Měření průtoku v potrubí velkých světlostí

Měření průtoku v potrubí velkých světlostí

Průtoky v potrubích o velké světlosti, od DN 150 do DN 2000, se měří zejména v chemické a hutní výrobě, energetice, vodárenství a plynárenství. U kapalin jde především o měření průtoku technologických a chladicích vod, u plynů o měření průtoku vysokotlakého zemního plynu a stlačeného vzduchu.

Jedním ze zařízení vhodných k měření průtoku v potrubí o velké světlosti jsou zásuvné turbínové průtokoměry. V článku jsou stručně zmíněny celkové náklady na realizaci měření průtoku a uveden způsob volby místa měření při použití zásuvných turbínových průtokoměrů TP-ZK a TP-ZP a jejich základní vlastnosti.

Náklady na měření

Měření velkých průtočných množství bývá nákladné. Proto je důležité zvážit účel měření a stanovit cíle, kterých má být dosaženo. Je třeba rozlišit fakturační měření průtoku drahého produktu od téhož měření tlakového vzduchu, odpadních vod apod. U technologických měření je opodstatněné dát přednost dlouhodobé reprodukovatelnosti před absolutní přesností měření.

Při výběru vhodného typu měřidla je třeba uvážit veškeré náklady spojené s jeho použitím, tj. zejména náklady na:

• pořízení měřidla,
• přípravu místa měření (redukce potrubí, příruby, popř. filtry apod.),
• projektování, montáž a uvedení měřidla do chodu,
• údržbu, kontroly a kalibrace měřidla,
• energii vynakládanou v důsledku tlakové ztráty na měřidle.

Zásuvné turbínové průtokoměry

Z hlediska celkových vynaložených nákladů a flexibility měřidla (jeho okamžité náhrady, přemístění na potrubí jiné světlosti) jsou v mnoha případech výhodné zásuvné turbínové průtokoměry. Jejich spolehlivost je ověřena mnohaletým provozem.

Konstrukce a instalace

Jako univerzální měřidla pro potrubí DN 150 až DN 2 000 jsou společností Ekotez vyráběny dva typy: zásuvný turbínový průtokoměr pro kapaliny TP-ZK a zásuvný turbínový průtokoměr pro plyny TP-ZP. Oba přístroje se zasouvají do provozního potrubí bočním vstupním hrdlem DN 50 (plyn) a DN 80 (kapalina). Jejich základní technické údaje jsou uvedeny v tab. 1.

Tab. 1. Technické parametry zásuvných turbínových průtokoměrů TP-ZK a TP-ZP

Místo pro instalaci turbínového průtokoměru je třeba vybrat tak, aby se před průtokoměrem a za ním nacházely přímé uklidňovací úseky potrubí s délkou podle tab. 2. Uklidňovací úseky potrubí mají zajistit vznik symetrického rychlostního profilu a odstranit „zkrut“ proudění, který následuje např. za dvěma ohyby potrubí v různých rovinách.

Tab. 2. Doporučené délky rovných uklidňovacích úseků potrubí před zásuvným turbínovým průtokoměrem a za ním (D – vnitřní průměr potrubí)

Obvyklá úprava potrubí pro montáž zásuvných průtokoměrů spočívá pouze v přivaření kolmého vstupního hrdla, na které se namontuje uzavírací armatura (šoupátko, kulový ventil). Armatura se uzavře. Posléze lze skrze ni kdykoliv, bez přerušení provozu potrubí, zasunout do potrubí a zvnějšku upevnit turbínkový průtokoměr (obr. 1). Stejně tak lze průtokoměr za provozu demontovat např. pro účely kontroly nebo kalibrace.

Měřicí turbínka se umísťuje do místa střední rychlosti proudění, tj. do vzdálenosti 0,12D od stěny potrubí, popř. do místa maximální rychlosti proudění, tj. do osy potrubí (u světlostí menších než DN 320).

Funkční schopnosti

Zásuvné průtokoměry TP-ZK a TP-ZP jsou dodávány s mikroprocesorovým vyhodnocovacím zařízením, v jehož programové paměti jsou uloženy algoritmy potřebné pro měření průtoku kapalin a plynů, tj.:

• přepočet maximální rychlosti proudění na střední v závislosti na hodnotě Reynoldsova čísla (pro měření v ose potrubí);

• linearizace průtokoměru: lze vložit průběh individuální kalibrační charakteristiky a tím u kapalinových průtokoměrů dojít k měření minimální rychlosti 0,25 m/s s přesností ±0,5 %;

• výpočet průtoku násobením průtočné plochy potrubí měřenou rychlostí (plocha zastavěná průtokoměrem se odpočítává);

• pro plyny je, za současného měření jejich teploty a absolutního tlaku realizována funkce přepočítače souběžně probíhá výpočet kompresibility pro zadané složení plynu, aktuální tlak a teplotu a výsledkem je průtok při vztažných hodnotách teploty a tlaku.

Vzdálenost mezi turbínovým čidlem a vyhodnocovacím zařízením může být až 1 000 m. Vyhodnocovací zařízení je vybaveno variabilním komunikačním kanálem pro přenos dat do nadřízeného počítače. Na dvouvodičovou sběrnici lze připojit až 30 vyhodnocovacích zařízení. Průtokoměry je možné použít i v prostředí s nebezpečím výbuchu SNV 2 (ExmIICT4 nebo ExibIICT4).

Průtokoměry pro kapaliny jsou kalibrovány v náhradním potrubí DN 150 na objemové (váhové) kalibrační trati v kalibrační laboratoři, průtokoměry pro plyny se cejchují v aerodynamickém tunelu (obr. 2).

5. Závěr

Zásuvné turbínové průtokoměry jsou vyráběny a provozně využívány déle než patnáct let.

Souhrnně lze říci, že žádné měřidlo nesplní všechny požadavky, které se mohou vyskytnout v jednotlivých aplikacích v chemických, energetických a hutních provozech. Při výběru měřidla je třeba využít všechny dostupné informace od výrobce i od konečného uživatele a rovněž zkušenosti s dosavadními aplikacemi. Co nejtěsnější spolupráce projektanta a popř. konečného uživatele s výrobcem průtokoměru je v zájmu obou stran.

Ing. Marie Lauerová, Ekotez, spol. s r. o., středisko Vamet