snímče převoníky nímče průtoku prinipy, vlstnosti použití (část ) Krel Kle (pokrčování z čísl 0/006) 3.3 Rotmetry průtokoměry s proměnným průřezem Rotmetry tvoří skupinu průřezovýh měřiel, u nihž se s měníím se průtokem mění průtočná ploh při přibližně stálém tlkovém spáu n zúženém průřezu. Hlvní unkční částí rotmetru je svisle umístěná měřií trubie mírně kuželovitého tvru, nhoru Obr.. Prinip rotmetru Obr. 3. Provozní rotmetr s nlogovým převoníkem ukztelem (Krohne) se rozšiřujíí (úhel kužele je menší než obr. ). Měřená látk prouí trubií směrem vzhůru v jejím prouu se v trubii vznáší rotční tělísko (tělísko se obvykle oznčuje jko plováček měřilo jko plováčkový průtokoměr; oznčení neopovíá yzikální posttě měřií metoy, protože tělísko pro svou hmotnost neplve). Pole velikosti průtoku zujme rotční tělísko vyšší nebo nižší polohu, čímž se změní průřez, kterým tekutin protéká. lkový spá ryhlost prouu v místě zúžení zůstávjí konstntní. Měřítkem průtoku je vertikální poloh tělísk h. tupnie bývá vyznčen přímo n trubii zhotovené z průhleného mteriálu. N horním okrji tělísk jsou šikmé zářezy, tkže účinkem prouíího prostřeí se tělísko uvee o rotčního pohybu, čímž se stbilizuje jeho poloh v trubii. Při určitém konstntním průtoku zujme tělísko určitou polohu v té setrvá, oku se průtok nezmění. Z tohoto stvu jsou v rovnováze všehny síly působíí n tělísko. měrem olů působí tíh tělísk F G směrem nhoru vztlk F síl prouíího méi F M, sklájíí se z tlkové síly F p třeí síly F t. N velikost tlkové třeí síly má vliv způsob obtékání tělísk, který lze měnit změnou tvru tělísk. Při velkýh honotáh Re převlájí setrvčné síly; upltňuje se hlvně hustot nezáleží n viskozitě méi. Při mlýh honotáh Re převlájí třeí síly upltňuje se ze zejmén viskozit méi. Rovnováh sil v těžišti tělísk je obeně án vzthem F G = F + F p + F t. Z přepoklu turbulentního obtékání lze F t znebt po oszení z F G, F F p úprvě se pro 3*** tlkový spá n tělísku p získá vzth p g ( ) s 4 v os AUOMA /006 (3) 8*** 4 4 B Obr. 4. hém turbínového průtokoměru Obr. 5. urbínový xiální plynoměr APE-G00 (Premgs) ke, ρ je objem, 4*** popř. hustot tělísk, g tíhové zryhlení, s ploh největšího g příčného průřezu Crtělísk. ( s) s Protože všehny veličiny n prvé strně rovnie (3) jsou konstntní, je konstntní i p tělísko 5*** při změně průtoku stoupá, * popř. klesá tk louho, oku se změnou prů- v K točného průřezu neosáhne nového rovnovážného stvu. Průtočným průřezem je mezikruží o ploše P = s, ke = πd /4 s = π /4. Ploh mezikruží je unkí polohy h rotčního tělísk. Má-li být stupnie průtoku lineární, měl by trubie mít tvr rotčního prboloiu. Při menšíh požvíh n přesnost 3*** vyhovuje i trubie kuželovitého tvru. g ( ) pdoszením p pole (3) o nlogiké rovnie, která s byl ovozen pro průřezová měřil, lze pro rotmetr získt průtokovou rovnii ve tvru 4*** g Cr ( s) s (4) 8*** E 4 9*** 4 B Obr. v os 6. hém riálního loptkového průtokoměru * ke průtokový 5*** součinitel C r je unkí tvru tělísk honoty Re znčně závisí n viskozitě tekutiny. Pro v lminární prouění se ho- K not součinitele 0*** velmi mění s ryhlostí, při turbulentním prouění je přibližně stálá. Pro kžou honotu průtoku se tělísko ustálí v tkové poloze, vos by ploh mezikruží opovíl (4). Z průtokové rovnie rotmetru je zřejmé, že új přístroje závisí n hustotě mě- *** ***
