Hvor i anlegget vårt finner vi flowmålere?

Vi tok en liten tur ut på verksted og tok noen bilder av anleggene Yo-Flow og Titanic, med bedre kvalitet enn media-linjen her på Åkra selvfølgelig.

Vortexmåler fra Yo-Flow

 

Som du sikkert kan se, er dette en vortexmåler fra Yo-Flow. Viss du ser veldig nøye etter, kan du se en pil på instrumentet som peker mot venstre, å om du ser enda nærmere, kan du sikkert se at røret som leder inn på instrumentet er lengre på høyre siden. Dette klasse rettestrekk. Rettsrekk er nødvendig for at strømningsmålere skal kunne måle nøyaktig. Vi finner vanligvis rettstrekket med å gange diameteren til røret med 2 -10. Det står som regel i manualen.

Vortexmåleren er her montert rett vei og horisontalt, noe som gjør at målingene skal være veldig nøyaktige.

 

Måleskive

 

Her er en måleskive montert sammen med en temperatur transmitter. Temperatur transmitteren er montert rett bak måleskiva får å føle på temperaturen (veldig sjokkerende) til mediet i røret, for å korrigere for viskositetendringer. Det er en trykk transmitter koblet til endene på måleskiva, men den fikk vi ikke på bildet. Som du ser, så er rettstrekket lengre foran enn bak, og instrumentet er montert horisontalt.

 

Elektromagnetisk flowmåler

 

Denne er montert horisontalt som dere sikkert kan se. Som du kan se så er det montert en ventil bare et lite stykke etter den Elektromagnetiske Flowmåleren. Dette er jo da for den Elektromagnetiske Flowmåleren ikke har store krav til rettstrekk som vortexmåleren har. De forskjellige målerene kan som sagt ha forskjellige krav på rettstrekk, som du må sjekke i manualen til instrumentet før du setter det opp. Det er veldig vanskelig å se på dette bilde, men denne spesifikke måleren har også krav til strømningsretning, noe som ikke nødvendigvis er vanlig med elektromagnetiske målere. Du kan se en pil helt nede til høyre på det sorte merkeskiltet. 

Coriolismåler

 

Dette er coriolismåleren som er på anlegget vårt her på skolen. Dette skal vist nok være den dyreste flowmåleren på alle anleggene på skolen. Corioliosmåleren kan ha strømningsretningen inn på begge sider, og den har heller ikke noe stort krav til rettstrekk. Som du kan se på bilde er det ventiler nesten rett ved siden av coriolismåleren fordi kravet på rettstrekk er veldig lavt. 

 

Rotameter

Rotameteret er montert vertikalt, ulikt de andre instrumentene som er montert på anlegget, grunnet virkemåten (Se forrige innlegg). Rotameteret krever ikke så mye rettstrekk heller, grunnet at den er rent mekanisk, og bare indikerer hvor mye som strømmer.

 


 

 

 



 

Ulike måter å måle gjennomstrømning på og deres fordeler og ulemper

Pitotrør

 

Pitotrøret utfører en trykkbasert måling og den trenger ikke et trykkfall for å måle gjennomstrømningen. Pitotrøret baserer seg på trykkforskjellen mellom det statiske og dynamiske trykket.

Merk at trykkmåling p2 måler både det statiske og det dynamiske trykket. Ved hjelp av det dynamiske trykket kan vi beregne hastigheten til mediet. Sånn går formelen: 

Pitotrøret egner seg mest hvor mediet er forholdsvist rent, sånn at hullet ikke blokkeres, og måler bare trykket fra senter av strømningsprofilen og må monteres mot strømmen.

Link til video om pitotrørets / annubar måleprinsipp: https://www.youtube.com/watch?v=D6sbzkYq3_c

 

Bilderesultat for annubar

Annubar


En annubar er en videreutvikling av pitotrøret. En ulempe med pitotrøret er at det måler kun hastigheten på et punkt i røret, derfor må vi kjenne strømningsprofilen for å kunne utføre en nøyaktig måling. Måleprinsippet for annubar er det samme for pitotrør, men annubar har flere målinger fordelt over røret og gir ut en middelverdi av disse. Annubaren kan måle flow begge veier.

Akkurat som pitotrøret, trenger annubaren et forsåvidt rent mediet, ellers så tettes målehullene. Fordelen over pitotrøret er jo at du måler over et større område i forhold til strømningsprofilen. 

 

Bilderesultat for måleskive
Måleskive

 

Måleskiven er en trykkfallbasert måling som brukes i anlegg hvor vi ønsker å måle gjennomstrømning av væsker eller gasser i et rør. Denne skiven har da en mindre diameter enn røret som gjør at massen i røret blir innsnevret. Når røret blir innsnevret så må hastigheten økes for å opprettholde mengden som strømmer gjennom røret. Når innsnevringen som dette oppstår på grunn av måleskiven så vil vi få et trykkfall, og desto høyere hastighet desto høyere trykkfall. Så poenget med dette da er jo at vi kan måle trykket både før og etter måleskiven. Med dette finner vi da to forskjellige trykk som vi kan bruke til å regne ut differansetrykket. Differansetrykket finner vi da med å ta trykket før måleskiven og trekke fra trykket etter måleskiven. Måleskiven kan bare måle en vei, den minste diameteren i skiven skal være montert mot strømmen.

