Ultrazvukový průtokoměr DUK pro teplotně kompenzovaná měření

Průtok nevodivých médií ve farmaceutickém nebo potravinářském průmyslu či při úpravě vody se často měří ultrazvukovými průtokoměry. Požadavkem v těchto úlohách bývá rychlá odezva a snadná rekalibrace, jinak může dojít k nesprávnému dávkování nebo měření nemá dostatečnou opakovatelnost. Řešením je bezúdržbový ultrazvukový průtokoměr DUK s nově vyvinutou kompaktní elektronikou C3T0 od společnosti KOBOLD Messring GmbH. Vzhledem k rozsáhlým možnostem programování na místě je průtokoměr DUK univerzálně použitelný v různých odvětvích a pro různá média.

Průtokoměry řady DUK (obr. 1) se dříve využívaly k měření vody a médií podobných vodě o viskozitě do 3 mm²/s. Nyní, po doplnění o elektronickou jednotku C3T0 a začlenění dalších parametrů měřených médií, je možné osvědčené snímače DUK používat pro měření objemového průtoku téměř všech homogenních a newtonovských kapalin, např. demineralizované vody, směsí vody a glykolu s různými poměry mísení, olejů (potravinářských i technických) nebo alifatických uhlovodíků, jako je etanol. Média mohou mít viskozitu do 68 mm²/s. Při nastavení měření se do jednotky C3T0 z počítače naimportuje soubor s daty specifickými pro dané médium. Související software Mediator Tool, v němž jsou předem určené parametry pro měření různých médií, je zdarma. Je zapotřebí jen kabel s rozhraním CofiCom: na straně počítače se zapojuje do rozhraní USB, na straně C3T0 do konektoru M12. Na přání zákazníka lze snímač nastavit a zkalibrovat již ve výrobě.

Snímače DUK pracují na principu měření rozdílu doby průchodu ultrazvukové vlny kapalinou po směru a proti směru proudění (obr. 2). Dva senzory, namontované v potrubí šikmo proti sobě, mají současně funkci vysílače a přijímače ultrazvukových signálů. Je-li průtok nulový, doba průchodu obou signálů je identická. Když médium proudí, doba průchodu proti směru toku je delší než doba průchodu signálu ve směru toku. Rozdíl doby průchodu určený elektronickou řídicí jednotkou je úměrný objemovému průtoku.

Na rychlost zvuku v médiu má ovšem vliv, kromě druhu a viskozity média, také jeho teplota. Pro zvýšení přesnosti měření je proto aktuální teplota média měřena senzorem teploty integrovaném v průtokoměru a její vliv je při výpočtu objemového průtoku v jednotce C3T0 v převodníku kompenzován.

Přesnost měření průtoku je u průtokoměrů DUK 0,7 % z aktuální měřené hodnoty plus 0,7 % z rozsahu (pro média do 10 mm²/s), opakovatelnost ±0,1 % z rozsahu.

Bez opotřebení a univerzálně použitelné

Ultrazvukové průtokoměry v mnoha měřicích úlohách konkurují lopatkovým, šroubovým nebo oválovým průtokoměrům. Ve srovnání s nimi však mají některé přednosti. „Ultrazvukové průtokoměry nemají pohyblivé části, jako jsou např. oběžná kola, a proto nepodléhají opotřebení. Osvědčily se pro měření průtoku různých médií. „Díky flexibilním možnostem instalace se používají v různých průmyslových odvětvích,“ vysvětluje Raza Ali Agha, sales manager ve společnosti KOBOLD Messring GmbH. Další velkou výhodou je malá tlaková ztráta (u průtokoměru DUK do 15 kPa).

Volbu vhodného průtokoměru ovlivňuje jmenovitý průměr připojovacího potrubí, orien­tace průtokoměru při instalaci a specifické požadavky měřicí úlohy. Průtokoměr je možné montovat na vodorovné, šikmé i svislé potrubí, u horizontální montáže může být elektronický převodník nahoře nebo dole. Uklidňovací délka před průtokoměrem a za ním je desetinásobek jmenovitého průměru. Zejména při úlohách dávkování nabízejí měřicí přístroje možnost měření mezihodnot pro dokumentaci celkového množství dávkovaného média: k dispozici je měření proteklého množství s vynulováním čítače po odměření naprogramované dávky i měření celkového proteklého množství.

