nie zmieniło się w instalacji.
Recepta na kłopoty
Często nieporozumienia pomiędzy sprzedawcą i klientem zaczynają się na samym początku, tj. na etapie przygotowania oferty. Użytkownik musi wiedzieć, jakie są mu potrzebne informacje. Powinien mianowicie wiedzieć o następujących rzeczach: ]
-
liczba cyfr po przecinku na wyświetlaczu ma najczęściej niewiele wspólnego z dokładnością miernika,
-
zupełnie czym innym jest dokładność, a czym innym powtarzalność,
-
dokładność jest zawsze określona dla konkretnego zakresu pomiarowego,
-
poza zakresem pracy miernika podawane przez niego wyniki nie mogą być uznawane za wiarygodne,
-
miernik przeznaczony dla jednej cieczy, użyty do innej może podawać niewłaściwe wyniki albo nawet nie pracować w ogóle,
-
przepływomierz – jak każdy element instalacji – powoduje spadek ciśnienia; wartośćtego spadku zależna jest od różnych czynników, ale przede wszystkim od jego konstrukcji i wartości natężenia przepływu.
Aby móc dobrać przepływomierz, należy znać podstawowe informacje o aplikacji, a przede wszystkim:
-
nazwę, skład, temperaturę, gęstość, lepkość, zawartość ciał stałych oraz ich rozmiary w pompowanej cieczy,
-
minimalny, nominalny i maksymalny przepływ,
-
ciśnienie cieczy,
-
wymaganą dokładność i powtarzalność wyników pomiarów,
-
wykonanie przeciwwybuchowe: klasyfikacja stref, cieczy itd.,
-
wymagania specjalne użytkownika, np. przeznaczenie urządzenia (np. produkty spożywcze, możliwość podłączenia komputera, wyświetlacza, możliwość dawkowania itp.
Zalety i wady
Ostatnio od niemieckiej firmy Lutz Pumpen otrzymałem katalog wprowadzonych właśnie do sprzedaży mierników z owalnymi kołami zębatymi. Mierniki te mają uzupełnić – a nie zastąpić – oferowane przez tę firmę przepływomierze z nutacyjnym dyskiem.
Oto skąd wynika zasada pracy przepływomierza z owalnymi kołami zębatymi: ten przepływomierz to niemal pompa zębata z zazębieniem zewnętrznym, w której ruch kół wymuszony jest przepływem cieczy, a nie zewnętrznym napędem. Układ magnesów przekazuje poza komorę pomiarową liczbę obrotów kół. Każdy obrót kół (lub część obrotu) to znana nam objętość, a więc układ elektroniczny może łatwo podać wynik w wygodnych jednostkach (np. w litrach).
Mierniki te nie są magicznym panaceum na wszelkie problemy i producent nie uzurpuje sobie prawa do takiego stwierdzenia. Jednak jest to bardzo ciekawe rozwiązanie i warto poznać jego zalety i wady. Konstrukcja tego miernika umożliwia zastosowanie dwóch typów kół: dla niskiej (do 1000 mPas) i wysokiej (do 500 000 mPas) lepkości. Nawet przy tak dużych lepkościach, jak wspomniane pól miliona centipuazów, spadek ciśnienia jest stosunkowo mały (na życzenie producent dostarcza odpowiednie wykresy). Koła te można zmieniać u użytkownika, a więc zmiana mierzonej cieczy, np. z mleka na twaróg, nie wymaga modernizacji przepływomierza u producenta. Standardowe rozmiary – tj. DN 25, 40 i 50 – zapewniają dokładność rzędu +/- 5% i powtarzalność 0,03% w całkowitym zakresie pomiarowym typoszeregu tj. 3-350 l/min.
W wielu przepływomierzach, które mają element rotacyjny, następuje gwałtowny wzrost oporów przepływu przy wzroście lepkości przepływającej cieczy. Powodem jest zmiana cieczy, zmiana temperatury cieczy, przereagowanie składników itp. O ile wzrost ciśnienia, np. z 2 do 4 bar, w większości przypadków nie stanowi kłopotu, to wzrost do 6–8 bar może wymagać zmiany pompy, a przy wyższych ciśnieniach możemy być blisko lub nawet powyżej maksymalnego ciśnienia dopuszczalnego dla miernika i/lub rurociągu.
Omawiany przepływomierz z owalnymi kołami zębatymi nie tylko z założenia stawia stosunkowo mały opór nawet dla cieczy lepkich, ale także dostępne są wykonania do 10, 16 a nawet do 55 bar.
Nowe przepisy
Od 1 maja 2004 roku, czyli od przystąpienia Polski do Unii Europejskiej, obowiązują nas przepisy dotyczące urządzeń przeciwwybuchowych Atex. Należy pamiętać, iż dotyczy to nie tylko przepływomierzy wykonujących pomiary cieczy palnych/wybuchowych (np. rozpuszczalniki), ale także cieczy niepalnych/niewybuchowych (np. woda), o ile strefa, w której zainstalowany jest miernik, klasyfikowana jest jako zagrożona wybuchem (np. z uwagi na sąsiedztwo zbiorników z gazem lub spirytusem).
Autor: Andrzej Baciński
