Clony a dýzy Měření průtoku pomocí tlakové diference

Transkript

1 Clony a dýzy Měření průtoku pomocí tlakové diference - Ověřený normovaný způsob měření - Přesné měření i pro rychle proudící páru a plyn - Absence pohyblivých prvků - Robustní a variabilní provedení - Příznivá cena Clony a dýzy rev.1 10/2013

2 Měření průtoku pomocí tlakové diference Jedná se o snímač průtoku tekutin (plynů, kapalin a vodní páry) založený na měření diferenčního tlaku na primárním prvku. Použitým primárním prvkem je centrická clona, dýza nebo Venturiho trubice. Princip měření je založen na zabudování primárního prvku do potrubních úseků, v nichž plným průřezem proudí tekutina. Primární prvek způsobí rozdíl statických tlaků mezi přední stranou a zadní stranou primárního prvku. Průtok je následně stanoven z naměřených hodnot změny tlaku (diferenčního tlaku), ze znalostí vlastností proudící tekutiny, jakož i z okolností, za nichž je primární prvek použit. Klasická metoda měření průtoku pomocí škrticích orgánů je nepřímá: je založena na kvadratické závislosti mezi průtokem tekutiny v uzavřeném potrubí a diferenčním tlakem vznikajícím na škrticím orgánu zabudovaném v tomto potrubí. Hlavními přednostmi této metody jsou: široká oblast použití, stálá přesnost měření a vysoká provozní spolehlivost. Metoda je určena k měření newtonovských tekutin (vodivých, nevodivých, viskózních a znečištěných). Volbou vhodného škrticího orgánu a specifickým koncepčním řešením je možno vyhovět i požadavkům na velikost minimální trvalé tlakové ztráty. Obecně je známo, že předmětná metoda je nejvhodnějším způsobem měření průtoku par a obchodního měření dodávek zemního plynu za vysokých provozních tlaků. Ale s výhodou může být použita i v řadě jiných aplikací. Snímače průtoku tekutin typové řady EC a ED jsou standardně tvořeny třemi základními úseky: - úsek vstupní zahrnující potřebnou délku nebo část uklidňovacího potrubního úseku před primárním prvkem, - úsek měřicí zahrnující primární prvek v provedení centrická clona s příslušnými odběry tlaku, - úsek výstupní zahrnující potřebnou délku nebo část uklidňovacího potrubního úseku za primárním prvkem. Provedení snímačů průtoku tekutin je v souladu s příslušnými technickými a instalačními požadavky normativních dokumentů ČSN EN ISO : 2003 a ČSN EN ISO : z 8

3 Clony typ EC Obr. 1. Clona s bodovým odběrem Použití Clony jsou nejčastěji používaným primárním prvkem pro měření průtoku založeném na principu tlakové diference. Je to dáno jejich jednoduchou konstrukcí, vysokou přesností měření a v neposlední řadě příznivou cenou. Vyráběné clony jsou ve shodě s normou ČSN EN ISO Rozsah světlostí je definovaný normou od DN50 do DN1000. Clona může být dodávána jako samostatný kotouč navržený pro dané provozní podmínky. V tomto případě je nutné, aby uživatel zajistil správné uchycení clony a provedení odběrů, což je často problematické a proto se často dodává clona spolu s odběry (bodové nebo komorové) v provedení mezi příruby či vevařeném. Vevařené provedení je obzvláště vhodné tam kde jsou vysoké teploty a tlaky. Další variantou je dodávka měřicí trati, kde je součástí potrubí. Většina clon je centrických. Vnitřní díra musí mít ostrou měřicí hranu. Soustředné clony nejsou vhodné pro špinavé kapaliny. Excentrické a segmentové clony jsou navrženy tak, že nečistoty mohou projít skrz díru. Jsou možné tři typy odběrů tlakové diference koutové, ve vzdálenostech D před a D/2 za clonou a přírubové odběry kde vzdálenost od clonového kotouče ke středu odběru je definována jako 25,4 mm. Odběry mohou být zakončeny závitem, trubkou pro navaření, případně přírubami. Taktéž je možno je vybavit kondenzačními, ochlazovacími nádobkami a ventily. Clony se standardně vyrábějí z nerez oceli třídy 17, aby se zamezilo korozi a tím změně rozměrů měřicích částí. Materiál může být modifikován na základě požadavků konkrétní aplikace. Norma umožňuje výrobu z jakéhokoliv materiálu při zachování tvaru a rozměrů ve shodě s hodnotami v ní uvedenými. 3 z 8

4 Výpočet se provádí podle ISO Typická nejistota nekalibrovaných clon je + / -0,5%. Clony mají typickou tlakovou ztrátu mezi 40 až 95% z generovaného diferenčního tlaku. Skutečná trvalá ztráta tlaku závisí na poměru průměru potrubí a vnitřního otvoru clony. Clony lze nejlépe použít pro čisté a nežíravé kapaliny tam kde jsou k dispozici dostatečné uklidňující délky potrubí a je dovolena vyšší tlaková ztráta. Obr. 2. Vestavěná clona pro přírubové připojení Clonová měřicí trať Pro aplikace, které vyžadují vysokou přesnost měření průtoku, je doporučeno zahrnout před a za měřicím prvkem potřebné uklidňující délky jako součást měřicí tratě. Mohou být dodávány v provedení mezi příruby nebo s přípravou pro svár. Měřicí trať může být kalibrována pro maximální přesnost v akreditovaných kalibračních laboratoří. Vstupní část má standardně délku 10D ve které je potrubí obrobeno tak, aby splňovalo parametry pro požadavky normy ISO Následný úsek má standardní délku 4D. Na přání je možno však zhotovit trať s libovolnou délkou. Typická přesnost kalibrované měřicí trati je v rozmezí 0,15-0,25%. 4 z 8