snímče převoníky 3.5 urbínové loptkové průtokoměry Nejběžnější typy průtokoměrů této skupiny jsou ovozeny o turbínky nebo loptkového, popř. šroubového kol, uváěnýh o otáčivého pohybu silovým účinkem prouíí reltivní nejistot (%) (Hz) Obr. 8. Chrkteristiky riálního loptkového průtokoměru / mx (%) tlková ztrát (MP) hoinu o potrubí je lze montovt v libovolné poloze. Konstrukčními úprvmi uložení vhoným způsobem snímání otáček rotoru se oshuje jeho minimálního momentového ztížení. urbínové průtokoměry jsou vhoné pro kpliny i pro plyny. Ukázk proveení turbínového plynoměru je n obr. 5. Pro impulsní snímání otáček se využívjí různé snímče jk mehniké, tk i bezotykové (inukční, otoelektriké, elektromgnetiké, ultrzvukové t.). Impulsy se ále zesilují tvrují. Frekvene otáčení turbíny je úměrná okmžitému průtoku, elkový počet otáček souvisí s proteklým množstvím tekutiny. Bezotykové snímče jsou výhoné z hleisk čísliového zprování signálu. Pro zjištění okmžitého průtoku se s konstntní perioou čítjí impulsy není nutný A/D převoník. Při bezotykovém snímání otáček opá nutnost těsnění přístroje je možné použít i k měření při velkýh sttikýh tlíh. Reltivní hyb měření Obr. 7. Riální vooměr typu XN (ensus) řené látky. Měří-li se rotmetrem průtok jiné látky, než pro kterou byl klibrován, je třeb provést přepočet. Rotmetry se používjí k měření průtoku homogenníh tekutin s nejrůznějšími yzikálními hemikými vlstnostmi v potrubíh s průměrem o si 00 mm. yrábějí se s měřiími rozshy pro měření průtoku voy o 0,000 o 75 m 3 /h, popř. vzuhu o 0,007 o 3 000 m 3 /h. Měřií trubie nejčstěji bývá skleněná poloh tělísk se oečítá vizuálně. kleněné trubie umožňují měřit při teplotě ž 00 C tlku MP. yrábějí se i trubie z kovovýh plstovýh mteriálů. Polohu tělísk lze snímt tké mgnetiky, pneumtiky, otoelektriky, při použití inukčního vysílče po., ož umožňuje získt signál vhoný k lšímu zprování. Provozní rotmetr s převoníkem 3*** v nlogové verzi je n obr. 3. g ( 3.4 p Náporová s měřil terčíkové průtokoměry U náporovýh 4*** měřiel se využívá účinek kinetiké energie prouíí tekutiny n vhoný prvek (kruhový terčík, gpálo, klpk), spojený s vhoným Cr ( eormčním s) členem. s íl F působíí n plohu terčíku je úměrná velikosti ynmikého tlku tekutiny o hustotě ρ * prouíí ryhlostí 5*** v F K AUOMA /006 v ) (5) oučinitel 8*** K je závislý n tvru terčíku. polu se silou F působí n terčík třeí síl závislá 4 4 B E n jeho geometrii viskozitě tekutiny. ýstupním signálem je eorme eormčního členu (nosník, torzní prvek), která se vyhonouje npř. oporovými tenzometry. Jenouhé 9*** terčíkové průtokoměry se vy- užívjí i pro méně náročné úlohy jko npř. etektory v os průtoku průtokové spínče, které poskytují vouhonotový signál o pohybu tekutiny. 0*** vos kpliny. Ryhlost otáčení je úměrná stření ryhlosti prouění. Závislost rekvene otáčení n průtoku je popsán Eulerovou turbínovou rovnií, která vee k jenouhému tvru = k - s (6) Obr. 9. Prinip inukčního průtokoměru ke je rekvene otáčení, k součinitel měřil (stnovuje se při klibri), s skluz. kluz je přímo úměrný ztěžovímu momentu otočné části, tj. rotoru, je ovlivňován okmžitou honotou průtoku. Pole směru prouění vzhleem k ose rotoru se rozlišují průtokoměry xiální riální. Přestvitelem xiálníh průtokoměrů je turbínový průtokoměr (obr. 4). Rotor je vytvořen z loptek (obvykle čtyř nebo osmi) připevněnýh k náboji uloženému v ložiskáh. Ložisk jsou upevněn o rmen, součsně ungujííh jko usměrňovče prouu. Měřil se vyrábějí v širokém rozmezí měřiíh rozshů ž o stovek kryhlovýh metrů z Obr. 0. Řez inukčním průtokoměrem Obr.. Zástvb inukčního průtokoměru může být menší než 0,5 %, provozní tlk o 30 MP teplot o 00 o +00 C. Prinip uspořáání jenovtokového riálního loptkového průtokoměru je n obr. 6. Os rote ploh riálního loptkového kol je kolmá k ose vtokového otvoru. Otáčky kol se snímjí stejně jko u turbínovýh průtokoměrů. Loptkové průtokoměry se čsto používjí k měření proteklého množství pitné i užitkové voy (obr. 7). 5 ***
