Vybrané snímače pro měření průtoku tekutiny Tomáš Konopáč

Základní pojmy Objemový průtok množství tekutiny (vyjádřeno objemem), které proteče potrubím daného průřezu za jednotku času množství tekutiny (vyjádřeno objemem), které proteče potrubím daného průřezu za jednotku času Q v = V / t Q v = S.v [m 3.s -1 ] Hmotnostní průtok množství tekutiny (vyjádřeno hmotností), které proteče potrubím daného průřezu za jednotku času množství tekutiny (vyjádřeno hmotností), které proteče potrubím daného průřezu za jednotku času Q m = m / t Q m = ρ. Q v [kg.s -1 ]

Přehled

Plovákové snímače rotametr plovák, který se pohybuje v nádobě tvaru kužele plovák, který se pohybuje v nádobě tvaru kužele princip rovnováhy sil působících na plovák princip rovnováhy sil působících na plovák poloha plováku snímána senzorem polohy poloha plováku snímána senzorem polohy Citlivé na viskozitu, často vzniká turbulentní proudění v místě za plovákem.

Plovákové snímače

Rychlostní snímače Vrtulkové snímače průtoku měření v plynu i v kapalině princip: rychlost otáčení vrtulky je úměrná průtokové rychlosti, není závislá na hustotě, tlaku a teplotě tekutiny snímání otáček vrtulky je prováděno induktivními snímači – nedochází k brždění vrtulky zjišťování směru proudění – dva induktivní snímače

Vrtulkové snímače průtoku Cylindrická sonda

Vrtulkové snímače průtoku rozsah měřené rychlosti: 0.2 – 120 m/s v plynech 0.01 – 10 m/s v kapalinách - závisí na typu vrtulky průměr 14 – 30 mm pracovní teplota do 500 °C (dle typu) materiál: hliník, korozivzdorná ocel, titan

Kalorimetrické snímače průtoku využívá dva teplotní snímače a topné tělísko žádné pohyblivé prvky princip:  první i druhý snímač měří teplotu po zahřátí topným tělískem, druhý je umístěn v tekutině  dodržován konstantní teplotní rozdíl Δt mezi oběma teplotami  s rostoucí rychlostí proudění plynu se odvádí více tepla druhého tělíska  k zajištění Δt, proud protékající topným tělískem roste, tento růst /pokles/ je vyhodnocován  na základě geometrických parametrů potrubí přepočet na průtokovou rychlost

Kalorimetrické snímače průtoku plynu

Ultrazvukové snímače průtoku  neinvazivní Dopplerův průtokoměr  vyžaduje v kapalině obsah pevných částic nebo bublinek (minimálně 100 ppm částic velikosti alespoň 100 um)  vhodný pro měření v odpadních vodách nebo znečištěných tekutinách, nikoliv destilované nebo pitné vody  Princip: - využití frekvenčního posunu (Dopplerův jev) ultrazvukového signálu (f = 1 MHz), odraženého od pevných částic nebo bublinek - změna frekvence odraženého paprsku je úměrná rychlosti proudící tekutiny

Ultrazvukové snímače průtoku

Značkovací snímače princip: do proudící tekutiny jsou aplikovány „značky“ ve formě barviva, elektrolytu, ionizační směs apod. do proudící tekutiny jsou aplikovány „značky“ ve formě barviva, elektrolytu, ionizační směs apod. měření časového intervalu průchodu značky mezi dvěma body měření časového intervalu průchodu značky mezi dvěma body

Coriolisův průtokoměr Coriolisova síla působí na tělesa pohybující se rovnoměrně přímočaře v soustavě, která se otáčí závisí na rychlosti otáčení ω, hmotnosti tělesa m, rychlosti pohybu tělesa v trubice s tekutinou proudící rychlostí v se otáčí kolem osy, Coriolisova síla je kolmá na osu otáčení a směr proudění – dochází k ohýbání trubice Coriolisova síla je úměrná hmotnostnímu průtoku

Coriolisův průtokoměr  symetricky umístěné měřící trubice 1 a 2 jsou uváděny do protisměrného kmitavého pohybu, měří se průběh kmitů v určitém místě  jestliže je okamžitý průtok roven nule, pak úseky RS1 a RS2 obou měřících trubic opisují dráhu o tvaru kruhové výseče  průtokem tekutiny oběma měřícími trubicemi jsou částice protékající větví RS 1 urychlovány různou rychlostí a výsledkem tohoto jevu je skutečnost, že na trubici jako celek působí Coriolisova síla způsobující její deformaci  obdobná síla s opačnou orientací působí na druhou měřící trubici RS2

Coriolisův průtokoměr

Zdroje Ripka,P Ďaďo,S: Senzory a převodníky,FEL