סוגי מדי זרימת חמצן (O2) ומדריכי בחירה

מה עליי לקחת בחשבון בעת מדידת זרימת חמצן?

הליבה של מדידת קצב זרימת חמצן טמונה ב"בטיחות, דיוק ויכולת הסתגלות לתנאי עבודה".

מד זרימת חמצן ללא שמן עם אישור ATEX

מדידת זרימת גז O2 דורשת מד זרימה מוסמך ATEX

בטיחות היא התנאי הראשון. חמצן הוא גז התומך בעירה שיכול בקלות לגרום לסכנה במגע עם שומן וזיהומים. לכן, מדי זרימה חייבים לעמוד בדרישות הניקיון ללא שמן, והחומר חייב להיות תואם לחמצן ומד הזרימה צריך להיות מד זרימת גז מאושר ATEX.

מד זרימת O2 מדויק

דיוק מדידת גז חשוב גם הוא מאוד, כאשר תרחישים שונים דורשים טווחי שגיאה שונים; ייצור תעשייתי דורש בדרך כלל דיוק של ± 1% עד ± 2.5%.

התאמת מד זרימת חמצן לתנאים

יש צורך לבחור את הסוג המתאים בהתבסס על פרמטרים כגון מצב חמצן (גזי/נוזלי), לחץ, טמפרטורה, טווח זרימה וכו', על מנת למנוע כשל מדידה או נזק לציוד הנגרם מתנאי הפעלה לא תואמים.

מהם הסוגים העיקריים של מדי זרימת חמצן?

כיום, מדי זרימת החמצן המרכזיים מחולקים בעיקר לשלושה דגמים מרכזיים, שלכל אחד מהם תרחישי הסתגלות ברורים ויתרונות ייחודיים, שיכולים לכסות את צרכי המדידה של רוב החמצן הגזי;

במקביל, זמינים גם דגמים ייעודיים לתנאי עבודה מיוחדים כדי להבטיח מדידות מדויקות ובטוחות בתרחישים שונים.

מד זרימת מסה תרמי למדידת זרימת O2

מד זרימת מסה תרמית לגז O2

כיצד פועל מד זרימת מסה תרמית עבור גז חמצן?

מד זרימת גז תרמי מסדרת SRK-100, שהוא כלי רב-תכליתי למדידת חמצן בגז. יתרונו העיקרי טמון ביכולת ההסתגלות החזקה שלו ובנוחות השימוש. עקרון הפעולה שלו הוא לחוש את אובדן החום במהלך זרימת החמצן דרך גופי חימום וחיישני טמפרטורה, ולאחר מכן להמיר אותו לנתוני זרימה.

מהם היתרונות בשימוש במד זרימת מסה תרמי עבור גז חמצן?

• זה טוב לתנאי זרימה קטנים ובינוניים - בין אם מדובר בקצב זרימה קונבנציונלי קטן ובינוני של כמה מטרים מעוקבים עד עשרות מטרים מעוקבים לשעה, או תרחיש של קצב זרימה קטן של 10 sccm, הוא יכול להפיק נתונים ביציבות.
• הוא יכול ללכוד תנודות זרימה בזמן אמת, מה שהופך אותו מתאים במיוחד לתהליכי ייצור תעשייתיים הדורשים ניטור זרימה דינמי;
• אובדן הלחץ הוא מינימלי וכמעט ולא ישפיע על מאזן הלחץ הכולל של מערכת אספקת החמצן.
• ניתן לבחור בגמישות שיטות התקנה מרובות כגון החדרה או מד זרימת O2 בצנרת.
• תחזוקה קלה, נדרש רק ניקוי קבוע של חיישן החיישן, מה שמפחית משמעותית את עלויות התפעול והתחזוקה.
• הוא יכול גם להסתגל לתנאי לחץ שונים, ולעבוד כרגיל בסביבות לחץ בינוני וגבוה, החל מלחץ אטמוספרי ועד עשרות בר. החומר של החלקים הרטובים של חיישן זרימת גז החמצן עשוי בעיקר מפלדת אל-חלד 316L, ועומד במלואו בדרישות של ניקוי ללא שמן ומניעת קורוזיה למדידת חמצן.

רוטמטר צינור מתכת למדידת זרימת חמצן

רוטמטר לגז חמצן

כיצד פועל רוטמטר למדידת זרימת חמצן?

רוטמטר צינור מתכת, אשר יכול להיחשב כ"פרקטי" במדידת חמצן, והוא מועדף בזכות מבנהו הפשוט וחסכוניותו הגבוהה. עקרון המדידה שלו מבוסס על איזון בין ציפה לכוח משיכה, וקצב הזרימה מצוין על ידי מיקום ההרמה של הרוטור בתוך צינור המתכת הקוני. הקריאה אינטואיטיבית וברורה, ומפעילים באתר יכולים לקרוא את הנתונים במהירות ללא הכשרה מקצועית.