3*** p snímče převoníky s g ( ) 4*** polečným neosttkem uveenýh turbínovýh loptkovýh průtokoměrů je znčně velká reltivní hyb v počátku stupnie tké skutečnost, že rotor se zčne pohybovt ž při osžení jistého minimálního průtoku honoty min, ky jsou překonány sttiké psivní opory. Do té oby nezznmenává měřilo žáné proteklé množství. oučsně Obr.. Inukční průtokoměr Rosemount 87 (Emerson Proess Mngement) Obr. 3. Průtokoměr zložený n Dopplerově jevu tyto průtokoměry vykzují poměrně velkou trvlou tlkovou ztrátu. Příkl hrkteristiky loptkového ryhlostního měřil je uveen n obr. 8. Reltivní nejistot měřil se s rostouím průtokem blíží jisté mezní honotě, která se zmenšuje se zvětšováním průtočné plohy měřil s růstem počtu rotujííh ploh. Běžně využívný rozsh je o 0 o 00 % mximálního průtoku. tomto rozshu je nejistot určení ohylk součinitele k si ±0,5 % může být i 0,5 %. oblsti po 0 % rozshu se význmně projevuje tření v ložisku tření v kplině vzth mezi je znčně nelineární. urbínové průtokoměry vyžují lminární hrkter toku, proto přímé potrubní úseky pře měřilem z ním by měly mít élku esetinásobku, popř. pětinásobku průměru potrubí, nejsou vhoné pro víříí toky. ele ze popsnýh záklníh typů turbínovýh loptkovýh průtokoměrů existuje mnoho jejih lšíh moiikí. Přestože turbínový prinip ptří k nejstrším, nházejí tyto průtokoměry stále široké upltnění v prxi. Jsou použitelné pro velký rozsh průměrů potrubí, typiky mezi 5 ž 500 mm. Změny hustoty mjí velmi mlý vliv n výstupní új. Neosttkem těhto přístrojů je, že obshují pohybujíí se mehniké prvky, jko jsou loptky ložisk, náhylné k poškození přípnými pevnými částiemi v měřeném méiu. 3.6 Elektromgnetiké inukční průtokoměry Elektromgnetiké průtokoměry jsou zloženy n využití Fryov zákon o elektromgnetiké inuki při pohybu voiče v mgnetikém poli. U elektromgnetikého inukčního snímče průtoku (obr. 9) je pohybujíí se voič přestvován elektriky voivou kplinou. Permnentní mgnet nebo elektromgnet vytváří mgnetiké pole proházejíí potrubím i kplinou. Úsek potrubí mezi póly mgnetu musí být z neeromgnetikého nevoivého mteriálu. N vnitřním průměru měřií trubie průtokoměru jsou zbuovány vě elektroy pro snímání inukovného npětí. pojnie elektro je kolmá n směr mgnetikýh siločr. Pohybuje-li se kplin ryhlostí v v mgnetikém poli o inuki B, inukuje se v ní elektromotoriká síl E pole vzthu E = v ke je élk voiče (vzálenost elektro). Obr. 4. Prinip ultrzvukového průtokoměru s měřením oby průhou signálu Obr. 5. Ultrzvukový průtokoměr Prosoni Flow 93C (Enress+Huser) prxi je situe poněku složitější, protože měřená kplin se g v potrubí nepohybuje všue stejnou ryhlostí s ryhlostní proil Cr ( s) opovíá příslušnému hrkteru prouění. * Z jistýh přepoklů 5*** pltí, že inukovné npětí je úměrné stření ryhlosti kpliny v trubii. ýstupní signál snímče se pohybuje F v rozmezí 0 5 ž 0 3 K mgneti- v ká inuke v prostoru měřií trubie činí 0 6 ž 0 3. ýstupní signál inukčního průtokoměru je lineární 8*** unkí průtoku E 4 4 B (8) Inukční 