Μετάβαση στο περιεχόμενο

ΜΕΤΡΗΣΗ ΡΟΗΣ

Τεχνολογίες μέτρησης ροής: πώς λειτουργούν τα ροόμετρα και ποιο να διαλέξετε

Ένα ροόμετρο (ή παροχόμετρο) μετρά πόσο ρευστό περνά από μια σωλήνωση στη μονάδα του χρόνου. Δεν υπάρχει μία τεχνολογία που να ταιριάζει παντού: η καθεμία βασίζεται σε διαφορετική φυσική αρχή, με δικά της πλεονεκτήματα και όρια. Εδώ θα βρείτε τις εννέα βασικές τεχνολογίες, πώς λειτουργεί η καθεμία, πού ταιριάζει και πού όχι, και τα κριτήρια για να διαλέξετε την κατάλληλη για την εφαρμογή σας.

Τι ακριβώς μετράμε

Παροχή όγκου ή παροχή μάζας

Τα περισσότερα ροόμετρα μετρούν παροχή όγκου, σε m³/h ή l/min: ουσιαστικά μετρούν πόσο γρήγορα κινείται το ρευστό και, αφού η διατομή του σωλήνα είναι γνωστή, υπολογίζουν τον όγκο που περνά. Λίγες τεχνολογίες μετρούν απευθείας παροχή μάζας, σε kg/h — το Coriolis σε υγρά και αέρια, η θερμική μέτρηση σε αέρια.

Η διαφορά έχει σημασία κυρίως στα αέρια και στα υγρά που αλλάζουν θερμοκρασία: ο όγκος τους μεταβάλλεται με την πίεση και τη θερμοκρασία, η μάζα τους όχι. Όταν ένα ροόμετρο όγκου μετρά αέριο ή ατμό, η ένδειξη χρειάζεται συνήθως διόρθωση με μέτρηση πίεσης και θερμοκρασίας, για να δώσει μάζα ή όγκο σε κανονικές συνθήκες.

Άμεση ή έμμεση μέτρηση

Λίγες τεχνολογίες μετρούν απευθείας αυτό που μας ενδιαφέρει: το ροόμετρο θετικής εκτόπισης γεμίζει και αδειάζει θαλάμους γνωστού όγκου, το Coriolis ουσιαστικά «ζυγίζει» τη ροή. Οι περισσότερες μετρούν κάτι άλλο και υπολογίζουν την παροχή από αυτό: την ταχύτητα (ηλεκτρομαγνητικά, υπέρηχοι, vortex, τουρμπίνα), τη θερμότητα που απάγεται (θερμικά), τη διαφορική πίεση πάνω σε ένα στένωμα ή τη θέση ενός πλωτήρα.

Όσες βασίζονται στην ταχύτητα ή στη διαφορική πίεση επηρεάζονται από το προφίλ ροής μέσα στον σωλήνα. Γι’ αυτό χρειάζονται συνήθως ευθύ τμήμα σωλήνωσης πριν και μετά το όργανο, ώστε οι καμπύλες και οι βάνες να μην παραμορφώνουν τη ροή εκεί όπου γίνεται η μέτρηση.

Οι εννέα τεχνολογίες μέτρησης ροής

Για την καθεμία: η αρχή λειτουργίας σε ένα σκίτσο, πού ταιριάζει και πού όχι, και πόσα όργανα της τεχνολογίας έχουμε στον κατάλογό μας.

Ροόμετρα Coriolis

Το ρευστό περνά από έναν ή δύο σωλήνες που ταλαντώνονται στη φυσική τους συχνότητα. Η ροή συστρέφει ελαφρά τους σωλήνες, και δύο αισθητήρες καταγράφουν τη συστροφή ως χρονική διαφορά, ανάλογη της παροχής μάζας· η συχνότητα της ταλάντωσης δίνει και την πυκνότητα.

