מד זרימה פועל על ידי זיהוי אפקט פיזי שנוצר על ידי נוזל נע, גז או קיטור והמרת תגובה זו למדידה שמישה. בהתאם לטכנולוגיה, המד עשוי לזהות הפרשי לחץ, מתח מושר, זמן מעבר קולי, תדירות מערבולת, תנועת הרוטור, נפח עקירה, העברת חום או התנהגות של צינור רוטט.
תשובה מהירה:תנועת נוזלים יוצרת תגובה פיזית ניתנת למדידה. חיישן מזהה את התגובה הזו, משדר מעבד את האות, והמכשיר מציג או משדר קצב זרימה, זרימה כוללת, זרימת מסה או ערך מחושב אחר.
אין עיקרון עבודה אוניברסלי לכל מד זרימה. מד מגנטי אינו מודד זרימה באותו אופן כמו מד לחץ קולי, טורבינה, קוריוליס או דיפרנציאל. הבנת ההבדלים הללו היא הצעד הראשון לקראת בחירת מכשיר שיפעל בצורה מהימנה בתנאי תהליך בפועל.
מה בעצם מודד מד זרימה?
לפני השוואת טכנולוגיות, חשוב להבחין בין מהירות, זרימה נפחית, זרימת מסה וזרימה מצטברת. מונחים אלה מתארים מדידות קשורות אך שונות.
מהירות זרימה
מהירות הזרימה מתארת כמה מהר הנוזל נע דרך צינור או תעלה. זה מתבטא בדרך כלל במטרים לשנייה או רגל לשנייה.
כמה מטרים מודדים אפקט הקשור למהירות-ולאחר מכן משתמשים בשטח הפנימי של הצינור כדי לחשב זרימה נפחית. עבור צינור עגול מלא, הקשר הבסיסי הוא:
Q = A × v
- Qהוא קצב זרימה נפחי.
- Aהוא אזור החתך הפנימי-.
- vהיא מהירות הנוזל הממוצעת.
משוואה זו עוזרת להסביר מדידה מבוססת מהירות-, אבל היא לא נוסחה אוניברסלית של מד זרימה. מדי תזוזה חיוביים סופרים נפחים ידועים, בעוד מדי קוריוליס מודדים זרימת מסה ישירות.
קצב זרימה נפחי
זרימה נפחית מתארת כמה נפח פיזי עובר דרך נקודת המדידה במהלך תקופה מוגדרת. היחידות הנפוצות כוללות ליטר לדקה, מטר מעוקב לשעה, גלונים לדקה ורגל מעוקב לדקה.
מדידה נפחית משמשת לעתים קרובות לחלוקת מים, מעגלי קירור, העברת נוזלים, טיפול בשפכים, השקיה וניטור תהליכים כללי.
קצב זרימת המונים
זרימת מסה מתארת כמה מסת נוזל עוברת במטר ליחידת זמן. היחידות הנפוצות כוללות קילוגרמים לשעה, טונות לשעה ופאונד לשעה.
זרימת המסה הופכת חשובה במיוחד כאשר צפיפות הנוזל משתנה בהתאם לטמפרטורה, לחץ או הרכב. מדי קוריוליס מודדים זרימת מסה ישירות. מדי מסה תרמית משתמשים בהעברת חום כדי לקבוע זרימת מסה עבור גזים מתאימים.
זרימה מיידית וזרימה טוטאלית
זרימה מיידית מראה כמה מהר נוזל זז ברגע הנוכחי. זרימה כוללת היא הכמות המצטברת שעברה במונה.
- 20 m³/hהוא קצב זרימה נפחי מיידי.
- 12,500 m³הוא נפח מצטבר.
יישומים כגון בקרת תהליכים עשויים להתמקד בערך המיידי. העברה, ניטור צריכה, אצווה וחיוב עשויים לדרוש גם אמצטבר זרימה.
זרימת גז בפועל וסטנדרטית
נפח הגז משתנה ככל שהלחץ והטמפרטורה משתנים. מסיבה זו, זרימת נפח בפועל הנמדדת בתוך הצינור אינה שווה אוטומטית לנפח גז סטנדרטי או מנורמל.
זרימת גז סטנדרטית מייצגת את נפח הגז שהומר לתנאי לחץ וטמפרטורה ייחוס מוגדרים. יש לציין את תנאי ההתייחסות מכיוון שתעשיות ואזורים שונים עשויים להשתמש בתקנים שונים. עבור גזים דחוסים, לחץ, טמפרטורה, הרכב הגז ויכולת הדחיסה עשויים כולם להשפיע על ההמרה.
על כן קונה צריך לציין אם התוצאה הנדרשת היא נפח בפועל, נפח סטנדרטי או זרימת מסה ישירה.
כיצד הופכת תנועת נוזלים לקריאת זרימה?
רוב מדי הזרימה האלקטרוניים משתמשים בשרשרת מדידה בארבעה-שלבים.
- הנוזל מייצר תגובה פיזית:נוזל בתנועה עשוי ליצור ירידת לחץ, מתח, הפרש זמן אקוסטי, תדירות, סיבוב מכני, סטיה של הצינור או שינוי- בהעברת חום.
- אלמנט החישה מזהה את התגובה:אלקטרודות, מתמרים, חיישני לחץ, פיקאפים מגנטיים, חיישני טמפרטורה או אלמנטים מכניים ממירים את התגובה לאות גולמי.
