Skrevet af Morten B. Jensen, Product Manager – Instrumenter hos KLINGER Danmark
Skærpede sikkerhedsprocedurer, øgede krav til produkt kvaliteten, proces optimering og beskyttelse af miljø er blot nogle af årsagerne til flowmåling i dag er vigtigere end nogensinde tidligere indenfor industrien.
En flowmåler er et instrument der benyttes til at bestemme hvad der strømmer igennem et rør, den benyttes til at måle gennemstrømningen (kontinuerlig måling) og/eller mængden (forbruget).
Man skelner således mellem 2 typer af flowmålere:
Volumenflowmåler
Typiske enheder er l/s, l/h eller m3/h
Volumenflowmåling er ofte baseret på en hastighedsmåling, idet: Q = v * A; hvor v er mediets hastighed og A er arealet det passerer.
Masseflowmåler
Typiske enheder er kg/h eller t/h
Masseflowmåling er uafhængig af mediets vægtfylde, idet: m = d * v * A; hvor d er mediets vægtfylde, v er mediets hastighed og A er arealet det passerer
Grundlæggende for et godt resultat af al flowmåling er en definition af hvilket produkt der måles på. Alle produkter kan befinde sig i en af 3 faser, nemlig som gas, væske eller faststof. Hvilken tilstand det enkelte produkt befinder sig i afhænger af en kombination af tryk og temperatur i systemet. Befinder produktet, der skal måles på, sig i en af overgangstilstandene - dvs. lige på grænsen mellem 2 faser taler man om flerfase medier. At måle flow i denne tilstand vil som regel kræve særlige foranstaltninger, og er absolut ikke problemfri.
Alle data som opgives for måleprincipper gælder derfor kun for klart definerede en-fase medier.
Reynold's tal
Når væsker eller gasser strømmer igennem et rør, kan strømningen enten defineres som værende laminar eller turbulent. En kvantitativ angivelse af, hvordan strømningen i røret foregår, angives ved Reynold's tal, der er defineret som:
Hvor:
ρ er densiteten
v er middelhastigheden
D er rørets diameter
η er væskens kinematiske viskositet.
Reynold's tal er, når vi ser nærmere på det, et udtryk for de dynamiske kræfter i en strømmende væske divideret med viskositeten, altså hvor meget turbulens, der dannes.
Laminart flow er defineret som flow ved Reynold's tal < 5.000
Ved Reynold's tal over 2.300 går man ind i et område, hvor flowet hverken er turbulent eller laminart indtil man ved 20.000 ender i turbulent flow.
Installation
Alle måleprincipper, uanset hvor avancerede de er, stiller således nogle krav til det der skal måles - og principielt kan de på kalibreringscertifikaterne angivne afvigelser kun gælde for forhold, der modsvarer de på prøvestanden eksisterende driftsbetingelser – altså under ideelle betingelser!
I praksis er disse forhold ofte vanskelige at genskabe, og man må forsøge at tilnærme sig det ideelle ved at følge leverandørens anvisninger omkring montage af den aktuelle flowmåler, følges disse kan man forvente at opnå en måling, der ligger inden for specifikationerne.
Den mest almindelige angivelse er de anbefalede respektafstande til forskellige former for obstruktioner i rørføringen. Afstanden angives som et vist antal gange lige rørføring før og efter måleren, dvs. det antal gange før/efter måleren, hvor et lige rør i målerens dimension skal være monteret, for at man kan opnå et for måleprincippet veldefineret flowprofil. Flowprofilet er det hastighedsprofil mediet vil have i røret, og det varierer afhængig af hvad der sidder i rørstækningen, hvordan denne er udformet og hvor hurtigt mediet bevæger sig i røret (Reynold’s tallet).
Det primære element (selve flowsensoren) påvirkes kun af den del af mediet som passerer ”aftasteren”, og de enkelte måleprincipper vil derfor ikke stille samme krav til installationen. Et princip der måler i ét punkt vil således være mere følsomt overfor variationer i hastigheds profilet end et princip der midler over rørets tværsnit.
Det værste man kan gøre for en måling er at placere måleren efter elementer, der danner hvirvler i røret. Hvirvler svarer til at produktet står og kører frem og tilbage i røret, således at samme ”punkt” vil passere aftasteren flere gange. I sådanne tilfælde vil målingen kunne være endog meget langt fra den korrekte værdi.
De meste almindelige ”hvirveldannere” er:
Derfor er den eneste garanti for korrekt flowmåling, uanset hvor nyt måleprincippet er, forsat et korrekt målervalg sammen med en installation, der er tilpasset netop det målervalg, som er blevet valgt til opgaven.