5 Dýzy typ ED Obr. 3. Dýza s bodovým odběrem Použití Dýza ISA 1932 se používá pro vysoké rychlosti, málo viskózní média a tam, kde by hrozilo opotřebení nebo zničení běžné clony. Další výhodou dýzy oproti cloně je nutnost menších uklidňujících délek, menší tlaková ztráta a vyšší propustnost při stejném poměru beta (d/d) dýza umožňuje měřit přibližně o 50% vyšší průtok než clona s podobným beta a výpočtovým diferenčním tlakem. Vyráběné dýzy jsou ve shodě s normou ČSN EN ISO Rozsah světlostí je definovaný normou od DN50 do DN500. Dýza se skládá z konfuzoru (vstupní části) se zaobleným profilem a z hrdla válcovitého tvaru s ostrým zakončením. Její délka závisí na poměru beta. Čím je tento poměr nižší, tím je dýza kratší. Používá koutový odběr a to buď komorový, nebo bodový. Možnosti připojení na odběry tlakové diference jsou stejné jako v případě clony - mohou být zakončeny závitem, trubkou pro navaření, případně přírubami. Taktéž je možno je vybavit kondenzačními, ochlazovacími nádobkami a ventily. Dýzy se vyrábějí z různých materiálů, většinou z nerez oceli tř. 17, případně z materiálu potrubí, vše v závislosti na konkrétních požadavcích měření. Typická nejistota nekalibrovaných trysek ISA 1932 je ±0,8%. Tlaková ztráta závisí na poměru beta a pohybuje se mezi 40 95% vytvářeného diferenčního tlaku. 5 z 8

6 Dýzu je možno dodat jako celek s odběry a uklidňující délkou potrubí pro vevaření, případně pro přírubový spoj. Pro vlastní uložení dýzy se ve většině případů používá svařovaný spoj, je možné uložení mezi příruby. Obr. 4. Vestavěná dýza pro přírubové připojení s kondenzačními nádobkami Vyhodnocení měření K vyhodnocení rozdílu tlaků a převodu na požadovaný údaj slouží převodníky diferenčních tlaků. Používáme převodníky předních světových výrobců, které umožňují převod s přesností zlomku %. Výstup je standardně 4-20 ma, na přání zákazníka je možné doplnit digitální komunikaci (Hart, Fieldbus, Modbus.), místní zobrazení atd. Meze použití Maximální pracovní tlak měřeného média: 40 MPa Maximální pracovní teplota měřeného média: 560 C Pracovní poloha: vodorovná nebo svislá (dle zásad uvedených v ISO 2186) Vnitřní průměr potrubí D: Minimální průměr otvoru clony d: 50 mm až mm 12,5 mm Poměr průměrů β (d/d): 0,1 až 0,75 Typové značení Značení typu výrobku se provádí podle následujícího klíče: 6 z 8

7 Typ/odběr/připojení/přímý úsek před clonou/ přímý úsek za clonou /poč. ventilů na jedné větvi impulsního potrubí/kondenzační nádobka/materiálové označení primárního prvku(včetně odběrů a KN)/materiál přírub Příklad označení měřící tratě: EC/K/PDN50PN16B2/4X/2Y/1V/K/1.4541/ označení výrobku (EC clona, ED - dýza) - typ odběru o K komorový odběr o B bodový odběr o P přírubový odběr 1 před a za clonou o D bodový odběr D před a D/2 za clonou Pozn.: Pro B, P a D je standardní počet odběrů 2 jeden před a jeden za clonovým kotoučem, tento případ není v kódu nijak značen. V případě měřící tratě s vyšším počtem odběrů je za označením uveden celkový počet odběrů např. P4 - Připojení určuje typ připojení, může následovat upřesňující označení o P mezi příruby o W vevařované provedení o PW vevařované provedení, primární prvek je připojen mezi příruby (ty jsou součástí dodávky včetně těsnění a jsou ze stejného materiálu jako připojovací potrubí) - XX označuje délku rovného úseku před clonou v násobcích D standardně je dodávána měřící trať s rovným úsekem 2D před clonovým kotoučem označení 2X - YY označuje délku rovného úseku před clonou v násobcích D standardně je dodávána měřící trať s rovným úsekem 2D za clonovým kotoučem označen 2Y Pozn.: V případě, že je dodáván samostatný clonový kotouč/dýza, je označení délek rovných úseků vynecháno a je nahrazeno označením provedení: - N spolu s odběry ve standartní šířce 60mm pro připojení mezi příruby - P samostatný kotouč - 1V označuje počet ventilů na jedné větvi impulsního potrubí standardně je každá větev osazena jedním ventilem pro PN < 63, dvěma ventily pro vyšší tlaky 7 z 8

8 - K označuje osazení impulsního potrubí kondenzačními nádobami pro měření např. průtoku vodní páry. Není li v kódu toto označení, měřící trať kondenzační nádoby neobsahuje - Materiálové provedení primárního prvku (běžně i ostatního příslušenství) - Materiálové provedení přírub Objednávání Před objednáním si nechte zpracovat nabídku. Budeme potřebovat následující údaje: typ přístroje hodnoty průtoku, které je nutno při provozu měřit (max, min) medium materiál potrubí, materiál primárního prvku provedení přírub tlak teplota požadavky na výstup převodníku termín dodávky počet kusů 8 z 8