Plováčkové průtokoměry
Pro jednoduché a finančně nenáročné měření průtoku plynů nebo kapalin bez zdroje napájení
Skleněné a kovové plováčkové průtokoměry pro měření malých množství <DN15 / ½" a provozní přístroje až do DN150 / 6"
Na přání mezní spínače, 4...20mA, HART,®FOUNDATION™ Fieldbus, Profibus-PA
Mezinárodní schválení pro nebezpečné prostory a aplikace související s bezpečností se SIL 2
Kdy se používají plováčkové průtokoměry?
Plováčkové průtokoměry, rovněž známé jako rotametry, jsou přístroje běžně používané pro měření objemového průtoku vodivých i nevodivých kapalin a plynů. Tyto přístroje se vyznačují jednoduchým, ale účinným mechanickým funkčním principem, který v podstatě nevyžaduje žádné napájení.
Měření průtoku plováčkovými průtokoměry je nejrozšířenějším a nejvhodnějším řešením zejména pro měření malých průtoků čistých kapalin nebo plynů v aplikacích, kde není kladen důraz na velkou absolutní přesnost, ale na hospodárnost a kompaktní instalaci. Firma KROHNE vyvíjí a vyrábí plováčkové průtokoměry od roku 1921.
Plováčkový průtokoměr pro kapaliny a plyny
- Modulární provedení: od mechanického ukazatele po výstupy 4…20 mA/HART®7, FF, Profibus-PA a počítadlo
- Libovolná montážní poloha: svisle zdola nahoru nebo shora dolů, vodorovně
- Příruby: DN15…150 / ½……6"; také NPT, G, hygienické připojení atd.
- -196…+400°C; max. 1000 barg
Plováčkový průtokoměr pro kapaliny a plyny
- S mechanickým nebo elektronickým sloupcovým ukazatelem (4…20 mA/HART®)
- Příruby: DN15…25 / ½…1"; také závit NPT, G, hygienické připojení atd.
- -40…+200°C; max. 145 barg
Plováčkový průtokoměr pro měření průtoku kapalin a plynů za náročných podmínek
- S mechanickým nebo elektronickým ukazatelem (4…20 mA/HART®)
- Robustní provedení z korozivzdorné nebo legované oceli
- Závit: G¼, ¼ NPT; jiné na požádání
- -40…+150°C; max. 220 barg
Plováčkový průtokoměr pro malé průtoky kapalin a plynů
- Kompaktní mechanický ukazatel, na přání výstup 4…20 mA/HART®7, spínače min./max. a jehlový ventil
- Robustní provedení z korozivzdorné nebo legované oceli
- Závit: G¼, ¼ NPT atd.
- -40…+200°C, max. 220 barg
Plováčkový průtokoměr pro malé průtoky plynů a kapalin a měření průtoku vzorků
- Skleněná měřicí trubice s analogovou stupnicí, ventilem a spínači
- Pro malé průtoky od 0,04 l/h nebo 0,1 GPH
- Závitové připojení G a NPT, jiné na požádání
- -5…+100°C; max. 10 barg
Plováčkový průtokoměr pro základní aplikace
- Se skleněným kónusem, mezními spínači min./max. a výstupem 4…20 mA
- Nízká tlaková ztráta pro měření plynů
- Příruby: DN15…50 / ½…2"; také závit NPT, G, hygienická připojení atd.
- -20…+100°C; max. 10 barg
Plováčkový průtokoměr pro měření plynů za nízkého tlaku
- Skleněná měřicí trubice se snadno čitelnou stupnicí
- Pro přívodní potrubí plynu do pecí, měření ochranných plynů nebo topné soustavy
- Příruby: DN15…40 / ½…1½"; také závitové připojení NPT, G, hadicové násadce
- -20…+100°C; max. 1 psig
Plováčkový průtokoměr pro malé průtoky kapalin a plynů
- Kompaktní průtokoměr se skleněnou trubicí, snadno čitelnou stupnicí a ventilem
- Pro průtoky: ≥2,5 l/h
- Závit: G⅛; jiné na požádání
- -5…+100°C; max. 4 barg
Plováčkový průtokoměr pro malé průtoky kapalin a plynů
- Skleněná měřicí trubice se snadno čitelnou stupnicí, spínače minima/maxima
- Robustní ocelové pouzdro pro zvýšení bezpečnosti provozu
- Příruby: DN15…50 / ½…2", max. PN40 / ASME Cl 300
- -20…+100°C / -4…+212°F
Jak fungují plováčkové průtokoměry?