- המשדר מעבד את האות:האלקטרוניקה מיישמת נתוני כיול, פיצוי, מידע על צינור, תכונות נוזל, סינון וחישובים מתמטיים.
- התוצאה מוצגת או משודרת:הערך הסופי עשוי להיות מוצג באופן מקומי או נשלח דרך 4-20 mA, דופק, ממסר, HART, RS485 Modbus או מערכת תקשורת אחרת.
החיישן והמשדר עשויים להיות משולבים במכשיר אחד או מותקנים בנפרד. מערכת מדידה שלמה עשויה לכלול גם מכשירי לחץ וטמפרטורה, מחשבי זרימה, סכומים, שסתומי בקרה וחיבורי PLC או DCS.
כיצד פועלים הסוגים העיקריים של מדי זרימה?
היצרנים הגדולים מקבצים מדי זרימה לפי העיקרון הפיזי המשמש לזיהוי תנועת נוזלים. לכל עיקרון עוצמות שונות, מגבלות, צרכי התקנה ומדיה מתאימה. הסעיפים הבאים מסבירים את הטכנולוגיות התעשייתיות הנפוצות ביותר.
מדידת זרימת לחץ דיפרנציאלית
מערכת לחץ דיפרנציאלית מודדת את הפרש הלחץ שנוצר כאשר נוזל עובר דרך הגבלה או אלמנט ראשוני. אלמנטים ראשוניים נפוצים כוללים לוחות פתחים, צינורות ונטורי, חרירים וצינורות פיתוט ממוצעים.
A משדר לחץ דיפרנציאלימזהה את הלחצים במעלה ומורד הזרם. לאחר מכן, חישוב הזרימה משתמש בהפרש הלחץ הנמדד יחד עם הגיאומטריה של האלמנט הראשוני, ממדי הצינור ומאפייני הנוזל.
בתנאים פשוטים שאינם ניתנים לדחיסה, הזרימה היא פרופורציונלית לשורש הריבועי של הלחץ ההפרש ולא ביחס ישר להפרש הלחץ.
הכי מתאים ל:יישומי נוזלים, גז וקיטור רבים, במיוחד כאשר נדרשים סטנדרטים מבוססים ועיצובים-בלחץ גבוה או-גבוהה בטמפרטורה.
אילוץ מפתח:האלמנט הראשי עלול ליצור אובדן לחץ קבוע, בעוד שצנרת דחף, פיצוי צפיפות, הקשה בלחץ ותנאי פרופיל-זרימה יכולים להשפיע על אי הוודאות הכוללת של המדידה.
מדי זרימה אלקטרומגנטיים
מד זרימה אלקטרומגנטי מיישם את חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית של פאראדיי. סלילים יוצרים שדה מגנטי על פני צינור המדידה. כאשר נוזל מוליך נע בשדה זה, הוא מייצר מתח. אלקטרודות מזהות את המתח, שהוא פרופורציונלי למהירות הנוזל הממוצעת.
המונה משלב את המהירות שזוהתה עם השטח הפנימי הידוע כדי לחשב זרימה נפחית.
מדי זרימה אלקטרומגנטייםבעלי צינור מדידה פתוח ללא רוטור או גוף בלוף. הם נחשבים לעתים קרובות עבור מים, שפכים, slurries, כימיקלים מוליכים, ונוזלי מזון או משקאות רבים.
הכי מתאים ל:נוזלים מוליכים, כולל יישומים המכילים מוצקים מרחפים.
אילוץ מפתח:הנוזל חייב לעמוד בדרישת המוליכות של הדגם הנבחר. חומרי אלקטרודה, תאימות לינר, הארקה, תנאי צינור מלאים- וזיהוי צינורות ריקים- גם הם דורשים תשומת לב.
מדי זרימה אולטראסוניים
מדי אולטרסאונד משתמשים בגלי קול כדי לקבוע את מהירות הנוזל. שתי השיטות-המוכרות ביותר הן זמן-מעבר ומדידה דופלר.
מדידת זמן-תחבורה
מדי זמן-מעבר שולחים אותות אולטרסאונד גם עם וגם נגד כיוון הזרימה. צליל שנע עם הנוזל מגיע מוקדם יותר מאשר צליל שעובר נגדו. המשדר מחשב את המהירות מההפרש הקטן בין שני זמני הנסיעה.
מכשירי זמן-מעבר עשויים להיות מוטבעים, מוכנסים או מותקנים חיצוניים. אמד זרימה קולי נוזלילכן עשוי ליצור קשר ישירות עם התהליך או למדוד דרך דופן הצינור.
מדידת דופלר
מדי דופלר מנתחים את שינוי התדר של צליל המשתקף על ידי בועות נעות או חלקיקים מרחפים. הם דורשים מחזירי אור מתאימים בנוזל ואין להתייחס אליהם כאל ניתנים להחלפה עם מדי זמן-מעבר.
הכי מתאים ל:מדידה לא- פולשנית לאחור, סקרים זמניים, צינורות גדולים, ניטור אנרגיה ויישומים שבהם חיתוך הצינור אינו רצוי.
אילוץ מפתח:חומר צינור, עובי דופן, בטנה, מצב פני השטח, מרווח חיישנים, צימוד אקוסטי, מצב נוזלים, כיסי גז, משקעים והפרעות במעלה הזרם יכולים להשפיע על איכות האות.