Fordelen med måleskiven er jo at den er mye billigere enn for eksempel et venturirør. En stor ulempe med måleskiven er at den gir et høyt trykkfall, som forårsaker kavitasjon som igjen forårsaker slitasje på systemet.

 

Bilderesultat for venturirør
Venturirør

 

Venturirøret har samme måleprinsipp som måleskiven, men på venturirøret skjer innsnevringen gradvis. Dette gjør at den laminære strømningsprofilen i stor grad opprettholdes gjennom hele røret.

Denne får begrenset ulemper som måleskiven har med energitap og trykkfall som følge av at skiven har en brå kant som stikker ut fra røret som skaper kavitasjon. Men ulempene til Venturirøret er at den er betydelig dyrere enn måleskiven, så måleskiven blir som oftest brukt så lenge man ikke har absolutt behov for venturirøret. Venturirøret er også mye lengre så gjør at det tar mye mer plass. Venturirøret måler bare en vei, den skarpeste innsnevring mot strømmen.

 

Elektromagnetisk strømningstransmitter

 

Måleprinsippet til den elektromagnetiske transmitteren handler om elektromagnetisk induksjon. Inne i røret til instrumentet er det to spoler med metallplater på seg som deler magnetfeltet over diameteren til røret, og to elektroder som kjenner på magnetfeltet hvor det blir indusert en spenning. Selve røret er isolert sånn at spolene og elektrodene kortslutter. På grunn av at det er en direkte sammenheng med hvor mye væske som renner gjennom og spenningen, kan transmitteren tolke strømningen. Link til film om elektromagnetisk måling: https://www.youtube.com/watch?v=f949gpKdCI4 

En elektromagnetisk transmitter har som fordel at den ikke har noe som struper eller obstruerer inne i røret, derfor få vi ikke noe trykkfall eller kavitasjon. De kan også måle strømningen i begge veier med høy målenøyaktighet, og det er heller ingen bevegelige deler på instrumentet

 

Turbinmåler

Turbinmåleren kan måle både gass og væske. Instrumentet består av turbinhjul montert i et rørstykke med samme diameter som røret du skal måle strømningen til. Turbinene har små magneter montert på kanten som møter på en spole i topp av instrumentet som gjør at det induseres en spenning, proporsjonalt med  mediets hastighet. Hver elektriske puls som blir lagd av turbinen tilsvarer altså et volum av væske eller gass, og siden rørdiameter er kjent, kan vi beregne gjennomstrømningen. Turbinmeteret kan bare måle en vei, spesielt med tanke på strømningsretteren.

En ulempe med turbinmåleren er at den kan bare måle laminær strømning, og derfor må det brukes strømningsrettere før turbinen om du har en turbulent strømning. Turbinmålere brukt i væsker er følsomme for endringer i mediets viskositet.

 

Rotameter

 

Et rotameter består av et konisk formet rør med en «plugg» i. Denne pluggen lager da en struping i røret som gjør at det blir et trykkfall. Trykket under pluggen er høyere enn trykket over pluggen, dette gir da pluggen et «oppdrift». Dersom gjennomstrømningen øker vil dette føre til at pluggen stiger til vi har ny likevekt mellom oppdrift og tungekraften. Vi kan da bruke pluggen til å måle hvor stor gjennomstrømning det er. Rotametere må være montert vertikalt.

Denne form for gjennomstrømningsmåling blir brukt når du bare vil se fysisk hvor mye gjennomstrømning det er og trenger ikke å bruke et elektrisk signal til en transmitter. Vi kunne for eksempel ikke brukt denne til regulering fordi vi mangler et elektrisk signal som blir sendt ut. Dette er en veldig billig måte å kunne se gjennomstrømningen fysisk på

 

Bilderesultat for vortexmåler
Vortexmåler

 

Vortexmåleren virker med å plassere en stang eller objekt midt i røret. Grunnen for dette er at det dannes virvler bakom stangen, og dersom hastigheten på vannet endrer seg vil også tiden mellom hver virvel. Da kan vi måle virvlenes frekvens og med frekvensen kan vi beregne hastigheten på vannet. Et annet vortexmåleprinsipp, baserer seg også på å ha en strømningsbryter, som en stang i seg. Bak strømningsbryteren er det montert en pendel som beveges opp og ned av virvlene, og da kan vi måle bevegelsene til pendelen og med den informasjonen kan vi finne frekvensen og derifra farten på mediet. Vortexmåleren kan bare måle mot strømmen, grunnet pendelen som skal svinge.

En vortexmåler kan bare fungere dersom det er mulig å danne virvler i mediet.