Konstrukce a princip měření
Plováčkový průtokoměr – rovněž označovaný jako rotametr – je tvořen svislou kónickou měřicí trubicí, která se rozšiřuje směrem nahoru. Tato trubice obsahuje speciálně tvarovaný plováček, který se v ní může volně pohybovat nahoru a dolů. V dané výšce se mezi plováčkem a kónickou trubicí vytvoří definovaná prstencová mezera, jejíž velikost se mění v závislosti na poloze plováčku.
Pokud žádné médium neproudí, plováček se díky tíze nachází na dně měřicí trubice. Jakmile začne měřicí trubicí proudit zdola nahoru měřené médium, plováček se nadzvedne. Poloha plováčku se ustaví tak, aby byla tíhová síla (G) plováčku v rovnováze se silou vztlakovou (A) a silou (S) vznikající obtékáním plováčku měřenou tekutinou.
Toto jsou základní tři síly působící na plováček:
Vztlaková síla A, která závisí na hustotě média a objemu plováčku a je konstantní (při konstantní hustotě).
Tíhová síla G, která závisí na hmotnosti plováčku. Plováčky se například vyrábějí z korozivzdorné oceli, hliníku, titanu nebo tvrdé gumy.
Síla S vznikající obtékáním závisí na tvaru plováčku, rychlosti proudění v prstencové mezeře a na hustotě a viskozitě média.
Čím výše se plováček zvedne, tím větší je prstencová mezera, a tím i plocha průřezu, kterou může médium proudit. To způsobí snižování rychlosti proudění a síly vznikající obtékáním, dokud se nedosáhne nového rovnovážného stavu. Výška plováčku je proto přímo úměrná objemovému průtoku.
Zobrazení objemového průtoku
U skleněných kónusů lze hodnotu průtoku odečítat přímo ze stupnice ve výši hrany pro odečet polohy plováčku. V případě kovových kónusů, kde plováček není viditelný, je zobrazení zajištěno pomocí magnetické vazby. Magnet v plováčku přenáší jeho polohu na spojovací magnet, který převádí lineární pohyb na rotační pohyb ručičky, která ukazuje průtok na stupnici.
Elektronické zpracování
U některých variant se výška plováku zjišťuje pomocí magnetorezistorů a zpracovává se elektronicky. To umožňuje větší přesnost a všestrannost použití průtokoměrů, zejména v automatizovaných systémech.
Jaké konkrétní výhody má měření plováčkovými průtokoměry?
Kromě hospodárného měření se plováčkové průtokoměry (VA) vyznačují především svou spolehlivostí. Při extrémně vysokých tlacích až 1000 barů / 14504 psi nebo při extrémně nízkých tlacích v řádu několika milibarů a velmi malých průtocích jsou plováčkové průtokoměry často jedinou možností, jak za těchto podmínek změřit průtok, protože již nelze použít jiné technologie měření průtoku. Plováčkové průtokoměry jsou rovněž vhodné pro měření médií za vysokých nebo kryogenních teplot. Průtokoměr H250 M40 firmy KROHNE může být navržen pro měření v rozsahu teplot od -192°C do +400°C / od -313,6°F do +752°F. Uzavřená měřicí trubice celokovových plováčkových průtokoměrů zajišťuje spolehlivé měření bez potenciálních netěsností.
Jaká jsou omezení plováčkových průtokoměrů?
Plováčkové průtokoměry (VA) neboli rotametry jsou finančně nenáročnou a dlouhodobě stabilní technologií pro měření průtoku, ale nenabízejí tak vysokou absolutní přesnost jako ultrazvukové nebo Coriolisovy hmotnostní průtokoměry. Měření u nich závisí na viskozitě, hustotě, tlaku a teplotě média, a proto jsou vyžadovány stabilní provozní podmínky. Jsou vhodné zejména pro čistá média, zatímco pro média s vysokým obsahem pevných látek se příliš nehodí. Kromě toho jsou tyto přístroje omezeny svou jmenovitou světlostí, ačkoli firma KROHNE dokáže vyrobit plováčkové průtokoměry až do DN150.