9*** průtokoměr se skláá z nemgnetiké válové měřií trubie se věm příslušně umístěnými v os snímími elektromi. rubie bývjí vyrobeny z legovnýh oelí o velké pevnosti, tj. s o možná tenkými stěnmi. nitřní stěn měřií trubky bývá pokryt elektriky 0*** nevoivou vrstvou měkké nebo tvré pryže, telonu či smltu. Něky se používjí trubie vyrobené z izolčního mteriálu. vosinukční průtokoměry se vy- rábějí o světlosti o 0,003 o 3 m. Npájení mgnetikého *** obvou může být stejnosměrné (popř. je použit permnentní mgnet), střívé nebo pulsní. Při v os střívém npájení lze oílit potlčení polrizčního eektu vyloučení vlivu zemského mgnetikého pole. Pro různé průměry *** měřiíh trubi se používjí různé konstruke elektromgnetů. N L v os t v os 3*** v t L os Obr. 6. Příložný ultrzvukový průtokoměr Optisoni 6300 (Krohne) 4*** obr. 0 je příkl uspořáání inukčního průtokoměru, v u kterého jsou ívky elektromg- t L netu tpřiloženy os t n kovovou trubku uvnitř pokrytou izolční výstelkou. ignální 5*** npětí není závislé n ohmikém oporu měřené kpliny bývá řáově n úrovni jenotek D L milivoltů t při ryhlosti kpliny m/s. znikjí-li n elektroáh rušivá npětí, os přestože t je kplin t v kliu, je nutné provést kompenzi v elektrikém obvou. Inukční 6*** měření průtoku je vhoné pro všehny voivé kpliny včetně nenewtonskýh, r u kterýh je konuktne větší než v µ, výjimečně 0, µ. Zvláštní pozornost zslouží použití inukčníh průtokoměrů při měření průtoku 7*** obtížně měřitelnýh kplin, jko jsou látky s velkou viskozitou, kly, kpliny rs velkým 4 poílem seimentujííh části po., pro K něž jsou klsiké metoy téměř D nepoužitelné. Inukční meto je velmi vhoná k měření průtoku tekutýh kovů. Měřená kplin může obshovt i pevné nemgnetiké částie nebo bublinky vzuhu. Poku 6 AUOMA /006
jsou rovnoměrně rozptýleny nevytvářejí spojitou izolujíí oblst, nepůsobí rušivě n új měřil. Měřií rozshy se pohybují v rozmezí o 0,05 l/min ž o 000 m 3 /min, rozshy ryhlostí bývjí si o 0,3 o ž 0 m/s, nejistot ±0,5 % z měřené honoty opkovtelnost ±0, % z měřené honoty. Měřilo nevykzuje téměř žánou tlkovou ztrátu, protože AUOMA /006 Obr. 7. Orz ultrzvuku o stěny potrubí Obr. 8. Opkovný orz ultrzvuku průtočný průřez se nemění o prouíí kpliny nezshují žáné mehniké součásti. ýhoou je i nepřítomnost jkýhkoliv pohyblivýh ílů. Měřií signál není itlivý n změny hustoty, viskozity ni tlku. Protože u většiny kplin elektriká voivost roste s teplotou, je v prxi znebtelný i vliv teploty, která je rozhoujíí jen při stnovení olní meze voivosti. Chyby mohou vznikt při neúplném zplnění měřiího prostoru, z přítomnosti velkýh bublin plynů při mlýh ryhlosteh prouění. Přístroj lze o potrubí zbuovt v libovolné poloze bez ohleu n neustálené prouění, tey i z koleno, regulční orgán po. Průtočný průřez všk musí být zel zplněn, protože signál je úměrný ryhlosti průtoku objemový průtok se vyhonouje ze součinu ryhlosti průtočného průřezu. Zásy správného umístění inukčního průtokoměru ilustruje obr.. Existují všk i tková proveení inukčníh průtokoměrů, u nihž se měří zplnění potrubí új o průtoku se utomtiky přepočítává. ele inukčníh průtokoměrů montovnýh o potrubí existují i snímče ponorného typu použitelné jko zásuvné přístroje o potrubí či k měření v otevřenýh knáleh. Ke zprování signálu inukčníh průtokoměrů se využívjí moerní elektroniké obvoy. ele užitečného signálu jsou n elektroáh průtokoměru rušivá npětí, která mjí půvo v měřené tekutině, v potrubí v