ניטור זרימה הוא חלק חיוני בכל תהליך תעשייתי. מסיבה זו, רוב הענפים עשו כל מה שנדרש כדי לאמץ כמה מהדרכים האמינות והיעילות ביותר לשליטה בתהליכים אלה.
זה התאפשר באמצעות מד זרימה ומתגים שונים. למשל, רוב מתגי הזרימה בשוק כיום נוטים להכיל את טכנולוגיית הפיזור התרמי.
כיום משתמשים בטכנולוגיית פיזור תרמי לניטור זרימת הגזים והאוויר בהרבה מאוד צינורות. טכנולוגיה זו מבוססת על העובדה שכמות החום הנישאת מהחללית המחוממת עולה ככל שגובה מהירות הנוזל.
ישנם מספר רב של מתגים הכוללים טכנולוגיה זו. במתגים אלה, קיומו של הבדל גדול יותר בטמפרטורה מעיד על מצב ללא זרימה. הפרש טמפרטורה זה פוחת עם עלייה בקצב הזרימה. האלמנט המחומם הנפוץ ביותר הוא גלאי טמפרטורת ההתנגדות (RTD). הקצב בו הוא מפזר את החום הוא ביחס ישר לקצב זרימת הנוזל.
האות המתקבל מה- RTD מומר לאות חשמלי על ידי מעגל ההתניה האלקטרוני. האות החשמלי משמש מאוחר יותר להתאמת מעגלי נקודת הגדרה אחרים. מרבית המכשירים הללו מחוספסים ואמינים בהשוואה למתגים המסורתיים. הם גם עמידים ובעיות אחרות כמו סתימה מסולקות לחלוטין. מתגים הכוללים טכנולוגיה זו יכולים לפקח על כל סוגי הנוזלים ולענות במהירות על שינויים במהירות הזרימה.
ישנם הרבה מאוד מתגים הקיימים בשוק כיום, כאשר בחלקם יש מערכות תצוגה אופטיות. לכן, חשוב להגדיר את היישום אליו המתג נועד לרכוש את המתאים.
הם השתמשו גם במערכות חימום, הידראוליות ומיזוג אוויר.
מתגים אלה מגיעים עם מגוון רחב של טכנולוגיות המאפשרות להם להבטיח ביצועים באיכות גבוהה, עמידים בפני קורוזיה, הגדרות הפעלה גמישות ומגוון רחב של עיצובים בין היתר.
הם מספקים את אחת הדרכים הזולות ביותר לאיתור אובדן או שינוי במהירות האוויר. הם מועדפים עבור יישומים הדורשים מהירויות גבוהות עד נמוכות. הן האובדן והן שינוי המהירות יכולים להיות כתוצאה ממספר גורמים הכוללים פילטר מלוכלך או סתום, עומס יתר על המנוע של המאוורר, גלגל מאוורר רופף או מאוורר קרוב או כניסת מנחת.
במתגים אלה, כאשר אוויר זורם דרך הצינור, השדה נאלץ להתנדנד לכיוון אליו נושבת הרוח. זה מכריח את השרוול לנוע בכיוון כלפי מעלה מה שהופך את המגנט למשוך אליו ומפעיל את המתג.
במקרה זה, הנוזל הזורם דרך השסתום דוחף את הדיסק מעלה ומטה אשר כתוצאה מכך מוריד ומרים את השרוול המגנטי בהתאמה. זה גורם למגנט להפעיל את המתג. העיקרון כמעט זהה לזה של מתג ההפעלה.
הם משמשים למגוון רחב של יישומים הכוללים ציוד המופעל באמצעות חשמל כגון מנועים או אורות איתות. באמצעותם ניתן להפעיל או לעצור ציוד חשמלי. הם משמשים בעיקר ליישומים למטרות כלליות. הם משמשים גם לאיתור זרימה בהרבה מאוד יישומים תעשייתיים כגון אירוע שיש כשל בזרימה בצינורות מסוימים שהוא יכול לעורר אזעקה.
ישנם מספר גורמים שיש לקחת בחשבון בעת התקנת מתגים מסוג זה בצנרת. כדי להבטיח שהמתג יפעל כנדרש, על החץ במעטפת להצביע תמיד לכיוון הזרימה. גם הזווית בה צריך להיות מותקן על המתג חשובה.
זה יהיה תלוי במדריך למתג. יש להתקין מסנן גם במעלה הזרם בכדי למנוע חלקיקים זרים להיכנס לצינור. הם חייבים להיות מותקנים גם באזורים שבהם אין מערבולת מועטה או אין, כלומר עליהם להתקין הרחק מכפיפות או מרפקים.