מדי זרימת מסה של קוריוליס
מד קוריוליס מניע צינור מדידה אחד או יותר לתוך רטט מבוקר. כאשר המסה נעה דרך הצינור הרוטט, חלקי הכניסה והיציאה מגיבים אחרת. חיישנים מזהים את הסטת הפאזה או עיוות הצינור כתוצאה מכך, והמשדר ממיר את התגובה הזו לזרימת מסה ישירה.
הכי מתאים ל:אצווה המונית, מיזוג, ניטור צפיפות,-נוזלים בעלי ערך גבוה ותהליכים שבהם שינויים בצפיפות הופכים את המדידה הנפחית לפחות שימושית.
אילוץ מפתח:יש להעריך עלות מטר, אובדן לחץ, משקל, תמיכת צינור, רטט חיצוני וזרימה דו-פאזית עבור הגודל והעיצוב שנבחרו.
מד זרימת וורטקס
מד מערבולת מציב גוף בלוף קבוע בנתיב הזרימה. מערבולות מתחלפות נוצרות במורד הזרם כשהנוזל עובר את גוף הבלוף. תדירות שפיכת המערבולת קשורה למהירות הנוזל בטווח הפעולה של המכשיר.
מדי זרימת וורטקסנחשבים בדרך כלל לקיטור, גזים ונוזלים נקיים. עם תשומות לחץ וטמפרטורה מתאימות, מערכות מסוימות יכולות לחשב מסה או זרימת אנרגיה מפוצה.
הכי מתאים ל:כלי קיטור, גזים דחוסים ונוזלי תהליך נקיים במהירות מספקת.
אילוץ מפתח:מהירות נמוכה, רטט מוגזם, פעימות, פריסת צינור לקויה וקיטור רטוב יכולים להפחית את אמינות המדידה.
מדי זרימת טורבינה
מד טורבינה מציב רוטור בזרם הזרימה. נוזל נע הופך את הרוטור, וטנדר מגנטי או אלקטרוני מזהה כל מעבר להב. בתוך טווח הפעולה המכויל, תדירות הרוטור קשורה לזרימה נפחית.
מדי זרימה של טורבינה נוזליתיכול לספק תגובה מהירה ואות דופק ברזולוציה-גבוהה לנוזלים נקיים ובעלי צמיגות- נמוכה.
הכי מתאים ל:נוזלים נקיים, העברת דלק, ציוד בדיקה ותהליכים הדורשים פלט דופק או תגובה מהירה.
אילוץ מפתח:שינויים בצמיגות, זיהום, בלאי מסבים, הפרעות בזרימה ופעולה מתחת לטווח המכויל יכולים לשנות את גורם המד.
מדי זרימת תזוזה חיובית
מד תזוזה חיובי לוכד ומשחרר שוב ושוב נפחי נוזלים ידועים. גלגלי שיניים סגלגלים, בוכנות, שבשבות או אלמנטים נעים אחרים מחלקים את הזרימה למרווחים מדידים. המונה סופר מחזורים שהושלמו כדי לחשב זרימה נפחית ונפח כולל.
עקרון זה אינו מחייב את המונה להסיק זרימה ממהירות צינור ממוצעת. אמד זרימת ציוד אובלי, למשל, סופר ישירות את נפחי הנוזל שנעקרו.
הכי מתאים ל:שמנים צמיגים, דלקים, שרפים, חומרי סיכה, מדידת נוזלים בזרימה נמוכה- ואצווה.
אילוץ מפתח:חלקים נעים פנימיים יוצרים אובדן לחץ ועלולים להינזק ממוצקים, זיהום שוחק, כיסי גז או סינון לא הולם.
מדי זרימת מסה תרמית
מד מסה תרמית מציב אלמנט חישה מחומם בזרם הגז. גז זורם מסיר חום מהחיישן. המכשיר מודד את אובדן החום או את ההספק הנדרש כדי לשמור על הפרש טמפרטורה מוגדר ומקשר אותו לזרימת מסה.
מדי זרימת מסה תרמיתנמצאים בשימוש נרחב עבור אוויר דחוס, חנקן, גזי בעירה, מערכות אוורור וניטור צריכת גז תעשייתי-.
הכי מתאים ל:גזים נקיים יחסית עם הרכב ידוע ויציב למדי.
אילוץ מפתח:שינויים בהרכב הגז, לחות, עיבוי, משקעים ופרופיל זרימה יכולים לשנות את יחסי העברת החום- שנוצרו במהלך הכיול.
מדי זרימת שטח משתנה
מד שטח משתנה, הנקרא בדרך כלל rotameter, משתמש בציפה בתוך צינור מחודד. זרימה מרימה את הציפה עד שכוח הנוזל, הציפה וכוח המשיכה מגיעים לשיווי משקל. מיקום הציפה מתאים לקצב זרימה מכויל.
הכי מתאים ל:חיווי מקומי פשוט וזרימת נוזל או גז נמוכה יחסית.
אילוץ מפתח:יש להתקין מדדי סיבוב מסורתיים בכיוון שצוין, והקנה מידה תלוי בצפיפות הנוזל, הצמיגות, הלחץ, הטמפרטורה ובמדיום הכיול.