elektrikýh obvoeh buiího mgnetikého pole. Jením z hlvníh úkolů elektronikýh vyhonoovíh obvoů je tuíž potlčit rušivé signály. to problemtik je velmi porobně rozebrán ve [4]. oučástí měřiíh obvoů součsnýh inukčníh průtokoměrů jsou i postupy využívné pro ignostiku jejih správné činnosti (inorme o přítomnosti plynovýh bublin v okolí elektro, koroze zkrt elektro, uszeniny n elektroáh, porušení izolční výstelky po.). Ukázk inukčního průtokoměru vhoného k použití v potrvinářském, nápojovém rmeutikém průmyslu je n obr.. Inukční průtokoměry se ve velmi široké míře používjí v průmyslovýh i lbortorníh pomínkáh. Při použití moerní elektroniky mikropočítčů pro zprování signálu komplexní ignostiku se tyto přístroje ří o skupiny tzv. inteligentníh senzorů. 3.7 Ultrzvukové průtokoměry 3.7. Měřií prinipy Ultrzvukové průtokoměry lze rozělit o vou záklníh skupin n přístroje zložené n: využití Dopplerov jevu, měření oby průhou ultrzvukového signálu. 3.7. Průtokoměry využívjíí Dopplerův jev Průtokoměr zložený n Dopplerově jevu lze použít v přípě, že prouíí méium obshuje částie orážejíí zvuk, tj. npř. pevné částie či bubliny plynu. Bez těhto části nemůže průtokoměr tohoto typu provt. Průtokoměr se skláá z vysílče přijímče ultrzvuku, připevněnýh n jené strně potrubí (obr. 3). Ultrzvukový signál o známé rekveni okolo, MHz je vysílčem vysílán o prouíí kpliny. yslný signál se oráží Obr. 9. Několikknálová proveení ultrzvukového průtokoměru o pohybujíí se částie či bubliny při zhyení orženého signálu přijímčem se vyhonouje rekvene přijtého signálu. Rozíl mezi oběm rekvenemi je úměrný ryhlosti prouíího méi. F F K K v v snímče převoníky v t L v os os t L os 4*** 4*** 4*** t L v t os t L v os t t os Obr. 30. Pětiknálový 5*** 5*** ultrzvukový průtokoměr Altosoni 5*** (Krohne) D L t os D L os t t t os t t 6*** 6*** 6*** r r r v v 7*** 7*** 7*** r 4 r K r 4 D K Obr. 3. vorb D vírů z vloženým tělesem neprouniového tvru 8*** 8*** 8*** B E 4 4 Uvžujme, že vysílč vysílá ultrzvuk o rekveni B E 4 4, ryhlost ultrzvuku je ryhlost částie 9*** v. Pk rekvene přijtá částií je 9*** 9*** v os os (9) v os rekvene 0*** 0*** přijtá přijímčem 0*** (0) v os os vos Po vyloučení *** *** z přepoklu, že je posttně větší *** než v, se ostne v os os v os () *** honým *** *** zprováním signálu lze zjistit stření ryhlost kpliny. L v os t Průtokoměry os L v os os os tohoto typu vyžují konentri t suspenovnýh v os části či bublin nejméně 5 ppm o velikosti 30 µm nebo vět- 3*** 3*** 3*** šíh. Nejistot měření závisí n ryhlostním proilu prouu méi, n obshu velikosti části i rozměreh potrubí. Klibrí lze osáhnout nejistoty si ± %. Přístroje se vyrábějí i v přenosném proveení. tom přípě se měřií zřízení jenouše připevňuje vně potrubí. Ultrzvukové průtokoměry využívjíí Dopplerův jev neovlivňují měřený průtok, protože nezshují o prouíího méi, lze je s výhoou využít k měření průtoku klů znečištěnýh tekutin, které běžným průtokoměrům způsobují těžkosti. Při velkýh konentríh pevnýh části či vzuho- 7