Πού ταιριάζει
Custody transfer, batching και δοσομέτρηση, υγρά με πυκνότητα ή ιξώδες που μεταβάλλεται, υγρά που δεν είναι αγώγιμα, εγκαταστάσεις χωρίς χώρο για ευθύ τμήμα.
Πού όχι
Πολύ μεγάλες διάμετροι, όπου διαστάσεις και κόστος ανεβαίνουν απότομα, αέρια σε χαμηλή πίεση και ατμός.
11 προϊόντα στον κατάλογό μας Δείτε τα προϊόντα στο άρθρο Διαβάστε το άρθρο

Ηλεκτρομαγνητικά ροόμετρα

Δύο πηνία δημιουργούν μαγνητικό πεδίο κάθετα στη ροή. Ένα αγώγιμο υγρό που κινείται μέσα στο πεδίο αναπτύσσει τάση ανάλογη της ταχύτητάς του (νόμος του Faraday), την οποία μετρούν ηλεκτρόδια στο τοίχωμα του σωλήνα. Ο σωλήνας μένει εντελώς ελεύθερος, χωρίς κινούμενα μέρη.

Πού ταιριάζει
Νερό, λύματα, λάσπες, πολτοί και διαβρωτικά υγρά, από μικρές έως πολύ μεγάλες διαμέτρους, χωρίς πτώση πίεσης.
Πού όχι
Υγρά που δεν είναι αγώγιμα, όπως λάδια, καύσιμα και απιονισμένο νερό, καθώς και αέρια και ατμός. Τα OPTIFLUX 1050 και 1300, για παράδειγμα, θέλουν αγωγιμότητα τουλάχιστον 5 μS/cm.
36 προϊόντα στον κατάλογό μας Δείτε τα προϊόντα στο άρθρο Διαβάστε το άρθρο

Ροόμετρα υπερήχων

Δύο αισθητήρες στέλνουν παλμούς υπερήχων ο ένας στον άλλο, διαγώνια μέσα από το ρευστό. Ο παλμός που ταξιδεύει με τη ροή φτάνει νωρίτερα από εκείνον που ταξιδεύει αντίθετα σε αυτήν· από τη διαφορά των χρόνων προκύπτει η ταχύτητα της ροής (μέθοδος χρόνου διέλευσης).

Πού ταιριάζει
Νερό και καθαρά υγρά σε μεγάλους αγωγούς (το OPTISONIC 3400 φτάνει έως DN 4000), αέρια, ακόμη και custody transfer αερίου (ALTOSONIC V12), χωρίς πτώση πίεσης. Οι εκδόσεις clamp-on τοποθετούνται εξωτερικά, χωρίς να κοπεί ο σωλήνας.
Πού όχι
Υγρά με πολλές φυσαλίδες ή στερεά, που διαχέουν τον ήχο, και σημεία με παραμορφωμένο προφίλ ροής χωρίς αρκετό ευθύ τμήμα.
3 προϊόντα στον κατάλογό μας Δείτε τα προϊόντα στο άρθρο Διαβάστε το άρθρο

Ροόμετρα διαφορικής πίεσης

Ένα στένωμα μέσα στη σωλήνωση — διάφραγμα, ακροφύσιο ή σωλήνας venturi — επιταχύνει το ρευστό και ρίχνει την πίεσή του. Ένας μεταδότης διαφορικής πίεσης μετρά τη διαφορά πριν και μετά το στένωμα· η παροχή είναι ανάλογη της τετραγωνικής ρίζας αυτής της διαφοράς.

Πού ταιριάζει
Υγρά, αέρια και ατμός, ακόμη και σε υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις· τεχνολογία δοκιμασμένη επί δεκαετίες και τυποποιημένη (ISO 5167).
Πού όχι
Εφαρμογές με μεγάλο εύρος παροχής: λόγω της τετραγωνικής ρίζας, εύρος 1:100 στη διαφορική πίεση αντιστοιχεί σε μόλις 1:10 στην παροχή. Το στένωμα προκαλεί και μόνιμη πτώση πίεσης.
3 προϊόντα στον κατάλογό μας Δείτε τα προϊόντα στο άρθρο Διαβάστε το άρθρο

Ροόμετρα μεταβλητής διατομής

Το ρευστό ανεβαίνει μέσα σε κατακόρυφο κωνικό σωλήνα που φαρδαίνει προς τα πάνω και σηκώνει έναν πλωτήρα. Ο πλωτήρας σταθεροποιείται εκεί όπου το βάρος του ισορροπεί με τη δύναμη της ροής· η θέση του πάνω σε μια κλίμακα δείχνει την παροχή.

