Efektivní měření průtoku pomocí rychlostních sond FlowBAR

Osvědčený princip, moderní výsledky pro průmyslové aplikace

Rychlostní sondy představují robustní a dlouhodobě ověřený způsob měření průtoku kapalin, plynů i vodní páry. Díky nízké tlakové ztrátě, širokému rozsahu provozních podmínek a možnosti instalace i do potrubí či kanálů o velkých průměrech patří mezi nejefektivnější a ekonomicky nejvýhodnější měřicí principy. Tento článek shrnuje konstrukční řešení, princip měření, technické parametry, výhody i typické aplikace rychlostních sond FLOWbar společnosti JSP Industrial Controls.

Princip měření průtoku rychlostními sondami

Rychlostní sonda je měřicí prvek ve formě tyče z odolného materiálu pro zasunutí do měřené trasy. Na přední a zadní straně těla sondy jsou symetricky rozmístěny otvory, které slouží jako odběrová místa pro měření tlaku média před a za sondou. Rozdíl tlaků Δp=p1−p2 je úměrný rychlosti proudění, a tedy i objemovému nebo hmotnostnímu průtoku.

Symetricky rozložené otvory sondy pro měření střední hodnoty dynamického a statického tlaku

Tento princip diferenčního měření tlaku je stabilní, přesný a vhodný i pro náročné provozy s vysokými teplotami, tlaky či přítomností nečistot v médiu.

Konstrukční provedení sond

Rychlostní sondy FLOWbar jsou navrženy pro široké spektrum průmyslových aplikací. Díky velké variabilitě lze konstrukci sondy přizpůsobit médiu, teplotě, tlaku i rozměrům potrubí. A tím pokrývají velmi široký rozsah provozních podmínek

• Tyčová konstrukce je vhodná pro kruhové i obdélníkové potrubí či kanály
• Symetricky rozmístěné otvory pro snímání střední hodnoty dynamického a statického tlaku
• Vysoce odolné materiály používané v náročných průmyslových podmínkách jako nerezová ocel, Duplex, Hastelloy, Titan, Monel případně jiné na požádání.

Technické parametry:

• Přesnost: < ±1 % z rozsahu průtoku
• Opakovatelnost: ±0,1 %
• Velikost potrubí: DN 15 až DN 6500
• Max. tlak max: 320 bar
• Max. teplota max: 1200 °C
• Max. rychlost média: kapaliny 10 m/s, plyny 200 m/s, pára 60 m/s
• Obousměrné měření
• Volitelné doplňky: integrované měření teploty pro výpočet hmotnostního průtoku, integrální/oddělená montáž snímače diferenčního tlaku.

Konstrukční uspořádání i rozsah měřených parametrů umožňují výhodné použití sond v energetice, chemickém průmyslu, spalovacích procesech i v distribučních sítích.

Výhody rychlostních sond

Rychlostní sondy přinášejí řadu provozních i ekonomických výhod:

• Jednoduchá instalace a výměna
• Minimální tlaková ztráta – sonda zasahuje jen nepatrně do profilu potrubí
• Velký rozsah provozních tlaků a teplot média v potrubí
• Bezúdržbový provoz
• Dlouhodobá stabilita měření
• Možnost instalace do velmi velkých a tvarově neobvyklých potrubí
• Kratší uklidňující délky než u jiných principů měření
• Možnost vyjmutí sondy z potrubí bez přerušení provozu
• Speciální provedení sond pro měření kouřových plynů

Díky těmto vlastnostem jsou rychlostní sondy ideální volbou pro provozy, kde je klíčová spolehlivost, nízké provozní náklady a jednoduchý servis.

Omezení použití

Stejně jako každý měřicí princip mají i rychlostní sondy svá omezení. Pro správnou funkci je nutné zcela zaplněné potrubí a stabilní proudění bez pulsací.