עם ההתקדמות הטכנולוגית, שם מתגי הזרימה שילבו טכנולוגיה תרמית. במתגים כאלה, מצב ללא זרימה מסומן על ידי תנאי טמפרטורה גבוהה ואילו נוכחות של זרימה מסומנת על ידי טמפרטורות נמוכות.
לסוגים כאלה של מתגים יש גלאי טמפרטורת התנגדות (RTD). זה מהעובדה הפשוטה שכאשר יש זרימה, ה- RTD מקוררים על ידי הנוזל הנע. הם צברו עד כה פופולריות ברוב היישומים התעשייתיים. יש להם מעגלים אלקטרוניים הממירים את הפרש הטמפרטורה מ- RTD לאות חשמלי המשמש בתהליכי בקרה שונים. זה מקל על שילובם במערכות בקרה שונות.
ניטור זרימה הוא חלק חיוני בכל תהליך תעשייתי. מסיבה זו, רוב הענפים עשו כל מה שנדרש כדי לאמץ כמה מהדרכים האמינות והיעילות ביותר לשליטה בתהליכים אלה.
זה התאפשר באמצעות מד זרימה ומתגים שונים. למשל, רוב מתגי הזרימה בשוק כיום נוטים להכיל את טכנולוגיית הפיזור התרמי.
כיום משתמשים בטכנולוגיית פיזור תרמי לניטור זרימת הגזים והנוזלים בהרבה מאוד צינורות. טכנולוגיה זו מבוססת על העובדה שכמות החום הנישאת מהחללית המחוממת עולה ככל שגובה מהירות הנוזל.
ישנם מספר רב של מתגים הכוללים טכנולוגיה זו. במתגים אלה, קיומו של הבדל גדול יותר בטמפרטורה מעיד על מצב ללא זרימה. הפרש טמפרטורה זה פוחת עם עלייה בקצב הזרימה. האלמנט המחומם הנפוץ ביותר הוא גלאי טמפרטורת ההתנגדות (RTD). הקצב בו הוא מפזר את החום הוא ביחס ישר לקצב זרימת הנוזל.
האות המתקבל מה- RTD מומר לאות חשמלי על ידי מעגל ההתניה האלקטרוני. האות החשמלי משמש מאוחר יותר להתאמת מעגלי נקודת הגדרה אחרים. מרבית המכשירים הללו מחוספסים ואמינים בהשוואה למתגים המסורתיים. הם גם עמידים ובעיות אחרות כמו סתימה מסולקות לחלוטין. מתגים הכוללים טכנולוגיה זו יכולים לפקח על כל סוגי הנוזלים ולענות במהירות על שינויים במהירות הזרימה.
צג את קצב הזרימה; מהטמפרטורה שמתגלה על ידי ה- RTD, קל הרבה יותר לקבוע את קצב הזרימה של הנוזל. זאת מהסיבה שכמות החום המפוזרת פרופורציונאלית לקצב הזרימה.
אזעקת טריגר; בהנחה שקצב הזרימה של נוזל הוגדר שלא לעבור מעבר לרמה נתונה, כל עלייה מעבר לנקודת ההגדרה תתגלה על ידי המתג ואז יפעיל את האזעקה לפעולה הדרושה לביצוע. זה יכול גם להגן על התקנים אחרים כגון משאבות מפני עומס יתר.
מקלה על תהליך הבקרה התעשייתית; רוב המתגים הכוללים טכנולוגיית פיזור תרמי ניתנים לשילוב בקלות עם מערכות הבקרה כמו ה- PLC. הסיבה לכך היא שהטמפרטורה מ- RTD מומרת לאות חשמלי על ידי מזגן האותות. זכרו, קל יותר להתמודד עם האות החשמלי כשמדובר בתהליך בקרה כלשהו.
מגוון רחב של יישומים; מתגים אלה, יותר מכך סוגי הנוזלים, יכולים לשמש ליישומים רבים מאוד הכוללים קווי נוזלים, בריכת שחייה ומי ים. כל עוד הנוזל אינו מגיב עם החומר ממנו נבנה המתג. לכן, שיקול מהותי חשוב בעת בחירת מתגים אלה. זה גם יכתיב את אורך חייו.
ישנם הרבה מאוד מתגים הקיימים בשוק כיום, כאשר בחלקם יש מערכות תצוגה אופטיות. לכן, חשוב להגדיר את היישום אליו המתג נועד לרכוש את המתאים.
ניתן לסווג מתגי זרימה כמתגי זרימת אוויר או נוזל. הם משמשים לניטור זרימת הנוזלים, האוויר או הקיטור ביישומים תעשייתיים שונים, שם הם שולחים אותות למכשירים אחרים כגון משאבות לכיבוי או להדלקה בהתאם למצב שעל הפרק.