השוואת טכנולוגיות מד זרימה
| טֶכנוֹלוֹגִיָה | אפקט נמדד ראשוני | תוצאה אופיינית | התאמת יישום נפוצה | הגבלה חשובה |
|---|---|---|---|---|
| לחץ דיפרנציאלי | הפרש לחץ | נפח או זרימת מסה מחושבת | נוזלים, גזים, קיטור | אובדן לחץ ומורכבות ההתקנה |
| אלקטרומגנטי | מתח מושרה | זרימה נפחית | נוזלים ותלושים מוליכים | לא ניתן למדוד נוזלים לא-מוליכים |
| אולטרסאונד | הפרשי זמן-תחבורה או תזוזה דופלר | זרימה נפחית | נוזלים, גזים נבחרים, מדידת שיפוץ | נתיב אקוסטי ותנאי התקנה |
| קוריוליס | תגובת צינור רטט- | זרימת מסה ישירה | אצווה, צפיפות,-נוזלים בעלי ערך גבוה | עלות, אובדן לחץ, משקל,-זרימה דו-שלבית |
| מְעַרבּוֹלֶת | תדירות נשירת וורטקס | זרימה נפחית או מפוצה | קיטור, גזים, נוזלים נקיים | מהירות מינימלית ורגישות לרטט |
| טוּרבִּינָה | תדר הרוטור | זרימה נפחית | נוזלים נקיים, עם-צמיגות נמוכה | חלקים נעים ורגישות לצמיגות |
| עקירה חיובית | נספר כרכים קבועים | זרימה נפחית ישירה | נוזלים צמיגים וזרימה נמוכה | אובדן לחץ, זיהום, בלאי מכני |
| מסה תרמית | העברת חום | זרימת המונים | גזים תעשייתיים ואוויר דחוס | הרכב הגז, לחות ומשקעים |
| אזור משתנה | עמדת ציפה | זרימה נפחית | אינדיקציה מקומית של-זרימה נמוכה | אפקטים של מאפיינים-נוזליים וכיוון |
השוואות ברמת-טכנולוגיה מספקות נקודת התחלה שימושית, אך הן אינן מחליפות אימות ספציפי לדגם.- לשני מטרים המשתמשים באותו עקרון מדידה עשויים להיות טווחי זרימה שונים, מפרטי דיוק, חומרים, אבחון, אישורים ודרישות התקנה שונות.
לשתי טכנולוגיות נוזליות הנפוצות בהשוואה, עיין במדריך המפורט למדי זרימה קוליים לעומת אלקטרומגנטיים.
דיוק, חזרתיות, השבתה ואי ודאות
מונחים אלה משמשים לעתים קרובות לסירוגין, אך הם מתארים היבטים שונים של ביצועי מדידה.
דִיוּק
הדיוק מתאר עד כמה הערך המצוין צפוי להיות קרוב לערך הייחוס בתנאים שצוינו. בדקו תמיד איך כתוב המפרט.
מפרט המבוטא כאחוז מהקריאה מתנהג בצורה שונה מפרט המבוטא כאחוז מהקנה המידה המלא. עבור מכשיר עם קנה מידה מלא של 100 יחידות:
- ב-10 יחידות, ±0.5% מהקריאה שווה ל-±0.05 יחידות.
- ב-10 יחידות, ±0.5% מהקנה המידה המלא שווה ל-±0.5 יחידות.
ההבדל הופך להיות משמעותי בקצה התחתון של טווח המדידה.
הֲדִירוּת
יכולת החזרה מתארת עד כמה המונה משחזר את אותה תוצאה כאשר אותם תנאים חוזרים על עצמם. מד יכול להיות מאוד חוזר אך מוטה באופן עקבי. יכולת חזרה טובה אינה מבטלת את הצורך בכיול והתקנה נכונים.
יחס הנחה
Turndown הוא היחס בין הזרימה המקסימלית והמינימלית שמיש. למונה המסוגל למדוד בין 10 ל-1,000 יחידות יש ירידה נומינלית של 100:1.
עם זאת, ייתכן שטווח המדידה המצוטט לא יספק את אותו דיוק, חזרתיות או תגובה בכל נקודה. יש להשוות את הזרימות המינימליות, הרגילות והמקסימליות הנדרשות עם מפרט הביצועים של היצרן ולא עם ערך הפניה יחיד.
אי ודאות מדידה
אי הוודאות הכוללת של המערכת עשויה לכלול יותר מהדיוק המפורסם של מד הזרימה. זה יכול לכלול גם:
- אי ודאות בכיול
- הֲדִירוּת
- מדידת לחץ וטמפרטורה
- הנחות צפיפות או קומפוזיציה
- מידות צינור
- אפקטי פרופיל-זרימה
- עיבוד אותות
- סחף-לטווח ארוך
- שגיאות התקנה ותצורה
עבור אינדיקציה לתהליך, הערכת אי ודאות רחבה עשויה להספיק. העברת משמורת, מדידת מעבדה, דיווח מוסדר או אצווה-בערך גבוה עשויים לדרוש תקציב אי ודאות מתועד.
איך להתאים גודל של מד זרימה?
אין לבחור מד זרימה מגודל צינור נומינלי בלבד. המונה חייב לפעול בטווח מהירות וטווח מדידה מתאימים בתנאי תהליך מינימליים, רגילים ומקסימליים.
1. קבע את טווח הזרימה האמיתית
רשום תנאי מינימום, רגיל, מקסימום, אתחול, ניקוי ו-זרימה הפוכה. אין לשנות את גודל המכשיר באמצעות קיבולת המשאבה בלבד אם הפעולה הרגילה נמוכה בהרבה.