מהם היתרונות בשימוש במד זרימה בעל שטח משתנה עבור חמצן?

מד זרימה מסוג זה מתאים במיוחד למדידת קצבי זרימה נמוכים עד בינוניים בטמפרטורת החדר ובלחץ החדר, כגון ניטור קצב הזרימה של ציוד קטן לייצור חמצן ובקרת קצב הזרימה של ענפי חלוקת חמצן בסדנאות. הטווח הוא בדרך כלל בין 0.1 מטר מעוקב ל-100 מטר מעוקב לשעה, שיכול לענות על צרכי החמצן של רוב המכשירים הקטנים והבינוניים.

המעטפת החיצונית והצינור הפנימי עשויים בעיקר מחומר נירוסטה, בעל עמידות חזקה בפני קורוזיה ויכול להסתגל לקורוזיה קלה של חומצה-בסיס בסביבות תעשייתיות; יתר על כן, שיעור הכשל נמוך ביותר, כאשר רק הרוטור והצינור הקוני הם רכיבי הליבה, אשר כמעט ואינם דורשים תחזוקה והחלפה תכופות, ויש להם יתרונות ברורים בבקרת עלויות.

למה לשים לב בעת מדידת חמצן בעזרת רוטמטר?

עם זאת, יש לציין כי הוא מתאים יותר למדידה בתנאי עבודה יציבים. אם ישנן תנודות לחץ חמורות או שינויים פתאומיים בקצב הזרימה, דיוק המדידה יושפע במידה מסוימת. לכן, הוא מתאים יותר לתרחישי ניטור שגרתיים שאינם דורשים תגובה דינמית גבוהה.

מד זרימת וורטקס למד זרימת חמצן

מד זרימת וורטקס לגז חמצן

כיצד מד זרימת וורטקס מודד זרימת גז O2?

מד זרימת מערבולת שייך ל"כוח העיקרי" של מדידת חמצן בזרימה גבוהה, עם יתרונות של דיוק גבוה וטווח רחב. הוא משתמש בתופעת מערבולת רחוב של קרמן הנוצרת על ידי הנוזל הזורם דרך מחולל המערבולת, לוכד את תדר מערבולת הרחוב באמצעות חיישנים, וממיר אותה לקצב זרימה.

מהם היתרונות של שימוש במד זרימת וורטקס למדידת חמצן?

• עקרון מד הזרימה של וורטקס הופך אותו ליציב בתנאי זרימה גבוהים - הטווח יכול לכסות 10 מטר מעוקב עד אלפי מטר מעוקב לשעה, מה שיכול לענות על צרכי ניטור אספקת חמצן בזרימה גבוהה של תרחישים תעשייתיים כגון מפעלים כימיים גדולים ומפעלי פלדה.
• יש לו דיוק מדידה גבוה, בדרך כלל עד ± 1% FS, חזרתיות טובה, סטיית נתונים קטנה תחת פעולה לטווח ארוך, והוא אינו מושפע מתנודות קלות בטמפרטורת הגז ובלחץ.
• הוא יכול להסתגל לתנאי עבודה עם לחץ גבוה (עד עשרות בר או אף גבוה יותר) וטמפרטורה גבוהה (בדרך כלל -40 מעלות צלזיוס ~ 200 מעלות צלזיוס), ויש לו יציבות יוצאת דופן בסביבות תעשייתיות מורכבות.
• חלקי חיישן מד הזרימה של וורטקס אינם מכילים חלקים נעים, ולכן יש להם בלאי נמוך וחיי שירות ארוכים בעת מדידה נפחית של חמצן.
• מד זרימת גז דיגיטלי עבור O2: משדרי זרימת Vortex תומכים באותות פלט מרובים כגון 4-20mA/פולס/תדר/MODBUS RTU ו-HART, מה שמקל על החיבור למערכת הבקרה המרכזית לניטור מרחוק.
• אפשרות עם פיצוי טמפרטורה ולחץ משולב, שיכול לראות ישירות מידע על טמפרטורת חמצן, לחץ, קצב זרימה וזרימה כוללת מהתצוגה הדיגיטלית.