 

Ultralydmåler

 

En Ultralydmåler sender lydbølger mellom to punkter og måler tiden det tar for lydbølgene å komme fra det ene punktet til det andre punktet, lydbølgene går skrått gjennomrøret slik at den følger strømmen og blir sendt tilbake mot strømmen. Tidsforskjellen det tar for å bli sendt mot strømmen og med strømmen blir brukt til å måle gjennomstrømningen. Det som jeg forklarte nå er den prinsipielle oppbygningen av en ultralydmåler, men det finnes også 2 andre typer som jeg skal forklare nå. En annen type ultralydmåler er dopplermålere. De brukes ofte når det er partikler og luftbobler i mediet når vi måler. Denne instrumenttypen brukes refleksjon istedenfor lydbølger. Denne typen instrument bruker noe som kalles dopplereffekten, det vil si at lyd som kommer mot deg har en kortere bølgelengde (lysere) enn lyd som beveger seg vekk fra deg (mørkere). Det er også en type ultralyd måler som kalles «clamp-on» disse kan du feste direkte på et rør der du trenger rask og enkel måling av gjennomstrømning. Denne typen bruker også refleksjoner. Ultralydmåleren kan måle strømningen begge veier, grunnet at måleelementene både mottar og sender ultralyd. Ultralydmåleren må ha litt partikler eller bobler i mediet sitt for at ultralydbølgende skal reflekteres.

 

Coriolismåler

 

En Coriolismåler bruker noe som blir kaldt for coriolis-effekten. Den effekten vil da si at hvis strømmer gjennom et målerør som er i bevegelse, så vil rørets bevegelse bli påvirket av mediets masse og strømningshastighet. Ved å måle endringer i bevegelsen kan vi regne ut hvor stor massestrømmen gjennom røret er. Det som er så positivt med en Coriolismåler er at den har meget god målenøyaktighet og den er nesten ufølsom for endringer i trykk, viskositet og massetetthet. Coriolismåleren baserer seg på svingning, så hvilken vei den er montert har ingenting å si.

Video for å bedre forstå coriolismåleren: https://www.youtube.com/watch?v=IFYZxjIFk7A

Hvordan du måler gjennomstrømning


 

Bilderesultat for annubar
Annubar måleomformer

Når vi skal måle strømning, har vi to hovedformer, nemlig volumstrøm og massestrøm. De fleste målemetodene måler faktisk strømningen indirekte, derfor må vi (forsåvidt transmitteren) kalkulere en beregnet gjennomstrømningsverdi.

 

Volumstrøm

Å måle volumstrøm går ut på å måle gjennomstrømningen i volum per tidsenhet, og volumstrømmen kan regnes ut med to forskjellige formler: qv=V/t og qv=v*A , hvor qv=V/t er den vanligste, alt etter hvilken data vi har.

A = arealet til røret

 

Massestrøm

I mange tilfeller kan massestrøm være mer interessant en volumstrøm, enten fordi vi ønsker å måle masse, eller fordi det ikke er mulighet for å måle volumstrøm. Formelen for massestrøm går som dette: qm=ρ/t. For å kunne utføre en slik beregning trenger instrumentet informasjon om mediets massetetthet.

ρ = massetetthet (massetettheten til forskjellige medier finner du på nettet)

I noen tilfeller bruker vi instrumenter som måler volumstrøm, men presenterer måleverdien som massestrøm, som betyr at måleomformeren til instrumentet altså må regne om fra volumstrøm til massestrøm.

La oss si at et instrument måler bensinforbruket til en maskin og den viser en volumstrøm på 450 l/h. Hvor stor blir massestrømmen når massetettheten til bensin er ρ = 740 kg/m³?

I matematikken sier vi at enhetene ikke stemmer overens, grunnet at målingen er i liter, mens massetettheten er oppgitt i kubikkmeter. Vi vet at 1 kubikkmeter er lik 1000 liter og regner deretter om volumstrømmen ved å dividere med 1000:

qv = 450 l/h = 0,45 m³/h

Deretter bruker vi formelen for omregning fra volum til massestrøm:

qm = qv * ρ

qm= 0,45 m³/h * 740 kg/m³

qm = 333 kg/h

Altså, en volumstrøm på 450 liter i timen gir en massestrøm på 333 kilo i timen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hva vil det si å måle mengde og gjennomstrømning?



Her ser vi en så kalt "Flow-Transmitter" i sitt naturlige habitat. Men hva vil det si å måle strømning (flow)?

Måling av strømning er et stort fagfelt som involverer et stort antall målemetoder og fysiske prinsipper. Kort sagt kan vi si at strømningsmåling, eller mengdemåling er å måle hvor mye masse som beveger seg gjennom et visst punkt under et visst tidsrom. Vi er ikke helt sikre på akkurat hvor lenge mennesket har målt gjennomstrømning på et vis, men vi vet at romerne, egypterne og kineserne gjorde dette for flere tusen år siden.

 

Les mer i arkivet » April 2016
hits