Πού ταιριάζει
Τοπική ένδειξη χωρίς τροφοδοσία, μικρές παροχές υγρών και αερίων, γραμμές έκπλυσης και ψύξης· με μεταδότη δίνει και σήμα 4–20 mA (π.χ. H250 M40).
Πού όχι
Οριζόντιες σωληνώσεις, ροή προς τα κάτω στις συνήθεις εκδόσεις, και εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ακρίβεια.
1 προϊόν στον κατάλογό μας Δείτε τα προϊόντα στο άρθρο Διαβάστε το άρθρο

Ροόμετρα vortex

Ένα εμπόδιο κατά πλάτος του σωλήνα κάνει τη ροή να σχηματίζει πίσω του δίνες, εναλλάξ από τη μία και από την άλλη πλευρά. Η συχνότητα με την οποία σχηματίζονται οι δίνες είναι ανάλογη της ταχύτητας, και ένας αισθητήρας μετρά τους παλμούς πίεσης που προκαλούν.

Πού ταιριάζει
Ατμός, αέρια και λεπτόρρευστα υγρά, ακόμη και σε υψηλές θερμοκρασίες· χωρίς κινούμενα μέρη.
Πού όχι
Πολύ μικρές ταχύτητες, όπου οι δίνες δεν σχηματίζονται σταθερά, και παχύρρευστα υγρά.
Δεν υπάρχει ακόμη στον κατάλογό μας — ρωτήστε μας για διαθεσιμότητα. Δείτε πώς τα προμηθεύουμε Διαβάστε το άρθρο

Θερμικά ροόμετρα μάζας

Ένας αισθητήρας μέσα στη ροή θερμαίνεται, ενώ ένας δεύτερος μετρά τη θερμοκρασία του αερίου. Όσο περισσότερο αέριο περνά, τόσο περισσότερη θερμότητα απάγει· από αυτήν το όργανο υπολογίζει απευθείας την παροχή μάζας, χωρίς διόρθωση πίεσης και θερμοκρασίας.

Πού ταιριάζει
Πεπιεσμένος αέρας, άζωτο, φυσικό αέριο και άλλα αέρια γνωστής σύστασης, ακόμη και σε πολύ μικρές ταχύτητες, με μικρή πτώση πίεσης.
Πού όχι
Υγρά και ατμός, μείγματα αερίων με σύσταση που αλλάζει, και αέρια με υγρασία που συμπυκνώνεται ή με ρύπους που επικάθονται στον αισθητήρα.
Δεν υπάρχει ακόμη στον κατάλογό μας — ρωτήστε μας για διαθεσιμότητα. Δείτε πώς τα προμηθεύουμε Διαβάστε το άρθρο

Ροόμετρα θετικής εκτόπισης

Δύο οβάλ γρανάζια μέσα σε θάλαμο περιστρέφονται από την ίδια τη ροή. Σε κάθε στροφή εγκλωβίζουν έναν σταθερό, γνωστό όγκο υγρού και τον μεταφέρουν από την είσοδο στην έξοδο· μετρώντας τις στροφές, το όργανο μετρά απευθείας τον όγκο.