3*** 3*** výh bublinek g 3*** ( ) p má oržený signál hrkter šumu, který g ( s je ) p obtížně rozlišitelný o šumu pozí. g ( s ) p 4*** s 3.7.3 Průtokoměry 4*** s měřením oby šíření signálu 4*** g Průtokoměry, Cr ( s) u nihž se vyhonouje ob šíření ultrzvukového signálu, sg se nej- čstěji konstruují v rozílovém zpojení. Cr ( s) sg C Ultrzvukový signál 5*** se vysílá s jk ve směru, tk * i proti směru 5*** prouění. K vysvětlení prini- r ( s) * * pu měření je 5*** určen v obr. 4. Ultrzvukové K signály jsou vysílány ve ormě impulsů v K vyhonoují se čsové rozíly při průhou v K 8*** impulsů v obou směreh šíření. potrubí jsou zbuovány vě vojie elektrokustikýh 8*** měničů (vysílče přijímče vos ultrzvuku). ysílč vysílá impul- 8*** B E 4 4 B E 4 4 4 4 B E 9*** 9*** v os 9*** os vos vos Re 0*** Obr. 3. Závislost 0*** K-ktoru vírového průtokoměru n Re 0*** sy proti vvysílč os ve směru prouění. Impuls z vse os *** šíří ryhlostí + vos α, ke je ryhlost šíření *** ultrzvuku v ném prostřeí v stření ryhlost *** v os prouíího méi. Doby mezi vysláním příjmem impulsu pro je- vos notlivé vojie vysílče v os přijímče buou t t jejih *** rozíl t = t t. poukzem n obr. 4 pltí *** L v*** os t L v os () t L v os t v3*** os ož z přepoklu, že v <<, lze zjenoušit uprvit 3*** n v 3*** t Los v (3) os t L v os t L os 4*** při použití 4*** substitue = L/(t + t ) se z (3) získjí výslené vzthy pro stření t 4*** L ryhlost v objemový průtok t os L t v t os t L v (4) t os t 5*** 5*** D L5*** t (5) os D L t tt os D L t t t zhleem os6*** k tomu, že ve výsleném vzthu se nevyskytuje t t ryhlost ultrzvuku v méiu, není 6*** ni új průtokoměru závislý n r složení, v teplotě 6*** tlku méi. r Elektrokustiké v měniče mohou být v těsném r styku v s měřenou kplinou, jko je tomu u průtokoměru 7*** n obr. 5, nebo jsou nsze- ny n potrubí 7*** z vnějšku (bezotykové měření příložným r 4 7*** průtokoměrem K obr. 6). Příložný r 4 D K r 4 D D K-ktor průtokoměr (verze lmp-on) může být instlován n potrubí i bez přerušení jeho provozu (průtoku méi). ětší itlivosti průtokoměru se osáhne proloužením ráhy mezi vysílčem přijímčem ultrzvuku. yužívá se orz o protější stěny potrubí (obr. 7), popř. opkovný orz o relektorů umístěnýh v potrubí (obr. 8). Pro zmenšení nejistoty se používá několikknálové proveení ultrzvukového snímče. Pro vyloučení vlivu ryhlostního proilu jsou v potrubíh většíh průměrů sony umístěny o několik rovnoběžnýh xiálníh rovin. Prinip několikknálového proveení průtokoměru je n obr. 9 skutečný pětiknálový ultrzvukový průtokoměr n obr. 30. Měřií ráhy několikrát protínjí ryhlostní proil. Několikknálové proveení snímče s mikroproesorovou vyhonooví jenotkou umožňuje zmenšit nejistotu ž k hrnii 0, %. Ultrzvukové průtokoměry jsou sie náročné n tehniké proveení, mjí všk mnoho přeností. ýhoou je, že nezshují o prouíího méi, nevykzují přívnou tlkovou ztrátu lze je otečně instlovt n povrh potrubí. Je možné je použít k měření průtoku kplin, plynů i nsyené páry, mohou provt v libovolné poloze měřit prouění v obou směreh. Ultrzvukové metoy lze využít při měření mlýh i velkýh průtoků jk čistýh, tk znečištěnýh gresivníh kplin, pro měření pulsujííh průtoků i měření průtoku klů tvenin z vysokýh teplot. Potrubí může mít průměr o několik milimetrů o několik metrů. Je o metou používnou vele inukčníh průtokoměrů k měření průtoku tekutýh kovů využívnýh k přenosu tepl v jerné energetie. 