JSP Měření a regulace Snímače průtoku - NF0089-2010/09 Montáž a údržba měřicího okruhu průtoku a tepla Sestavení měřicího okruhu a) škrticí orgán - clona - s montážními přírubami - s přímými úseky b) armatury - kondenzační nádoby - kondenzační smyčka - ventily - impulzní potrubí - ventilová souprava c) měřicí přístroje - snímač tlakové diference - snímač tlaku - snímač teploty - vyhodnocovací matematický člen Z důvodu spolehlivosti a přesnosti měření je nutné respektovat požadované vlastnosti měřených tekutin a potrubí i následující doporučení pro montáž měřicího okruhu. Obr. 1 Schéma měřicího okruhu pro měření tepla předaného vodní párou 1 - měřicí clona 2 - kondenzační nádoba s ventilem - snímač tlaku s ventilem a s kondenzační smyčkou - snímač teploty s návarkem - snímač tlakové diference s pěticestnou ventilovou soupravou - vyhodnocovací matematický člen - zapisovač 8 - počítač 9 - podepření nebo zavěšení potrubí v blízkosti clony L1, L2 - minimální přímé délky potrubí dle tab.1 Škrticí orgán (clona) Zabudování clony do navazující technologie musí být provedeno s ohledem na požadavky ČSN EN ISO 1-1 a ČSN EN ISO 1-2. Hodnoty přímých délek potrubí v závislosti na zabudovaném rušivém prvku jsou uvedeny v tabulce 1. Hodnoty v tabulce jsou minimální a doporučuje se použít přímé délky potrubí delší. Pro zkrácení přímého úseku před clonou je možné použít usměrňovače proudění. Před přivařením montážních přírub nebo přímých úseků clony do potrubí technologie je třeba upravit vnitřní průměry potrubí, přírub nebo úseků tak, aby na sebe plynule navazovaly a netvořily ostré přesahy uvnitř potrubí. Po úpravě je třeba odstranit z potrubí všechny nečistoty. Clona smontovaná s přírubami nebo s přímými úseky se vloží mezi potrubí, vystředí, srovná se poloha odběrových trubek a zavaří. Pozor! Proudění média musí odpovídat směru šipky vyražené na cloně (na přímých úsecích). Při sváření se nesmí vytvořit nežádoucí návarky zasahující do vnitřního průřezu potrubí. Pokud je možné demontovat část přímého úseku před nebo za clonou, je vhodné ho po přivaření vyjmout a sváry nebo případné přesazení vnitřního průměru montážních přírub (popř. příruby před přímým úsekem) oproti potrubí z vnitřní strany zabrousit do plynulého přechodu. Pozor! V těsné blízkosti clony musí být potrubí před i za clonou podepřeno nebo zavěšeno tak, aby přírubové spoje a těsnění nebyly nadměrně namáhány. Pro měření páry přes kondenzát ve svislém potrubí musí být spodní odběr vyhnut tak, aby hladiny kondenzátu v obou kondenzačních nádobách ležely v jedné rovině (viz obr. ). Při montáži clony se musí dodržet sled dotahování šroubů přírub. Přibližně za týden po uvedení do provozu se šrouby musí znova dotáhnout. JSP, s.r.o. TELEFON FAX E-MAIL, INTERNET DIČ-IČ Raisova 9 0 811 9 0 820 jsp@jsp.cz CZ9288 0 01 Jičín http://www.jsp.cz C. 1 - OR HK
Obr. 2 Sled dotahování šroubů 1 2 8 1 2 8 1 9 10 11 2 1 1 8 9 1 10 1 1 1 19 9 8 1 18 1 1 10 11 20 2 1 1 1 19 2 8 9 18 1 22 21 1 10 1 11 20 2 2 1 -šrouby 8-šroubů -šroubů 1-šroubů 20-šroubů 2-šroubů 28-šroubů Kontrola clony se provádí přibližně po pěti letech. Pro měření tekutin s vyšším obsahem abrazivních látek se kontrola provádí častěji. Kontroluje se vnitřní průměr otvoru clony d, který se nesmí lišit od udávané hodnoty o více jak 0,0 %. Dále se kontroluje ostrost přední hrany otvoru clony. Dovolený rádius musí být maximálně 0,000*d. Pro průměry d 2 mm a větší se hrana pokládá za ostrou, když při pozorování pouhým okem se na hraně nejeví odraz světelného paprsku. Dalším kontrolovaným parametrem je drsnost přední strany clonového kotouče. Pokud je hodnota drsnosti Ra vetší než maximální přípustná mez (Ramax=0,0001*d) musí být clonový kotouč vyčištěn, přeleštěn nebo vyměněn. Při opětovné montáži clony se musí použít nová těsnění, která nesmí přesahovat do vnitřního průřezu komor nebo potrubí. Tab. 1 Požadované přímé délky potrubí mezi clonou a tvarovkou bez usměrňovače proudění. 