כיום, ישנם שלושה סוגים עיקריים של מדי זרימת חמצן מיינסטרים, לכל אחד תרחישי התאמה משלו: מדי זרימת גז תרמיים מתאימים למדידת חמצן גזי, במיוחד עבור תנאי זרימה קטנים ובינוניים, עם מהירות תגובה מהירה, אובדן לחץ נמוך והתקנה ותחזוקה קלים; מד הזרימה בעל הרוטור בצינור המתכת בעל מבנה פשוט ועלות בינונית, מתאים למדידת קצב זרימה בינוני ונמוך בטמפרטורת החדר ובלחץ, עם קריאות אינטואיטיביות ועמידות חזקה בפני קורוזיה; מד הזרימה וורטקס מתאים למדידת חמצן גזי בזרימה גבוהה, עם דיוק גבוה, טווח רחב, יכולת הסתגלות לתנאי לחץ וטמפרטורה גבוהים ויציבות טובה.

כיצד למדוד את קצב זרימת החמצן הקטן כמו 10 sccm?

מד/בקר זרימה של גז O2 בזרימה נמוכה במיוחד

מדידת קצב זרימת חמצן קטן (כגון 1 sccm, 10 sccm, 100 sccm וכן הלאה) דורשת איזון בין דיוק ליכולת בקרה, והבחירה המועדפת היא מד זרימת גז תרמי קטן ובקר. ציוד מסוג זה משתמש בעיקרון הדיפוזיה התרמית כדי להשיג מדידה מדויקת על ידי חישת שינויי החום במהלך זרימת הגז. הטווח יכול להיות נמוך עד 0~1 ליטר/שעה, ודיוק המדידה יכול להגיע ל-± 1% FS, מה שיכול לענות על צרכי המעבדה, ציוד רפואי, כלי תגובה קטנים ותרחישים אחרים. יחד עם זאת, בקר הזרימה המשולב יכול להשיג ויסות זרימת גז O2 בצורה מדויקת וישירה ללא צורך במודולי בקרה נוספים, מה שמקל על התפעול. המכשיר קומפקטי בגודלו, עם דרישות שטח התקנה נמוכות, ומתאים לתנאי עבודה צרים.

כיצד למדוד את קצב הזרימה של חמצן נוזלי (LOX)?

מדידת זרימה קריוגנית של LOX

לחמצן נוזלי יש מאפיינים של טמפרטורה נמוכה במיוחד (כ-183 מעלות צלזיוס) וגיזוז קל. מדי זרימה קונבנציונליים אינם יכולים לעמוד בטמפרטורות נמוכות במיוחד ודורשים שימוש במדדי זרימה קוריוליס מיוחדים. מד זרימה מסוג זה מאמץ את עקרון מדידת זרימת המסה, שאינו מושפע משינויי טמפרטורה, לחץ וצפיפות, ויכול לפעול ביציבות בסביבות טמפרטורה נמוכות במיוחד. יש לבחור סגסוגת נירוסטה עמידה לטמפרטורות נמוכות כחומר כדי למנוע סדקים שבירים בטמפרטורה נמוכה; על התכנון המבני להיות בעל ביצועי בידוד טובים כדי למנוע השפעת אידוי חמצן נוזלי על המדידה;

במקביל, יש צורך לעמוד בתקני ניקוי ללא שמן, לבטל סכנות בטיחות, ולהיות בשימוש נרחב באחסון חמצן נוזלי, תחבורה, כימיקלים, תעופה וחלל ותעשיות אחרות לניטור זרימת חמצן נוזלי.

אילו פרמטרים טכניים יש לבדוק בעת בחירת מד זרימת חמצן?

בנוסף לפונקציות הליבה, הבחירה צריכה להתמקד בבדיקת הפרמטרים הבאים:

• טווח המדידה צריך לכסות את טווח הזרימה בפועל בו נעשה שימוש, המשתמשים צריכים לספק את הזרימה המינימלית, הזרימה הרגילה והזרימה המקסימלית למהנדסי silverinstruments.com כדי שיוכלו לקבוע את גודל חיישן זרימת החמצן המתאים, כדי למנוע פגיעה בדיוק אם הטווח גדול או קטן מדי;
• רמת הדיוק נקבעת על פי עקרון מד הזרימה, תוך שימוש בטווח, טמפרטורת פעולה ולחץ, כאשר סצנות תעשייתיות נעות בין ± 1.5% ל- ± 2.5%, ודרישות דיוק גבוהות נעות בין ± 0.5% ל- ± 1%;
• לחץ העבודה והטמפרטורה צריכים להתאים לתנאי העבודה בפועל. יש לאמת את טווח עמידות הלחץ של הציוד למדידת חמצן גזי, ואת יכולת הסבילות לטמפרטורות נמוכות למדידת חמצן נוזלי;
• מתן עדיפות לאותות פלט של 4-20mA/פולס או לפרוטוקול HART כדי להקל על הגישה למערכות בקרה;
• החומר צריך להיות עשוי מחומרים תואמי חמצן כגון נירוסטה 316L כדי להבטיח בטיחות ויציבות.