Πού ταιριάζει
Λάδια, καύσιμα, ρητίνες και άλλα παχύρρευστα υγρά, δοσομέτρηση και χρέωση καυσίμου, εγκαταστάσεις χωρίς ευθύ τμήμα.
Πού όχι
Υγρά με στερεά σωματίδια, που φθείρουν ή μπλοκάρουν τα γρανάζια — χρειάζεται φίλτρο πριν από το όργανο — καθώς και αέρια και ατμός.
Δεν υπάρχει ακόμη στον κατάλογό μας — ρωτήστε μας για διαθεσιμότητα. Δείτε πώς τα προμηθεύουμε Διαβάστε το άρθρο

Ροόμετρα τουρμπίνας

Ένας ρότορας με πτερύγια, στο κέντρο του σωλήνα, γυρίζει με ταχύτητα ανάλογη της ταχύτητας της ροής. Ένας αισθητήρας έξω από τον σωλήνα καταγράφει το πέρασμα κάθε πτερυγίου ως παλμό· η συχνότητα των παλμών δίνει την παροχή.

Πού ταιριάζει
Καθαρά υγρά χαμηλού ιξώδους, όπως νερό, διαλύτες και ελαφριά καύσιμα, και καθαρά αέρια, με γρήγορη απόκριση.
Πού όχι
Παχύρρευστα ή βρόμικα ρευστά. Τα έδρανα φθείρονται με τον χρόνο, και το όργανο θέλει ευθύ τμήμα ή ευθυγραμμιστή ροής πριν από αυτό.
Δεν υπάρχει ακόμη στον κατάλογό μας — ρωτήστε μας για διαθεσιμότητα. Δείτε πώς τα προμηθεύουμε Διαβάστε το άρθρο

Σύγκριση με μια ματιά

Τα τυπικά χαρακτηριστικά των εννέα τεχνολογιών σε έναν πίνακα, και η τυπική τους ακρίβεια σε ένα γράφημα.

Σύγκριση τεχνολογιών μέτρησης ροής: τι μετρούν, σε ποια ρευστά, τυπική ακρίβεια, ευθύ τμήμα, πτώση πίεσης και κύριος περιορισμός
ΤεχνολογίαΜετρούμενο μέγεθοςΥγράΑέριαΑτμόςΤυπική ακρίβειαΕυθύ τμήμα ανάντη / κατάντη (× D)Πτώση πίεσηςΚύριος περιορισμός
CoriolisΜάζαΝαιΝαιΜε περιορισμούς±0,1–0,2 %0 / 0ΜέτριαΔιαστάσεις, βάρος και κόστος ανεβαίνουν απότομα στις μεγάλες διαμέτρους
ΗλεκτρομαγνητικάΌγκοςΝαιΌχιΌχι±0,2–0,5 %5 / 2ΑμελητέαΜόνο αγώγιμα υγρά
ΥπέρηχοιΌγκοςΝαιΝαιΜε περιορισμούς±0,5–2 %10 / 5ΑμελητέαΕυαισθησία στο προφίλ ροής και σε φυσαλίδες ή στερεά μέσα στο υγρό
Διαφορική πίεσηΌγκοςΝαιΝαιΝαι±0,5–2 %10–40 / 5ΥψηλήΣτενό εύρος μέτρησης και μόνιμη πτώση πίεσης
Μεταβλητή διατομήΌγκοςΝαιΝαιΜε περιορισμούς±1,6–4 % *5 / 3ΜέτριαΚατακόρυφη τοποθέτηση με ροή προς τα πάνω· χαμηλότερη ακρίβεια
VortexΌγκοςΝαιΝαιΝαι±0,75–2 %15–20 / 5ΜέτριαΧρειάζεται ελάχιστη ταχύτητα ροής· όχι για παχύρρευστα υγρά
Θερμική μέτρηση μάζαςΜάζαΌχιΝαιΌχι±1–3 %10–20 / 5ΧαμηλήΑέρια γνωστής σύστασης
Θετική εκτόπισηΌγκοςΝαιΌχιΌχι±0,2–0,5 %0 / 0ΥψηλήΚινούμενα μέρη· μόνο καθαρά υγρά
ΤουρμπίναΌγκοςΝαιΝαιΌχι±0,5–1 %10–20 / 5ΜέτριαΚινούμενα μέρη· καθαρά ρευστά χαμηλού ιξώδους

Τυπικά εύρη για υγρά (θερμική μέτρηση μάζας: αέρια), ± % της μέτρησης· για μεταβλητή διατομή, η κλάση ακρίβειας (*). Η ακρίβεια ενός συγκεκριμένου οργάνου εξαρτάται από το μοντέλο, το μέγεθος και την εγκατάσταση — την επιβεβαιώνουμε για τη δική σας εφαρμογή.