2 11 1 22 1 2 19 8 9 2 1 1 2 18 1 2 1 1 2 10 11 20 28 2 21 Část 1 Strana před clonou (vstup) Poměr průměrů β = d/d Jednoduché koleno 90. Dvě kolena v jakékoli rovině. ( S > 0D ) Dvě kolena 90 v téže rovině. ( 0D S > 10D ) Dvě kolena 90 v téže rovině. ( 10D S ) Dvě kolena90 v kolmých rovinách. ( 0D S D ) Dvě kolena 90 v kolmých rovinách. ( D > S ) Nedoporučuje se! Doporučuje se použít usměrňovač proudění. Jednoduchý T kus 90 s nástavcem nebo bez nástavce. Koleno 90 spoj na pokos. Jednoduché koleno. Dvě kolena v téže rovině ( S 2D ) 1 2 8 0,20 () 10 (-) 10 (-) 19 (18) (1) (-) (-) 0, 1 () 10 (-) 10 (-) (18) 0 (2) 9 () 0 (9) 0, 22 (9) 18 (10) 22 (10) (18) () 19 (9) 0 (18) 0, 2 (1) 0 (18) 2 (18) (18) (2) 29 (18) 0 (18) 0, (20) (18) (20) (20) 0 (18) (18) (18) 0, (20) (18) (22) (20) (18) (18) (18) Část 2 Strana před clonou (vstup) Strana za clonou (výstup) Poměr průměrů β = d/d Soustředné zúžení potrubí z 2D na D v délce 1,D až D. Soustředné rozšíření potrubí z 0,D na D v délce D až 2D. Zcela otevřený kulový kohout nebo zcela otevřené šoupě. Náhlé symetrické zúžení potrubí. Teploměrová jímka Teploměrová jímka nebo trubice o průměru nebo trubice o průměru 0,0 a 0,1D. 0,0D. Montáž před clonu se nedoporučuje! Tvarovky (sloupce 2 až 11) a jímka hustoměru 1 9 10 11 1a 1b 1 0,20 (-) (-) () 0 (1) () 20 (10) (2) 0, (-) (8) () 0 (1) () 20 (10) () 0, 8 () 20 (9) () 0 (1) () 20 (10) () 0, 9 () 2 (11) 1 () 0 (1) () 20 (10) (,) 0, () 28 (1) 18 (9) 0 (1) () 20 (10) (,) 0, 1 (8) (18) 2 () 0 (1) () 20 (10) 8 () S - vzdálenost mezi koleny Hodnoty jsou uváděné v násobcích D. Hodnoty v závorkách jsou pro přídavnou nejistotu 0,%. *) Instalováním teploměrných jímek se nezmění požadované přímé délky přímých úseků před clonou pro ostatní tvarovky. Poznámky: 1 - Požadované minimální přímé délky jsou délky mezi různými tvarovkami umístěnými před nebo za clonou a samotnou clonou. Všechny přímé délky se musí měřit od přední strany clony. 2 - Hodnoty bez závorek jsou hodnoty s nulovou přídavnou nejistotou. - Hodnoty v závorkách jsou hodnoty s 0, % přídavnou nejistotou. - 2 -
Armatury V sestavách měřicích okruhů se používají propojovací, uzavírací a ochranné armatury, které umožňují oddělení měřicího okruhu od provozní technologie, správnost měření a ochranu měřicích přístrojů. Kondenzační nádoba slouží k ochraně snímače tlakové diference (popř. snímače tlaku) před vysokou teplotou měřené tekutiny. Nádoby musí být umístěny tak, aby hladiny kondenzátu v obou nádobách byly ve stejné rovině. Při zabudování komorové clony do svislého potrubí je spodní odběrová trubka vyhnuta do stejné roviny s horní odběrovou trubkou (obr. ). Obr. Kondenzační smyčka slouží k připojení a ochraně snímače tlaku před vysokou teplotou měřené tekutiny. Pro vysoké teploty měřené tekutiny (nad 20 C) a vysoké teploty okolí (nad 0 C) je vhodné pro zlepšení ochlazování přidat před kondenzační smyčku minimálně 0, m trubky (TR20x2,). Kondenzační smyčka musí být ukončena uzavíracím ventilem. Uzavírací ventily slouží k odpojení měřicího okruhu od provozního potrubí v případě poruchy nebo rekonstrukce. Montují se co nejblíže k provoznímu potrubí. Poloha ventilů musí být volena taková, aby ve ventilovém tělese nevznikaly vzduchové polštáře (osa vřetena musí být ve vodorovné poloze). Impulzní potrubí slouží k připojení snímače tlakové diference (popř. snímače tlaku) k odběrům clony. Aby přenos tlakové diference byl co nejrychlejší a nezkreslený, je třeba