2. השווה זרימה עם טווח המדידה של המונה
בדוק את-מגבלות הזרימה המינימליות והמקסימליות הספציפיות לדגם. זרימה נמוכה עלולה לרדת מתחת לטווח האותות השמיש של מד מערבולת או טורבינה. מהירות מופרזת עלולה ליצור אובדן לחץ, רטט, סיכון לקוויטציה, שחיקה או מצב מחוץ לטווח-.
3. הערך את גודל המטר בנפרד מגודל הצינור
ביישומים מסוימים, המונה הנכון עשוי להיות קטן יותר מהצינור הקיים. הקטנת גודל המונה יכולה להעלות את המהירות ולשפר את ביצועי הזרימה הנמוכים-, אך היא גם מגבירה את אובדן הלחץ ועשויה לדרוש מפחיתים וצינור ישר נוסף.
עבור טכנולוגיות אחרות, שינוי קוטר עשוי להיות מיותר או בלתי רצוי. ההחלטה חייבת להתבסס על זרימת תהליך, אובדן לחץ מותר, טכנולוגיה והוראות התקנה.
4. בדוק אובדן לחץ
לוחות פתחים, מדי טורבינה, מדי תזוזה חיוביים, גופי בלוף מערבולת, צינורות קוריוליס קטנים, מסננות ומדדים קטנים יכולים להוסיף אובדן לחץ. יש לשקול את ההרכבה השלמה במקום להעריך את החיישן בלבד.
5. אשר את הביצועים בזרימה רגילה
נקודת ההפעלה הרגילה צריכה לשבת בחלק יציב מטווח המונה. בחירה במונה שמתפקד טוב רק ליד זרימה מקסימלית עלולה ליצור תוצאות גרועות במהלך רוב מחזור התהליך.
איך בוחרים את מד הזרימה המתאים?
תהליך בחירה שימושי מבטל טכנולוגיות לא תואמות לפני השוואת מחירים או דיוק כותרות. מדריך האתר עלכיצד לבחור מד זרימה מתאיםיכול לתמוך בסקירת יישום מפורטת יותר.
שלב 1: הגדר את הנוזל
- האם זה נוזל, גז או קיטור?
- האם הוא מוליך?
- האם צפיפות או צמיגות משתנה?
- האם הוא מכיל בועות, מוצקים, סיבים או טיפות?
- האם זה מאכל, שוחק, רעיל, סניטרי או מסוכן?
- האם הוא יכול להתגבש, לצפות, לפלמר או להתמצק?
שלב 2: הגדר את המדידה הנדרשת
- זרימה נפחית
- זרימת מסה ישירה
- נפח גז סטנדרטי
- כמות כוללת
- צְפִיפוּת
- טֶמפֶּרָטוּרָה
- זרימת אנרגיה
מדידת מסה ישירה עשויה להיות עדיפה עבור ניסוח או איזון מסה. מד נפח עשוי להספיק לזרימת מים או לניטור תהליכים כללי.
שלב 3: הסר טכנולוגיות לא תואמות
| תנאי יישום | השלכה טכנולוגית |
|---|---|
| נוזל לא-מוליך | בטל מדידה אלקטרומגנטית סטנדרטית. |
| לא ניתן לחתוך צינור או לא ניתן להפסיק את הייצור | שקול מהדק-בתמיסה קולית אם הצינור והנוזל תומכים בנתיב אקוסטי. |
| נדרשת זרימת מסה ישירה | שקול קוריוליס לנוזלים או גזים, או מסה תרמית עבור גז מתאים. |
| נוזל מוליך מלוכלך או תמיסה | מדידה אלקטרומגנטית עשויה להתאים אם חומרי אניה ואלקטרודה תואמים. |
| נוזל צמיג בזרימה נמוכה | תזוזה חיובית או מדידת קוריוליס עשויים להתאים. |
| שירות Steam | מדידת וורטקס או לחץ דיפרנציאלית מוערכת בדרך כלל. |
| נוזל מכיל מוצקים שוחקים | הימנע מטכנולוגיות עם רכיבים נעים פגיעים, אלא אם הדגם תוכנן במיוחד עבור השירות. |
שלב 4: סקור את אילוצי ההתקנה
- האם ניתן לחתוך את הצינור?
- האם ניתן לעצור את התהליך?
- האם הצינור תמיד מלא?
- האם קיים מספיק צינור ישר?
- האם משאבות, שסתומים, מרפקים או מפחיתים קרובים למונה?
- האם הצינור אופקי או אנכי?
- האם יש רטט, פעימות, הפרעות חשמליות או מתח מכני?
- האם יש מספיק גישה להפעלה ותחזוקה?
שלב 5: הגדר דרישות ביצועים
- נדרש דיוק וחזרה
- זרימה מינימלית ומקסימלית
- זמן תגובה
- מדידה דו כיוונית
- ביצועי זרימה-נמוכים
- כיול ועקיבות
- חיוב, משמורת-העברה או דרישות רגולטוריות
שלב 6: אשר חומרים ואישורים
בדוק את חיבור התהליך, דירוג הלחץ, הגוף, הציפוי, האלקטרודות, צינורות המדידה, האטמים, גלגלי השיניים, הרוטור וכל החומרים הרטובים. אשר גם אזור מסוכן, סניטרי, מי שתייה- או אישורים נדרשים אחרים.