הם השתמשו גם במערכות חימום, הידראוליות ומיזוג אוויר.
מתגים אלה מגיעים עם מגוון רחב של טכנולוגיות המאפשרות להם להבטיח ביצועים באיכות גבוהה, עמידים בפני קורוזיה, הגדרות הפעלה גמישות ומגוון רחב של עיצובים בין היתר.
הם מספקים את אחת הדרכים הזולות ביותר לאיתור אובדן או שינוי במהירות האוויר. הם מועדפים עבור יישומים הדורשים מהירויות גבוהות עד נמוכות. הן האובדן והן שינוי המהירות יכולים להיות כתוצאה ממספר גורמים הכוללים פילטר מלוכלך או סתום, עומס יתר על המנוע של המאוורר, גלגל מאוורר רופף או מאוורר קרוב או כניסת מנחת.
במתגים אלה, כאשר אוויר זורם דרך הצינור, השדה נאלץ להתנדנד לכיוון אליו נושבת הרוח. זה מכריח את השרוול לנוע בכיוון כלפי מעלה מה שהופך את המגנט למשוך אליו ומפעיל את המתג.
במקרה זה, הנוזל הזורם דרך השסתום דוחף את הדיסק מעלה ומטה אשר כתוצאה מכך מוריד ומרים את השרוול המגנטי בהתאמה. זה גורם למגנט להפעיל את המתג. העיקרון כמעט זהה לזה של מתג ההפעלה.
הם משמשים למגוון רחב של יישומים הכוללים ציוד המופעל באמצעות חשמל כגון מנועים או אורות איתות. באמצעותם ניתן להפעיל או לעצור ציוד חשמלי. הם משמשים בעיקר ליישומים למטרות כלליות. הם משמשים גם לאיתור זרימה בהרבה מאוד יישומים תעשייתיים כגון אירוע שיש כשל בזרימה בצינורות מסוימים שהוא יכול לעורר אזעקה.
ישנם מספר גורמים שיש לקחת בחשבון בעת התקנת מתגים מסוג זה בצנרת. כדי להבטיח שהמתג יפעל כנדרש, על החץ במעטפת להצביע תמיד לכיוון הזרימה. גם הזווית בה צריך להיות מותקן על המתג חשובה.
זה יהיה תלוי במדריך למתג. יש להתקין מסנן גם במעלה הזרם בכדי למנוע חלקיקים זרים להיכנס לצינור. הם חייבים להיות מותקנים גם באזורים שבהם אין מערבולת מועטה או אין, כלומר עליהם להתקין הרחק מכפיפות או מרפקים.
עם ההתקדמות הטכנולוגית, שם מתגי הזרימה שילבו טכנולוגיה תרמית. במתגים כאלה, מצב ללא זרימה מסומן על ידי תנאי טמפרטורה גבוהה ואילו נוכחות של זרימה מסומנת על ידי טמפרטורות נמוכות.
לסוגים כאלה של מתגים יש גלאי טמפרטורת התנגדות (RTD). זה מהעובדה הפשוטה שכאשר יש זרימה, ה- RTD מקוררים על ידי הנוזל הנע. הם צברו עד כה פופולריות ברוב היישומים התעשייתיים. יש להם מעגלים אלקטרוניים הממירים את הפרש הטמפרטורה מ- RTD לאות חשמלי המשמש בתהליכי בקרה שונים. זה מקל על שילובם במערכות בקרה שונות.
מספר מדי זרימה המותקנים ברוב הענפים אינם מתפקדים בצורה מספקת בגלל בחירה לא מדויקת של מכשירי מדידת זרימה.
השונות בטכנולוגיית מד, כגון מד הזרימה המגנטי וטכנולוגיות אולטרסאונד רק כדי להזכיר כמה, הביאו אתגרים רבים לרוב הטכנאים. הם מתקשים לבחור בעלי ביצועים ודיוק גבוהים.
שוב, לכל מטר יש יתרונות וחסרונות שיש לחקור אותם לפני הקנייה וכתוצאה מכך להתקין. כמעט בלתי אפשרי להיתקל במושלם, עם זאת, היתרונות חייבים לעלות על הליקויים.
חשוב לדעת את הדברים הבאים לפני שקונים או מתקינים מונה:
משימה שהכלי צריך לבצע ; בעיקרון, במדידת הזרימה, ניתן לבחון את הפרמטרים הבאים: מהירות מיידית, זרימת מסה ונפח. בחירת מכשיר נכון כמו מד קוריוליס לקביעת קצב זרימת המסה תהיה רעיון נעלה. ישנם גם מצבים בהם דיוק בקצב הזרימה מקבל עדיפות רבה יותר. לפיכך, ללכת על אלה שידייקו הוא חיוני. זכרו, למונים שונים יש רמות דיוק שונות.