• Nevhodné pro velmi pomalé proudění plynů (minimum 5–7 m/s)
• Nevhodné pro viskózní média (např. ropa)
• Nelze použít v otevřených kanálech nebo nezaplněných potrubích
• Pro média s vysokou koncentrací nečistot je nutné zvážit vyšší náchylnost k zanášení štěrbin.
• Pro malé průměry potrubí (< 100 mm) existují ekonomičtější alternativy

Základní provedení rychlostních sond

Sonda s montážním šroubením se zářezným kroužkem – typ MR

• • Pro DN 32 až DN 1000
• Provozní tlak max. 70 bar při 70 °C
• Provozní teplota -50 až 400 °C
• Vhodné pro kapaliny, vzduch a plyny

Sonda s montážní přírubou – typ MF

• Pro DN 50 až DN 2000
• Provozní tlak max. 100 bar
• Provozní teplota -50 až 1200 °C
• Vhodné pro kapaliny, vzduch a plyny

 Sonda s montážní přírubou pro měření průtoku páry – typ SF

• Pro DN 50 až DN 600
• Provozní tlak max. 100 bar
• Provozní teplota max 600 °C
• Určeno pro sytou i přehřátou páru

Převodník diferenčního tlaku (DP) lze k rychlostní sondě instalovat dvěma způsoby:

• Přímá montáž DP snímače přímo na sondě
• Oddělená montáž snímače diferenčního tlaku

Typické aplikace pro rychlostní sondy

Stlačený vzduch – Jedná se běžně o jedno z nejdražších médií, které je distribuováno v průmyslových podnicích. Měřením průtoku můžeme zamezit únikům a optimalizovat spotřebu. Rychlostní sondy jsou odolné proti nečistotám i přítomnosti oleje. Rychlostní sondy mohou účinně měřit i při neoptimálních podmínkách.

Spaliny a plynná paliva (zemní plyn, vodík, bioplyn apod.) – S ohledem na typicky velké rozměry potrubí a spalinovodů jsou rychlostní sondy cenově nejvýhodnějším typem měření. Velmi nízká tlaková ztráta šetří energii spotřebovanou ventilátory/dmychadly. Měří dlouhodobě a stabilně i média, která mají vyšší prašnost.

Měření průtoku páry v paroplynových zdrojích – V běžných provozech je měřena rychlost průtoku vysokotlaké páry před turbínou pro optimalizaci výkonu. Měření průtoku vysokotlaké páry je náročnou aplikací: kombinace vysoké teploty, tlaku a většího průměru potrubí. Rychlostní sondy splňují uvedené nároky a zároveň nezpůsobují velkou tlakovou ztrátu. Opotřebení hran sondy nemá zásadní vliv na funkčnost a přesnost měření.

Aplikace: Měření průtoku vzduchu

Aplikace: Měření průtoku vzduchu - obdélníkový průřez potrubí

Aplikace: Měření průtoku nízkotlaké vodní páry

Aplikace: Měření průtoku vysokotlaké vodní páry

 Aplikace: Měření průtoku vzduchu s obsahem pevných částic

 Aplikace: Měření průtoku vzduchu s obsahem pevných části a s profukováním sondy

Srovnání s jinými principy měření

Výsledky různých průzkumů ukazují, že objem trhu týkající se měření průtoku pomocí diferenčního měření tlaku se v dalších 10 letech více než zdvojnásobí. Ve zhruba 15% z těchto aplikací jsou v současné době využity rychlostní sondy.

SHRNUTÍ - Výhody rychlostních sond

Rychlostní sondy vynikají zejména:

• možností měřit plyny, páru i kapaliny,
• použitím v potrubí o velkých a tvarově netypických průřezech,
• nízkou tlakovou ztrátou,
• stabilitou i v prašném prostředí.

V mnoha aplikacích představují ekonomicky nejvýhodnější řešení.

Rychlostní sondy FlowBAR jsou ideální volbou pro měření průtoku:

• Plynů: vzduch (stlačený, chladící, spalovací), spaliny (CEMS, recirkulace), zemní plyn, směsi plynů
• Kapaliny: chladicí kapaliny, napájecí voda, teplonosné kapaliny
• Páry: všechny typy, včetně vysokotlaké

Aplikace zahrnují:

• střední a velké průměry potrubí,
• obdélníkové potrubí
• vysokou procesní teplotu a tlak
• přítomnost nečistot a příměsí
• speciální materiálové požadavky.