3.8 írové průtokoměry t L v 3*** t os t snímče převoníky Obr. 33. Prinipiální uspořáání vírového průtokoměru Prinip tvorby vírů v prouíím méiu je znám již louho. Ke konstruki průtokoměru byl tento jev le využit teprve po roe 970. U vírového průtokoměru se využívá tvorb tzv. Krmánovýh vírů, které vznikjí při obtékání těles neprouniového tvru umístěného kolmo n směr prouění. Při oělování vírů ohází k místnímu nárůstu ryhlosti v t L os 5*** poklesu Dtlku L n jené t strně opčně k poklesu 4*** ryhlosti os t s tím spojenému nárůstu tlku n ruhé t strně L (obr. 3). t v íry vznikjí t 6*** os s rekvení střívě z jené t ruhé strny těles pole vzthu r v 5*** 8 K AUOMA /006 (6) ke D L t r 7*** je trouhlovo os t číslo, t šířk přepážky, v r 4 ryhlost 6*** prouíího K méi. Honot Dr závisí n tvru rozměreh vloženého těles n světlosti potrubí D. liv r Re se vprojevuje pouze v okrjovýh oblsteh ovlivňuje lineritu převoní hrkteristiky snímče. Pro objemový 7*** průtok pltí r 4 D K (7) ke K je tzv. K-ktor průtokoměru, který uává počet impulsů opovíjíí objemu proteklému z jenotku čsu je konstntní v širokém rozshu honot Re. Doporučená honot Reynolsov čísl je Re > 0 000 pro kpliny Re > 5 000 pro plyny. Linerit vzthu (7) je vymezen i shor (obr. 3). Obr. 34. írový průtokoměr Rosemount 8800CR Reuer (Emerson Proess Mngement) Různé typy vírovýh průtokoměrů se liší tvrem rozměry vloženého těles místem prinipem snímání rekvene vzniklýh vírů. Rozhoujíí vliv n stbilitu perioiké tvorby vírů má tvr obtékného těles. Nejlépe vyhovují hrnolovitá těles s rovnou čelní stěnou einovnou rovinou snímání vírů. Nejčstěji se používjí vložená těles tvru lihoběžníku nebo eltoiu s ostře ohrničenou náběžnou hrnou. Pro snímání rekvene vírů lze využít buď opovíjíí změny tlku nebo ryhlost. Místem snímání může být
snímče převoníky vložené těleso, stěn potrubí, popř. jiná míst ve vírové oblsti. N obr. 33 je v řezu nznčeno typiké uspořáání vírového průtokoměru. Při perioiké tvorbě vírů n obou strnáh těles ohází v ůsleku tlkovýh změn k jeho nmáhání, které je snímáno npř. piezoelektrikým (tenzometrikým, kpitním) senzorem. Frekvene výstupního signálu je stejná jko rekvene vzniku vírů. Při eteki vírů ryhlostní metoou se používjí tepelné nebo ultrzvukové snímče (npř. vyhřívné termistory umístěné n hrně přepážky regujíí n střívé změny ryhlosti prouění; Obr. 35. Měřií přep jeho tvry výstupní signál je střívý s rekvení úměrnou průtoku). írové průtokoměry mjí mnoho přeností. Poskytují signál ve ormě rekvene, ož je výhoné při čísliovém zprování signálu (poobně jko turbínové průtokoměry, všk při bseni pohyblivé součásti s posttně větší spolehlivostí). Jejih převoní hrkteristik je lineární v širokém rozmezí průtoků ( ž 00 % měřiího rozshu). Neosttkem je, že je nelze použít k měření mlýh průtoků (pomínkou je turbulentní hrkter prouění) průtoku tekutin s velkou viskozitou. ké vykzují trvlou tlkovou ztrátu, která všk není velká. Pře vloženým tělesem z ním je nutné oržet přímé úseky v éle esetinásobku, popř. pětinásobku průměru potrubí. írové průtokoměry nházejí v součsné obě široké upltnění zejmén jko náhr klsikýh průřezovýh měřiel. Bývjí k ispozii pro potrubí o světlosti o 5 o 400 mm k měření průtoků o jenotek ž po tisíe kryhlovýh metrů z hoinu. Pro kpliny se uváí nejistot ±0,65 % z měřeného průtoku při Re > 0 000 pro plyny páru ±,35 % při Re > 5 000. Obeně jsou určeny k měření průtoku reltivně čistýh kplin, plynů pr obshujííh pouze minimum pevnýh znečisťujííh látek. írovýh průtokoměrů existuje mnoho typů. N obr. 34 je proveení vírového průtokoměru obshujíí i reuki průměru potrubí, ož přispívá k optimlizi provního režimu měřil minimlizuje velikost tlkové ztráty. írové průtokoměry se obvykle ří o skupiny tzv. luiikovýh průtokoměrů spolu s vířivými průtokoměry. Měřií prinip vířivého průtokoměru spočívá v umělém uveení prouíí tekutiny o šroubovitého pohybu násleného snímání rekvene sekunární rote vířivého jár prouu tekutiny. Šroubovitý pohyb tekutiny je vyvolán vloženými zkřivenými loptkmi n vstupu průtokoměru. nímná rekvene preesního pohybu je úměrná ryhlosti prouění tekutiny. Frekvene spirálové rote se snímá buď snímčem tlku (npř. tenzometr) nebo vyhřívným termistorem. běžné prxi se vžilo pro vírové průtokoměry oznčení vortex pro vířivé průtokoměry oznčení swirl. 