Az áramlásmérés alapjai az ipari gyakorlatban

Mielőtt az áramlásméréssel foglalkoznánk érdemes az alapkifejezésekkel tisztában lenni. Az ipari méréstechnika alatt a gyakorlatban az ipari műszaki, technológiai folyamatokban végbemenő fizikai paraméterek változásának érzékelését, mérését és regisztrálását értjük. Ezeket a fizikai paramétereket két részre lehet osztani:

A nem villamos mennyiségek mérése különböző elvű szenzorokkal történik, amik a fizikai mennyiséget átalakítják egy villamos jellé. Ezt a jelet egy mérőátalakító / távadó alakítja az iparban szabványosított – a mért értékkel arányos – analóg vagy digitális jelekké alakítja.

Áramlásmérés mértékegységek

A gyakorlatban áramlásmérés alatt értjük folyékony, gáz vagy szilárd anyagok egy adott csőszakaszon történő szállítását. Térfogatáram vagy tömegáram fizikai mennyiségekkel fejezzük ki az áramlás értékét.

Térfogatáram: egy adott közeg/anyag, egy időegység alatt, egy adott egységnyi felületen átáramló mennyisége térfogatra vetítve. SI mértékegysége: m3/perc, m3/h stb.

Tömegáram: egy adott közeg/anyag, egy időegység alatt, egy adott egységnyi felületen átáramló mennyisége tömegre vetítve. SI mértékegysége: kg/h, t/h stb.

Törvények, közegek

Az áramlásmérő eszközök kiválasztásánál alapvető fontosságú a mérni kívánt közeg. Megkülönböztethetünk összenyomható közegeket ide tartoznak a levegő és a gázok, míg a folyadékok összenyomhatatlan közegek. Ebből adódóan a rájuk vonatkozó fizikai törvényszerűségek eltérnek, de az alapvető fizikai tételek megegyeznek:

Lamináris vs. turbulens áramlás

Akár folyadékok, akár gázok áramlásáról beszélünk, fontos a pontosság és a kiválasztott áramlásmérési elv szempontjából, hogy milyen áramlásról beszélünk. Az áramlási profil a Reynolds számmal jellemezhető, ahol egy adott érték feletti szám esetén Re>2500 turbulens áramlás alakul ki. Az áramlásmérők jelentős részénél törekedni kell a lamináris áramlás biztosítására a pontos mérés érdekében. Így általában javasolt egyenes bemeneti és kimeneti szakaszok biztosítása a mérőműszer előtt után. Ez függ a mérési elvtől, de a mérőműszer gyártók mindig ajánlást tesznek az ideális körülmények biztosításához.

Legfontosabb mérőműszer jellemzők

Alapvető mérőműszer jellemző a méréstartomány, pontosság, a megismételhetőség, a mintavételi idő és az átfogási arány. Ezeken felül persze sok egyéb jellemző is fontos, méret, anyag, védettség, villamos kimenetek, tápellátás, szabványmegfelelőségek stb.

Áramlásmérők fajtái

Az ipari áramlásmérők (industrial flow meters) alapvetően három működési elvre oszthatók, az áramlási sebességet mérő térfogatáram mérési elvű áramlásmérők, a térfogatkiszorítás elvén mérő műszerek és a tömegáram mérési elv. A térfogatkiszorításos mérők közé tartoznak a mechanikus dugattyús, forgólapátos, oválkerekes műszerek, amik kompakt kivitelben kerülnek a piacra, nagy pontosság jellemző rájuk, viszont a mechanikai igénybevételt kevésbé tolerálják, a szennyeződések hatására leakadás, idővel kopás jelentkezik.

- Áramlási mérési elvű műszerek

- Tömegáram mérési elvű műszerek

A beépítési pont meghatározása

Az áramlásmérőknél a beépítési pont kritikus az említett lamináris áramlás biztosítása szempontjából. Máshogy viselkednek a folyadékok, a levegő és a nyomás alatt lévő levegő vagy gázok áramlástani szempontból. Viszont az elmondható, hogy a csőgeometria és az áramlásba belógó tárgyak befolyásolják leginkább a pontosságot. Az áramlásmérő bemeneti és kimeneti egyenes csőszakaszának hossza különbözik egy bővülés vagy egy térben eltérő síkú 2x90° könyök esetén. Általában az átmérőtől függően adják meg a szakaszok méretét. Általános például klímatechnikai alkalmazásoknál az előtte 5xD utána 2xD vagy például sűrített levegős alkalmazásoknál 20xD és 5xD. Amennyiben minimálisra csökkennek az egyenes szakaszok a mérőműszer szenzor elhelyezkedésétől függően jelentős eltérést mutathat a valósághoz képest.

Áramlásmérő kiválasztási szempontok

Az optimális mérőeszköz kiválasztása a fentieken kívül még megannyi paramétertől függhet. Az adott mérési feladat méréstechnikai megoldása mellett, gépészeti és villamos integrálhatósági kérdéseket is felvet.

Mi az ipari méréstechnika?

A műszaki folyamatokban végbemenő folyamatok fizikai mennyiségek változásainak érzékelése, mérése, továbbítása, regisztrálása.

Lamináris vagy turbulens áramlás az ideális a méréshez?

Az optimális áramlásmérés lamináris áramlás mellett biztosított, a turbulens áramlás – persze mérési elvtől függően – meghamisítja a mérést.

Hány főbb csoportba sorolhatók az áramlásmérők?

Az áramlásmérőket mérési elvük alapján 3 fő csoportba oszthatjuk: légsebességmérő (térfogatáram), térfogatkiszorításos és tömegáram mérési elvek.