Univerzální průtokoměry DUK s dobou odezvy t₉₀ kratší než 1 s jsou vhodné pro téměř každou měřicí úlohu a rozhraní IO-Link, jež je součástí elektronické jednotky C3T0, usnadňuje jejich integraci do řídicího systému. Měření je možné nastavit lokálně, v několika krocích v menu na klávesách rychlé volby (tzv. hotkeys).

Cenná zpětná vazba od zákazníků

Firma Kobold během návrhu koncepce průtokoměru použila informace a zkušenosti svých zákazníků z různých průmyslových odvětví jako základ pro vývoj flexibilního a spolehlivého univerzálního průtokoměru určeného speciálně pro nevodivá média. Rozšířením DUK o elektronickou jednotku C3T0 vznikl snímač vhodný pro téměř každou měřicí úlohu. Zároveň jsou měřicí zařízení připravena pro změnu měřeného média a provozních podmínek: stačí jednoduše změnit parametry nahráním odpovídajícího souboru z počítače.

Použití v extrémních podmínkách

Kromě úloh, kde je třeba měřit průtok i teplotu média, jsou průtokoměry DUK zvláště vhodné pro měření v potrubí malého jmenovitého průměru. DUK pokrývá velký měřicí rozsah pro měření objemového průtoku (v závislosti na jmenovitém průměru; pro velikost 1/2" je to 0,08 až 20 l/min, pro velikost 3" je rozsah 2,5 až 630 l/min) a jeho měřicí poměr je až 1 : 250.

Průtokoměry mají dva individuálně konfigurovatelné výstupy, které v závislosti na uživatelském nastavení fungují např. jako pulzní, alarmový nebo analogový výstup. To usnadňuje integraci do různých měřicích řetězců.

Barevný displej je možné digitálně otáčet v krocích po 90°, takže při změně umístění není třeba použít jinou variantu průtokoměru – orientaci displeje je možné přizpůsobit montážní poloze.

Proces dávkování lze spustit a zastavit jak lokálně na displeji, tak prostřednictvím externího řídicího vstupu. Požadované množství se nastavuje na místě tlačítky. Zejména v citlivých procesech, jako je potahování tablet, jsou přesně odměřené objemy a krátké doby odezvy nepostradatelné.

Snímač je použitelný pro média o teplotě –20 až +90 °C a tlaku do 1,6 MPa. Tělo může být z mosazi nebo korozivzdorné oceli, senzory jsou chráněny plastem PEEK a těsnění je pryžové, NBR nebo FKM (volitelně EPDM). Krytí je IP65.

Základní stavební kámen pro každý projekt měření průtoku

Flexibilita řady DUK se odráží v uživatelském prostředí a rozsahu funkcí. Téměř všechna nastavení lze pohodlně navolit na displeji čtyřmi optickými tlačítky. Tlačítkům je možné přiřadit funkce jako měření teploty, zobrazení dílčího množství nebo maximálního průtoku, takže není nutné neustále procházet několika ovládacími úrovněmi v menu. Tlačítka lze obsluhovat i v ochranných rukavicích. Víceřádkový displej nabízí lepší přehled než srovnatelné přístroje s jednořádkovým displejem a kromě naměřené hodnoty zobrazuje odpovídající fyzikální jednotku nebo další doplňující informace. Srozumitelnost je dále umocněna vícebarevným displejem: např. při dosažení určitého průtoku se změní jeho barva. To umožňuje uživateli již z dálky vidět, kdy bylo nadávkováno určité množství nebo překročena mezní hodnota.

(KOBOLD Czech Republic)

Obr. 1. Ultrazvukový průtokoměr DUK od firmy Kobold

Obr. 2. Princip činnosti ultrazvukového průtokoměru