שלב 7: סקור את התפוקות ואת עלות מחזור החיים
המונה חייב לתקשר עם מערכת הבקרה הקיימת. אשר אספקת חשמל, תצוגה, 4-20 mA, דופק, אזעקה, HART, RS485 Modbus, רישום נתונים ודרישות אבחון מרחוק.
עלות מחזור החיים יכולה לכלול התקנה, כיבוי, אובדן אנרגיה- הקשור ללחץ, אימות, כיול, ניקוי, חלקי חילוף, פתרון בעיות וחיי שירות צפויים. הרכישה הזולה ביותר היא לא תמיד המדידה הזולה ביותר.
דוגמה לבחירה עובדת: קירור-תיקון מים
הדוגמה הבאה ממחישה את תהליך הבחירה. הוא אינו מוצג כמקרה של לקוח או תחליף לסקירה הנדסית-ספציפית לדגם.
- נוֹזֵל:מי קירור נקיים
- מִקטֶרֶת:פלדת פחמן DN200
- טווח זרימה:50 עד 450 מ"ק לשעה
- מטרת המדידה:ניטור אנרגיה ואימות תפעולי
- כיבוי תהליך:לא זמין
- חיתוך צינור:אסור
- תפוקות נדרשות:4–20 mA ו-RS485
- התקנה זמינה:צינור מלא נגיש עם קטע ישר שמיש
טכנולוגיות מועמדות
מד אלקטרומגנטי יכול למדוד מי קירור מוליכים עם אובדן לחץ נמוך, אך מודל פנימי ידרוש חיתוך הצינור ועצירת התהליך.
מד טורבינה ידרוש גם התקנה פנימית והכנסת חלקים נעים. מד Coriolis יספק זרימת מסה ישירה אך בדרך כלל יהיה קשה להצדיק תיקון DN200 המתמקד בניטור שירות.
A מהדק-במד זרימה קוליהופך לנקודת ההתחלה המעשית מכיוון שניתן להתקין את החיישנים מחוץ לצינור הקיים.
מה עדיין צריך לאמת?
- קוטר חיצוני בפועל ועובי דופן
- חומר צינור ובטנה פנימית
- קורוזיה פני השטח או מצב ציפוי
- טמפרטורת הנוזל
- פעולת צינור- מלאה
- צינור זמין במעלה ומורד הזרם
- מצב הרכבה של חיישן
- עוצמת האות ואיכות האות לאחר ההתקנה
- דיוק נדרש תחת פרופיל הזרימה בפועל
הדוגמה מראה מדוע אילוצי יישום יכולים להיות מכריעים יותר מדיוק מד תיאורטי. הטכנולוגיה נבחרת בגלל שהיא מתאימה גם לנוזל וגם להתקנה, לא בגלל שהיא עדיפה אוניברסלית.
תנאי התקנה שיכולים לעקוף את דיוק המונה
מד שנבחר נכון עדיין יכול לייצר נתונים לא אמינים כאשר תנאי ההתקנה שונים מאלה המשמשים לכיול או שצוינו על ידי היצרן.
פרופיל זרימה מופרעת
מרפקים, משאבות, שסתומי בקרה, טי, מפחיתים ושסתומים פתוחים חלקית יכולים ליצור סחרור או פרופיל מהירות לא אחיד. טכנולוגיות התלויות בלחץ, מערבולת, טורבינה, קולי ומהירות-אחרות יכולות להיות רגישות להפרעות אלו.
עיין בהוראות הספציפיות-לדגם ואת ההסבר של האתרדרישות צינור ישר- במעלה ומורד. כלל הפעלה ישר-גנרי לא אמור להחליף את הפריסה הנדרשת של היצרן.
צינור מלא חלקית
מדי נוזלים רבים דורשים צינור מדידה מלא לחלוטין. כיסי אוויר או צינור מלא חלקית משנים את אזור הזרימה האפקטיבי ויכולים לשבש אלקטרודות או נתיבים קוליים.
התקנה בנקודה נמוכה, זרימה אנכית כלפי מעלה, או מיקום אחר שנותר מלא עשוי להפחית סיכון זה, בכפוף להנחיית יצרן המונה.
בועות, מוצקים וזרימת דו-שלבית-
גז נבלע, חלקיקים, טיפות או שינוי חלוקת פאזות יכולים להשפיע על טכנולוגיות בצורה שונה. בועות עלולות להפריע לאות אולטראסוני בזמן-מעבר, להגביר את רווח כונן Coriolis או לייצר צפיפות לא יציבה. מוצקים עלולים לצפות אלקטרודות וחיישנים תרמיים או לפגוע ברכיבי הטורבינה והעקירה.
הריכוז, גודל החלקיקים, גודל הבועות, הפיזור והשונות הם בדרך כלל שימושיים יותר מאשר הצהרה פשוטה שהנוזל "מלוכלך".
תצורה שגויה
מהדק-במכשירים קוליים עשוי לדרוש קוטר צינור מדויק, עובי דופן, חומר צינור, נתוני רירית, סוג חיישן, מידע נוזל ושיטת הרכבה. חישובי גז עשויים לדרוש לחץ, טמפרטורה, הרכב ותנאי ייחוס נכונים.
ערך יציב המופק מתצורה שגויה הוא עדיין ערך שגוי.