Τυπική ακρίβεια ανά τεχνολογία

Τυπική ακρίβεια κάθε τεχνολογίας μέτρησης ροής, ± % της μέτρησης, σε λογαριθμική κλίμακα. Όσο πιο αριστερά, τόσο ακριβέστερη.
  • Coriolis±0,1–0,2 %
  • Ηλεκτρομαγνητικά±0,2–0,5 %
  • Υπέρηχοι±0,5–2 %
  • Διαφορική πίεση±0,5–2 %
  • Μεταβλητή διατομή±1,6–4 % *
  • Vortex±0,75–2 %
  • Θερμική μέτρηση μάζας±1–3 %
  • Θετική εκτόπιση±0,2–0,5 %
  • Τουρμπίνα±0,5–1 %

Πώς διαλέγω ροόμετρο

Η σωστή τεχνολογία προκύπτει από την εφαρμογή, όχι από τον κατάλογο. Αυτά είναι τα κριτήρια που εξετάζουμε:

  1. Το ρευστό

    Υγρό, αέριο ή ατμός; Καθαρό ή με στερεά και φυσαλίδες; Διαβρωτικό, παχύρρευστο ή με υγειονομικές απαιτήσεις; Η απάντηση αποκλείει από την αρχή αρκετές τεχνολογίες.

  2. Η αγωγιμότητα

    Ένα ηλεκτρομαγνητικό ροόμετρο μετρά μόνο αγώγιμα υγρά. Το νερό και τα περισσότερα υδατικά διαλύματα είναι αγώγιμα· τα λάδια, τα καύσιμα και οι διαλύτες συνήθως όχι.

  3. Η ακρίβεια

    Για τιμολόγηση και δοσομέτρηση χρειάζεστε την καλύτερη ακρίβεια· για την παρακολούθηση μιας διεργασίας συχνά αρκεί μια απλούστερη τεχνολογία. Η ακρίβεια δίνεται συνήθως ως ± % της μέτρησης.

  4. Το εύρος μέτρησης

    Ποια είναι η ελάχιστη, η κανονική και η μέγιστη παροχή; Μερικές τεχνολογίες καλύπτουν μεγάλο εύρος με ένα όργανο, άλλες, όπως η διαφορική πίεση, πολύ μικρότερο.

  5. Το ευθύ τμήμα

    Πόση ευθεία σωλήνωση υπάρχει πριν και μετά το σημείο τοποθέτησης; Αν δεν υπάρχει χώρος, ταιριάζουν τεχνολογίες που δεν χρειάζονται καθόλου ευθύ τμήμα, όπως το Coriolis και η θετική εκτόπιση.

  6. Η πτώση πίεσης

    Κάθε εμπόδιο στη ροή κοστίζει ενέργεια στην αντλία ή στον συμπιεστή. Τα ηλεκτρομαγνητικά ροόμετρα και οι υπέρηχοι δεν προκαλούν σχεδόν καμία πτώση πίεσης· ένα διάφραγμα προκαλεί μόνιμη.

  7. Το κόστος

    Όχι μόνο η τιμή του οργάνου, αλλά και η εγκατάσταση, η συντήρηση και η ενέργεια σε όλη τη διάρκεια ζωής του. Στις μεγάλες διαμέτρους η διαφορά ανάμεσα στις τεχνολογίες γίνεται πολύ μεγάλη.

Τεχνολογίες μέτρησης ροής: συχνές ερωτήσεις

Χρειάζεστε βοήθεια στην επιλογή ροομέτρου;

Πείτε μας ποιο είναι το ρευστό και ποιες οι συνθήκες λειτουργίας, και οι μηχανικοί μας θα σας προτείνουν την κατάλληλη τεχνολογία και το συγκεκριμένο όργανο.