3.9 Znčkoví korelční průtokoměry Při znčkoví metoě se měří ob, z kterou se ná znčk s tokem tekutiny přemístí mezi věm einovnými místy toku. K tvorbě znček lze použít buď izí částie (rozpuštěná látk, jiný plyn, brevná kplin, rioizotop po.), nebo změny vlstností tekutiny (teplot, ionize). Pole typu znčky je volen i její eteke, tj. snímč. Při použití tepelné znčky to může být npř. termistor, při změně hemikého složení nlyzátor, otoelektriký snímč po. Průho znčky je etekován párem etektorů. tření ryhlost průtoku se stnoví z nměřené oby potřebné pro průho znčky mezi etektory. Při konstntním průřezu lze vypočítt průtok. Znčkoví metoy se používjí převážně pro příležitostná kontrolní měření. Ke znčkovím metoám lze zřit i korelční metoy měření průtoku, u nihž sleovnou znčkou mohou být některé náhoné proměnné etekovtelné vlstnosti prouíí tekutiny. Z znčky pro eteki ultrzvukem je možné zvolit npř. nehomogenity, nečistoty, pevné částie či bubliny. Jiny lze využít náhoné změny vlstností tekutiny, jko je hustot, teplot, ryhlost nebo konuktivit. Při korelční metoě se vyhonoují signály vou etektorů umístěnýh z sebou po prouu. Úkolem vyhonoovího zřízení je njít v signálu ruhého etektoru opožěnou repliku signálu zjištěného prvním etektorem. Z nměřené oby posunutí známé vzálenosti etektorů se stnoví ryhlost te- kutiny. Při porovnání signálů se využívá vzájemná korele signálu obou etektorů pro výpočet oby vyhlené mximum korelční unke. 3.0 Přepy žlby Obr. 36. Prshllův žlb Přepy žlby se používjí pro měření průtoku v otevřenýh knáleh (stoky, různé žlby jiné nekryté nebo částečně zplněné knály, tunely po.). otevřeném knálu tvoří přep briéru, přes niž přetéká kplin. lk způsobujíí prouění se měří n záklě výšky h volného povrhu kpliny oproti přepové hrně (tzv. koruně přepu obr. 35). Mírou průtoku je tey poloh hliny v určité vzálenosti pře přepem. Přep může mít různý tvr geometrii o ostrého rovného tvru ž k neostrým tvrům, které obvykle slouží i k reguli toku měření průtoku je spíše ruhotnou unkí tkového zřízení. N obr. 35 jsou znázorněny nejčstěji používné tvry přepů prvoúhlý, lihoběžníkový zářez zářez tvru. Pro jenotlivé typy přepů existují výpočtové vzthy mezi výškou hliny průtokem kpliny. Z různýh typů měřiíh žlbů se nejčstěji používá Prshllův žlb, který je moiikí enturiho konepe pro měření průtoku v poobě otevřeného prvoúhlého knálu (obr. 36). Žlb se skláá ze tří částí sbíhvé, hrlové rozšiřujíí. Ztímo no sbíhjíí se části je voorovné, v hrlové části klesá. U Prshllov žlbu je korun einován jko linie spojujíí sbíhvou hrlovou část. Poloh hliny se měří ve sbíhvé části ve stnovené vzálenosti pře korunou n koni hrlové části. K měření polohy hliny se čsto používjí ultrzvukové snímče. Prshllův žlb je vhoný k měření průtoku ž si o 6 0 6 m 3 /en. Pole obeného prvil by měl být šířk hrl /3 ž / šířky koryt knálu. Pole měřiího rozshu má hrlo šířku o 5 mm o m. Přepy žlby se používjí zejmén k měření průtoku komunálníh průmyslovýh opníh vo. (okončení v příštím čísle) AUOMA /006 9