הארקה ורעש חשמלי
מונים מגנטיים דורשים הארקה נכונה או השוואת פוטנציאל בהתאם לתכנון שלהם. יש לנתב את כבלי האות לפי הוראות היצרן ולהפריד אותם ממקורות של הפרעות חשמליות במידת הצורך.
רטט ולחץ מכני
רטט חיצוני יכול להשפיע על מדידת קוריוליס ומערבולת, בעוד שתמיכת צינור לקויה עלולה להפעיל לחץ על מונים מוטבעים. משאבות פועם יכולות גם ליצור זרימה משתנה במהירות החורגת מיכולת התגובה של המכשיר הנבחר.
תסמינים נפוצים, סיבות אפשריות ובדיקות
| סימפטום נצפה | סיבה אפשרית | מה לבדוק |
|---|---|---|
| קריאה יציבה שלא מסכימה עם התהליך | נתוני מצב שגויים של צינור, נוזל, קנה מידה, או הפניה- | תצורה, יחידות, ממדי צינור,-פקטור K, צפיפות, לחץ וכניסות טמפרטורה |
| זרימה רועשת או תנודתית | זרימה מופרעת, בועות, פעימות, רעש חשמלי או אות גרוע | מיקום שסתום ומשאבה, מצב צינור מלא-, אבחון אותות, הארקה ושיכוך |
| הזרימה נשארת באפס | ניתוק זרימה- נמוך, צינור ריק, חיישן כושל, חיווט שגוי או זרימה מתחת לטווח המינימלי | אזעקות אבחון, אותות חיישנים, חיווט, מצב תהליך וניתוק מוגדר |
| קריאת שינויים לאחר תחזוקה | מיקום חיישן, כיוון, הגדרת אפס, נתוני צינור או חיווט השתנו | רשומת הפעלה, מרווח חיישנים, סימני התקנה, הליך אפס וגיבוי פרמטרים |
| שגיאה גוברת עם הזמן | ציפוי, בלאי, קורוזיה, סחיפה, קווי דחף חסומים או שינוי מאפיינים של תהליך- | היסטוריית בדיקה, תוצאות אימות, מצב חיישן, צנרת דחף ותכונות נוזל |
כיול, אימות ואפס בדיקה
פעילויות אלו קשורות, אך אינן ניתנות להחלפה.
כִּיוּל
כיול משווה את חיווי המונה עם תקן ייחוס בתנאים מבוקרים ומתעד את הקשר בין הערכים המצוינים לערכי הייחוס.
NIST מתאר מערכות כיול זרימת נוזל הקובעות זרימת ייחוס באמצעות מדידה גרבימטרית דינמית, שבה מסת המים המצטברת נמדדת לאורך זמן. ראה את התיאור הרשמי שלתקן זרימת נוזלים NIST.
כיול אינו מתקן את המד באופן אוטומטי, אלא אם כן מתבצעת התאמה ומתועדת בנפרד.
אימות
האימות בודק אם המונה ממשיך לפעול במסגרת קריטריון קבלה שנקבע. הוא עשוי להשתמש במד מאסטר, מובנה-באבחון, אסמכתא ניידת, מוכיח, מאזן תהליכים או שיטה מאושרת אחרת.
השוואת שדה יכולה לזהות הבדל משמעותי, אך מסקנתה מוגבלת על ידי חוסר הוודאות ואיכות ההתקנה של המונה הנבדק וההתייחסות.
אפס בדיקה
בדיקת אפס מעריכה את הזרימה המצוינת כאשר נקבע התנאי הנדרש ללא-זרימה. ההליך הנכון הוא ספציפי לטכנולוגיה- ולדגם-.
עבור מדי נוזלים רבים, האיפוס דורש צינור מלא לחלוטין כשהנוזל נייח. צינור ריק אינו אוטומטי הפניה חוקית לזרימה אפס-. שסתומים, הסעה תרמית, דליפה, רטט או גז כלוא עלולים להפוך את מצב חוסר הזרימה לכאורה ללא מתאים.
לשלבי הכנה נוספים, עיין באתרמידע על כיול מד זרימה.
באיזו תדירות צריך לכייל מד זרימה?
אין מרווח אוניברסלי. לוח הזמנים צריך לשקול:
- סיכון תהליך
- דרישות רגולטוריות או לקוחות
- ערך מדידה
- סחף היסטורי
- מצב נוזלי
- טכנולוגיית מטר
- חומרת הפעולה
- תוצאות אימות קודמות
- נדרשת אי ודאות
מרווח-מבוסס סיכון הנתמך על ידי היסטוריה מתועדת בר הגנה מאשר החלת תקופה קבועה אחת על כל מטר.
תפיסות מוטעות נפוצות לגבי מדי זרימה
"כל מדי הזרימה מודדים מהירות"
הם לא. מדי קוריוליס מודדים זרימת מסה ישירות, מדי תזוזה חיוביים סופרים נפחים ידועים, ומדדי מסה תרמית מעריכים את העברת החום.
"המד עם מפרט הדיוק הגבוה ביותר הוא תמיד הטוב ביותר"
מפרט מעבדה גבוה אינו יכול לפצות על נוזל לא תואם, גודל גרוע, צינור ישר לא מספיק, תנאי פאזה לא יציבים או תצורה לא נכונה.
"גודל צינור מספיק כדי לבחור מטר"
הבחירה דורשת גם זרימה מינימלית, רגילה ומקסימלית, לחץ, טמפרטורה, תכונות נוזל, התקנה, חומרים, תפוקה נדרשת ויעדי ביצועים.