dodržet tato všeobecná pravidla: - délka impulzního potrubí musí být co možná nejkratší (max. 0 m); zejména při měření tlaku plynu může při dlouhém impulzním potrubí dojít vlivem stlačitelnosti plynu k nežádoucímu opoždění signálu - průměr impulzního potrubí musí být dostatečný, aby se zabránilo vlivu tření a případnému ucpání - sklon impulzního potrubí musí být alespoň 10 cm/m - pro kapaliny směrem vzhůru od snímače - pro plyny směrem dolů od snímače - teplota kapaliny musí být v obou impulzních potrubích stejná - potrubí se musí zabezpečit proti usazování sedimentů a proti vzniku vzduchových polštářů (vyspádování, odkalovací nádoby, odvzdušňovací nádoby) - potrubí se musí zabezpečit proti zamrznutí Odkalování impulzního potrubí se provádí pomocí pěticestné ventilové soupravy nebo pomocí samostatně zabudovaných ventilů. Četnost odkalování závisí na stupni znečištění měřeného média. Při volbě materiálu impulzního potrubí se musí brát ohled na parametry měřeného média. Při odkalování (profukování) impulzního potrubí přehřátou párou může vzniknout krátkodobé zatížení maximální teplotou páry. Světlost impulzního potrubí se volí podle vzdálenosti přenosu a velikosti tlaku. Při vzdálenosti přenosu do 20 m se volí světlost 9 až 10 mm a pro větší vzdálenosti až 1 mm, přičemž horní hranice se používá pro nízké tlaky. - -
Ventilová souprava slouží k odpojení snímače tlakové diference (připojovací ventily), k propojení tlakových vstupů při seřizování nuly snímače tlakové diference (propojovací ventil) a k odkalení impulzního potrubí (odkalovací ventily - pouze u pěticestné soupravy). Před připojením ventilové soupravy se musí impulzní potrubí dokonale vyčistit. Před otevřením připojovacích ventilů musí být impulsní potrubí naplněno dokonale ochlazeným kondenzátem. Při odkalování (profukování) impulzního potrubí musí být připojovací ventily uzavřeny. Odkalování musí být krátkodobé, aby pára nevnikla do ventilové soupravy a nezpůsobila přehřátí ventilové soupravy, popřípadě snímače tlakové diference. Obr. Připojení třícestné (pěticestné) ventilové soupravy 1 - impulzní potrubí 2 - propojovací ventil - připojovací ventil - odkalovací ventil (jen u pěticestných souprav) - odkalovací potrubí (jen u pěticestných souprav) - snímač tlakové diference Měřicí přístroje Snímač tlakové diference se doporučuje umístit při měření kapalin popř. při měření páry přes kondenzát pod škrticí orgán (clonu), aby plyny mohly odcházet zpět do provozního potrubí (viz obr. a ). Při tomto umístění snímače je měření spolehlivé a vždy provozně připravené. Impulzní potrubí je stále zaplněné kapalinou (kondenzátem). Nelze-li snímač z prostorových důvodů uložit pod clonu je možné ho umístit i nad clonu, ale toto uspořádání se nedoporučuje. Při tomto uspořádání je vhodné vytvořit na impulzním potrubí smyčku vedenou 1 m pod clonu (viz obr. 8 a 9). Smyčka při odstavení technologie (poklesu tlaku) zabrání odtržení vodního sloupce v impulzním potrubí a jeho zavzdušnění. Do nejvyššího místa impulzního potrubí se musí umístit odvzdušňovací nádoby (viz obr. 9). Při měření plynů se snímač umísťuje nad clonu, aby případný kondenzát odtékal zpět do provozního potrubí (viz obr. ). Při opačné montáži je třeba do nejnižšího místa zabudovat odkalovací nádoby (viz obr. 10). Aby se do snímače nedostaly nečistoty (popř. vzduchové bubliny) z impulzního potrubí, odkaluje (odvzdušňuje) se snímač až po odkalení (odvzdušnění) impulzního potrubí. Při náběhu potrubí do provozu a při odkalování impulzního potrubí musí být připojovací ventily snímače uzavřeny. Pro odkalení snímače slouží odkalovací ventilky, které jsou součástí snímače. Nulování snímače tlakové diference na statickém tlaku se provádí pomocí ventilové soupravy po odkalení impulzního potrubí a po doplnění kondenzátu v impulzním potrubí. Před nulováním se nejdříve uzavře připojovací ventil záporné větve, potom se otevře připojovací ventil kladné větve a propojovací ventil. Při tomto uspořádání jsou obě vstupní komory snímače připojeny na tlak z kladné větve impulzního potrubí a je možné provést vynulování snímače tlakové diference. Kontrola se doporučuje provádět 1x za rok nebo dle doporučení výrobce. - -