היכן להתקין את המכשיר ; האם אתה מתכנן להתקין את המונה במערכות לחץ? האם הנוזל שצריך לקבוע את קצב הזרימה שלו הוא נקי או מטבע?
האם התנאים הסביבתיים כמו טמפרטורה או הפרעות חשמליות יכולים להשפיע על ביצועי המונה? וודא שהמונה יכול לעבוד בצורה אופטימלית ללא הפרעה מיותרת מהסביבה שמסביב או מהנוזל שתקבע את מאפייני הזרימה.
לדוגמה, מד זרימת טורבינה ומדי זרימה חיוביים יכולים לשמש למדידת מאפייני זרימה של נוזלים נקיים וצמיגים; סוגים אלקטרומגנטיים אכלו נוזלים מלוכלכים, מוליכים, נקיים וצמיגים, בעוד שהאולטרה סאונד מתאים לנוזלים נקיים וצמיגים, ולכן יש לספק מד זרימה עם צמיגות גבוהה . יש להתחשב בכל אלה.
טווח הפעלה ; יש לקבוע את קצב הזרימה הנמוך ביותר וגם את הגבוה ביותר לפני ההתקנה. לכן טווח ההפעלה לא יכול לחרוג מזה של מד הזרימה . זה כדי להבטיח שהוא לא המום מכיוון שזה רק יוביל לקריאות לא מדויקות.
גודל הצינור ; זה גם יקבע את סוג הרכישה וההתקנה. ברוב היישומים התעשייתיים, רוב הצינורות גדולים מאוד ולכן לא ניתן להשתמש בכמה מטרים.
כיול ; כמובן שכל המונים מכוילים על ידי היצרן. עם זאת, לאחר השימוש בו במשך זמן מה, חשוב לכייל אותו מחדש כדי להבטיח שכל הקריאות המתקבלות מדויקות. כיול מחדש יהיה תלוי בטכנולוגיית המונה ובאופי הנוזל.
האם זה נותן מקום לשדרוג? מרבית המכשירים הללו משודרגים מדי שנה על מנת להבטיח שהם פועלים בצורה אופטימלית, מדויקת ויעילה. למעשה, עם עידן האוטומציה שבו משתמשים ב- SCADA וב- PLC ברוב התהליכים התעשייתיים, הוא חייב לתת מקום לשילוב במערכות כאלה.
לא מספיק להתקין או לקנות מד זרימה נכון. מכשירים אלה דורשים תחזוקה תקופתית על מנת להבטיח שהם פועלים בצורה מדויקת. יש צורך בתכנון תוכנית בדיקה מתוזמנת במיוחד לבעלי חלקים נעים. יש לשמור על הדיוק בטווח המומלץ. מאידך, אלה ללא חלקים נעים כמו אולטרה סאונד והסוגים האלקטרומגנטיים, יש לבדוק את המרכיבים האלקטרוניים שלהם.
מדידת קצב הזרימה חיונית בהרבה מאוד תהליכים תעשייתיים כמו כימיקלים, פלדה ושירותים ציבוריים. כדי להקל על התהליך הזה פותחו מספר מדי זרימה כדי להבטיח שכל המידע על כל נוזל זורם יתקבל בצורה מדויקת.
חומר קיים בשלוש מדינות עיקריות הכוללות מצבים מוצקים, נוזליים וגזיים. כאשר משתמשים במונח "נוזלים", ביסודו של דבר, אנו מתייחסים הן לנוזלים והן לגזים מכיוון שיש להם יכולת לזרום תחת פעולת כוחות מעוותים. זה נובע הן מלחץ גזירה והן צמיגות; העקרונות העיקריים של מכניקת נוזלים. לנוזלים ולגזים יש את המאפיינים הייחודיים שלהם, אותם יש לנתח באופן קריטי לפני שבוחרים במכשיר מדידה כלשהו. ישנם סוגים רבים של מד זרימת גז לבחירה. יש בשוק מספר מטריד כיום, ולכן צריך להקפיד להשיג מכשיר זרימה מדויק, אמין וחזק.