"למהדק-במד אין דרישות התקנה"
חיישנים חיצוניים נמנעים מחיתוך הצינור, אך נתוני צינור מדויקים, הכנת פני השטח, צימוד אקוסטי, מיקום חיישן, מרווח, פרופיל זרימה ואבחון אותות עדיין חיוניים.
"קריאה יציבה חייבת להיות מדויקת"
שגיאות תצורה, אפס היסט, ציפוי, הנחות צפיפות, גורם K-שגוי, ממדי צינור גרועים והטיית כיול יכולים כולם לייצר ערכים יציבים אך שגויים.
שאלות נפוצות
ש: מה ההבדל בין מד זרימה לחיישן זרימה?
ת: חיישן זרימה הוא האלמנט שמזהה תגובה פיזית הקשורה לזרימה-. מד זרימה מתייחס בדרך כלל למכשיר המדידה השלם, שעשוי לכלול את החיישן, המשדר, התצוגה, הסיכום, היציאות והדיאגנוסטיקה. הטרמינולוגיה משתנה בין היצרנים.
ש: האם מד זרימה מודד לחץ?
ת: מד זרימה מודד זרימה, אבל מערכת לחץ דיפרנציאלית משתמשת בהפרש הלחץ כמדידת הביניים. משדר לחץ לבדו אינו יכול לספק זרימה אמינה אלא אם כן הוא משולב עם האלמנט הראשוני הנכון, נתוני הנוזל והחישוב.
ש: איזה מד זרימה יוצר את אובדן הלחץ הנמוך ביותר?
ת: מד אולטראסוני המותקן חיצוני אינו מציב שום חסימה בתוך הצינור ולכן אינו מוסיף לתהליך איבוד לחץ- הקשור לחיישן. מונים מגנטיים מלאים-מציגים בדרך כלל אובדן קבוע מועט כשהם מותקנים ללא הפחתה מיותרת בקוטר.
ש: האם אותו מד זרימה יכול למדוד גם נוזלים וגם גזים?
ת: כמה עקרונות מדידה יכולים להיות מתוכננים עבור נוזלים וגזים כאחד, אך דגם, תצורה, גודל וכיול ספציפיים חלים על תנאי מדיה והפעלה מוגדרים. אין להעביר מונה בין שירותים לא קשורים ללא אישור הנדסי.
ש: איזה מד זרימה הכי מתאים למים?
ת: אין תשובה אחת. מי צינור מלא-מוליכים עשויים להתאים למד מגנטי. תיקון לאחור שבו לא ניתן לחתוך את הצינור עשוי להתאים למדידת אולטרסאונד בזמן-מעבר. מים נקיים בזרימה נמוכה- עשויים להתאים לטכנולוגיה ספציפית לטורבינה, קולי או דגם אחר-. תנאי שפכים ותלושים דורשים הערכה נפרדת.
ש: האם ניתן למדוד זרימה זמנית?
ת: כן. מד זרימה קולי נייד יכול להיות שימושי עבור סקרים, אימות, איזון ופתרון תקלות זמני כאשר הצינור והנוזל תומכים במדידה אקוסטית אמינה.
ש: איזה מידע דרוש להצעת מחיר של מד זרימה?
ת: שם נוזל והרכב
נוזל, גז או קיטור
זרימה מינימלית, רגילה ומקסימלית
גודל צינור ולוח זמנים
לחץ מינימלי ומקסימלי
טמפרטורה מינימלית ומקסימלית
צפיפות, צמיגות ומוליכות כאשר רלוונטי
מוצקים, בועות, טיפות או לחות
נדרש דיוק וחזרה
דירוג חיבור, חומרים ולחץ
אספקת חשמל ואות פלט
מגבלות התקנה
דרישות -אזור מסוכן, סניטריים או רגולטוריים
ש: כמה עולה מד זרימה?
ת: העלות תלויה בטכנולוגיה, גודל, חומרים, דירוג לחץ, טמפרטורה, דיוק, אישורים, תפוקות, אבחון, חיבור, כיול והתקנה. יש להשוות עלויות מחזור חיים כגון כיבוי, אובדן לחץ, תחזוקה ואימות עם מחיר הרכישה.
מַסְקָנָה
מד זרימה ממיר תגובה פיזית שנוצרת מהעברת נוזל למדידת זרימה שמישה. התגובה עשויה להיות הפרש לחצים, מתח מושרה, זמן נסיעה אקוסטי, תדירות מערבולת, מהירות הרוטור, נפח עקירה, העברת חום או תנועת צינור רוטט-.
הבנת עיקרון העבודה עוזרת להסביר מדוע טכנולוגיה אחת מתפקדת טוב ביישום מסוים ובעל ביצועים גרועים באחר. הבחירה הסופית צריכה לשקול גם את הנוזל, מטרת המדידה, טווח הזרימה, הלחץ, הטמפרטורה, ההתקנה, אובדן הלחץ, החומרים, הדיוק, הירידה, התפוקות, הכיול ועלות מחזור החיים.
לפני בחירת דגם, הכינו נתוני יישום מלאים והשוו את תנאי ההפעלה עם המפרטים המאושרים של היצרן. להערכה ספציפית לפרויקט-, שלח את פרטי התהליך דרך הטופס חקירה של מד זרימה.