1 - měřicí clona - pěticestná ventilová souprava 9 - odvzdušňovací nádoba 2 - kondenzační nádoba - odkalovací potrubí 10 - odkalovací nádoba - uzavírací ventil - snímač tlakové diference 11 - třícestná ventilová souprava - impulzní potrubí 8 - odvzdušňovací ventilky snímače Doporučená umístění snímače tlakové diference Měření páry Měření kapalin Měření plynů Obr. Obr. Obr. Nedoporučená umístění snímače tlakové diference Měření páry Měření kapalin Měření plynů Obr. 8 Obr. 9 Obr. 10 - -
Snímač tlaku. Při teplotě měřené tekutiny nepřesahující maximální povolenou hodnotu instalovaného snímače tlaku se přístroj umísťuje co nejblíže k provoznímu potrubí. Pro měření tlaku plynu nad potrubí a pro měření tlaku kapalin do boku potrubí (viz obr. ). U takto instalovaných snímačů nedochází k zanášení odběru nečistotami nebo kondenzátem (při měření tlaku plynu). Pro měření tlaku přehřáté páry se snímač připojuje pomocí kondenzační smyčky (viz obr. 11). Pro teplotu páry nad 20 C je vhodné z důvodu lepšího ochlazování přidat před smyčku alespoň 0, m trubky nebo řešit připojení snímače tlaku pomocí kondenzační nádoby. Není-li možné umístit snímač tlaku přímo u potrubí a je třeba uskutečnit propojení pomocí impulzního potrubí, platí pro připojení snímače tlaku stejné podmínky jako pro připojení snímače tlakové diference. Doporučené připojení odběru tlaku z provozního potrubí je před clonou. Může být uskutečněn samostatným odběrem, který se nedoporučuje do vzdálenosti 1D od clony. Odběr tlaku se může napojit i na plusový odběr tlakové diference. Je zde však nebezpečí, že případná malá netěsnost ve větvi ovlivní tlakovou diferenci a tím i celé měření. Odběr tlaku může být proveden i za clonou, ale vyhodnocovací člen měření průtoku musí umět zahrnout tlakovou ztrátu na cloně do výpočtu průtoku. V případě, že hydrostatický tlak sloupce kapaliny [p = r. g. h] v impulzním potrubí je větší než přípustná chyba měření tlaku, je třeba provést posunutí nuly o hodnotu vypočítaného hydrostatického tlaku sloupce kapaliny. Kontrola snímače se doporučuje provádět 1x za rok nebo dle doporučení výrobce. Doporučená umístění snímače tlaku 1 - měřicí clona - kondenzační smyčka 2 - provozní potrubí - snímač tlaku Měření páry Měření plynů Měření kapalin Obr. 11 Obr. Snímač teploty se může do provozního potrubí instalovat před i za škrticí orgán, ale musí se dodržet požadované vzdálenosti od clony dle tab.1. Doporučená montáž snímače teploty je za clonu. Pro menší světlosti potrubí se snímač teploty instaluje pomocí šikmého návarku do kolena potrubí proti směru proudění. Z důvodu namáhání vibracemi není vhodné instalovat snímač teploty těsně za rušivé proudy v potrubí (zúžení, ventil, clona, koleno atd.) nebo k zařízením způsobujícím vibrace potrubí (čerpadla, ventilátory, motory). Při měření vyšších teplot je lepší instalovat snímač teploty do potrubí z boku, aby nedocházelo k přehřívání hlavice teplem stoupajícím od potrubí (viz obr. 1). Při šikmé montáži musí konec jímky teploměru směřovat proti směru proudění tekutiny (viz obr. 1). Instalace snímačů teploty do provozního potrubí Obr. 1 Obr. 1 1 - měřicí clona - snímač teploty 2 - provozní potrubí - návarek - šikmý - návarek - kolmý - -