סוגי מדי זרימה
ניתן לסווג מכשירים אלה בהתאם לסוג המידע / המדידה שאדם מעוניין להשיג מנוזל. אלו כוללים:
1. קביעת מהירות הנוזל בנקודה
זהו תהליך חיוני בכל הנוגע לחקירת חלוקת מהירות בנקודה נתונה או במצבים שבהם נקבע פרופיל המהירות לפני התקנת מד קבוע. כדי להשיג זאת ניתן להשתמש בפעולות הבאות:
צינור פיטו-סטטי
איורים 1 ו -2 מראים כיצד ממוקם צינור פיטו - סטטי בקטע שפרופיל המהירות שלו נקבע. כאשר הנוזל זורם, בזמן ההשפעה, הנוזל מובא בדרך כלל למנוחה וכך אנרגיית הקינטיקה מצטמצמת לאפס. זה גורם לקטע זה להחזיק רק את אנרגיית הלחץ.
מצד שני, בחלקים הסטטיים שלה, יש גם אנרגיה קינטית וגם אנרגית לחץ בגלל תנועת הנוזל. זה בתמורה גורם להפרש לחץ אשר נוצר על ידי המהירות. זוהי דרך נוחה להשיג את ההבדל בין לחץ כולל, סטטי ודינמי. זה לא מתאים למדידת מהירות בזרימה סוערת.
מד חום וסרטים חמים
זהו מכשיר יעיל נוסף המשמש גם לקביעת מהירות הנוזל בנקודה. דבר אחד טוב בו הוא שניתן להשתמש בו בכדי להשיג את המהירות והמערבולת הממוצעת.
2. קביעת קצב זרימת הנפח
מדובר בסוגים רבים מאוד של מטרים בהם ניתן להשתמש כדי לקבוע את קצב זרימת הנפח. אלו כוללים:
מדי הזרימה הדיפרנציאלית
הם נמצאים בשימוש נרחב ברוב היישומים התעשייתיים הן לנוזלים והן לגזים. זה בדרך כלל ממוקם בצינור שלאחריו מתפתח לחץ הפרש (D / P) על פני היצרות. במכשירים אלה קשה להסיק את קצב זרימת הנפח מה- D / P. מוני הדיפרנציאל הנפוצים ביותר כוללים את הזרבובית, צלחת הפתח, צינור הדאל והוונטורי. התמונות שלהלן מציגות כמה ממדי הדיפרנציאל הנפוצים ביותר.
עקרון הפעולה מבוסס על העובדה שכאשר נוזל פוגש חסימה, החלקיקים שלו נפרדים ונוטים לנוע סביב האובייקט החוסם כשהוא ממשיך לנוע במורד הזרם. התוצאה היא שיפוע לחץ נדנוד. עם עלייה בתדירות מערבולות עקב עליית זרימה, ניתן לממש קשר בין קו הזרימה לתדירות הנשירה.
הם מותקנים בדרך של נוזל הנע בו הנוזל מכריח אותם לתנועה / סיבוב. זרימת הנפח נקבעת על ידי מספר המחזורים / שנייה. הם משמשים בעיקר למדידת הנפח הכולל של הנוזל. דוגמה טובה אם מד הטורבינה.
קביעת קצב הזרימה ההמונית היא קריטית עבור חברות כמו אלה שמוכרות נפט גולמי מכיוון שהן משתמשות במונים אלה כדי לקבוע את המסה המדויקת של הסחורות שהם מוכרים. מדידת המסה יכולה להיעשות בדרכים עיקריות; או בשיטה מסקנת או ישירה. קביעת קצב זרימת המסה דורשת מכשיר מיוחד הנקרא:
רוב המטרים הללו שימשו בעיקר ביישומים תעשייתיים לאחר שנות השמונים. ישנם עיצובים רבים מאוד כאשר רובם מגיעים בצורת U או בצורת פרסה. הם יכולים להתמודד עם קצב זרימת מסה גדול.
לעיתים, נראה כי בלתי אפשרי להשיג מדידות נוזלים באמצעות אחד ממדי הזרימה שלעיל ולכן יש צורך להשתמש במכשירים מיוחדים. כמה מכשירים אלה כוללים:
מד אלקטרומגנטי ; עקרון הפעולה מבוסס על חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית של פאראדיי
מטרים קולי ; הם משתמשים בחיישנים שמונחים מחוץ לצינור, מה שהופך אותם למתאימים יותר לזרימות רב-שלביות.
מד זרימה צולבי ; עם מכשיר זה, ההנחה היא כי תכונות שונות של הנוזל כגון מוליכות, מהירות, טמפרטורה וצפיפות משתנות באופן אקראי.
ישנם הרבה מאוד מכשירים זמינים בשוק ולכן זה נבון לשקול את כל העקרונות של מכניקת נוזלים כדי להיות בטוחים בדיוק המדידות שהתקבלו.