Jaké jsou typické aplikace průtokoměrů s plováčky?
Plováčkové průtokoměry značky KROHNE lze použít pro měření průtoku plynů, např. inertních plynů, průtoků vzorků, nízkotlakých plynů nebo technických plynů, jako je vzduch, zemní plyn nebo vodík, a také pro měření objemového průtoku vodivých i nevodivých kapalin – od vody po uhlovodíky, jako je mazací olej, benzín, kyseliny, alkalické roztoky nebo roztoky amoniaku.
Nejběžnější aplikace jsou následující
Měření malých množství chemikálií, přísad, alkalických roztoků nebo kyselin, např. minerálních kyselin a peroxidu vodíku
Měření objemového průtoku kapalných uhlovodíků, např. benzenu, mazacího oleje
Inertizace dusíkem
Kontrola průtoku vzorků pro procesní analyzátory
Kontrola průtoku ucpávkových plynů a ochranných tekutin pro těsnicí prvky
Vstřikování inhibitorů koroze a tvorby kotelního kamene
Spojité dávkování proplachovacích médií pro měřicí zařízení
Měření průtoku plynů (např. vodíku) pro průmyslové pece a termické procesy
Odběr vody, kondenzátu, demineralizované nebo provozní vody
Měření vzduchu, oxidu uhličitého a jiných technických plynů
Mohou být plováčkové průtokoměry používány i v prostorech s nebezpečím výbuchu?
Plováčkové průtokoměry H250 M40, H250 M8, DK32/34 a DK37 M8, spolu se skleněnými modely DK46/47/48/800 a VA40 představují ucelené portfolio pro univerzální koncepci firmy KROHNE pro prostory s nebezpečím výbuchu prachu a plynů. Díky typům ochrany jiskrová bezpečnost, pevný závěr a ochrana proti vznícení se přístroje přizpůsobí různým regionálním strategiím ochrany proti výbuchu.
Průtokoměry mají schválení ATEX a IECEx, schválení FM/QPS pro USA a Kanadu a certifikaci NEPSI pro Čínu. Rovněž mají certifikaci podle řady národních předpisů, např. INMETRO pro Brazílii, KCS pro Koreu nebo CCOE/PESO pro Indii. Díky tomu jsou tyto měřicí přístroje ideální pro společnosti s výrobními závody v různých zemích nebo pro výrobce strojů a zařízení, kteří potřebují splnit místní požadavky na ochranu proti výbuchu.
Mohou být plováčkové průtokoměry používány i v aplikacích se SIL?
Firma KROHNE nabízí pro celé své portfolio plovákových (VA) průtokoměrů varianty vhodné pro SIL 2 s mezními spínači NAMUR pro režim s nízkým vyžádáním. To platí pro celokovové přístroje, např. H250 M40, malé plováčkové průtokoměry DK32, DK34 a DK37 i pro přístroje se skleněným kónusem. Skleněné průtokoměry VA40 pro jednoduché průmyslové aplikace i malé plováčkové průtokoměry DK46, DK47, DK48 a DK800 se dodávají v provedení vhodném pro SIL 2 pro použití v Bezpečnostních přístrojových systémech (SIS).
Mohou se plováčkové průtokoměry používat i v hygienických aplikacích?
Firma KROHNE nabízí průtokoměry VA40 a H250F M40 v hygienickém provedení pro použití v potravinářském a farmaceutickém průmyslu. Materiály odpovídající požadavkům FDA, EC1935 a GB4806 splňují přísné hygienické nároky a příslušné předpisy. Konstrukce bez mrtvých prostorů a stagnačních zón, stejně jako mořený a volitelně i elektrolyticky leštěný povrch smáčených částí s drsností povrchu Ra <0,8 µm znesnadňují tvorbu usazenin a umožňují velmi účinné čištění. Vynikající parametry průtokoměru H250F M40 se využívají ve farmaceutickém průmyslu, např. v zařízeních na ultračistou vodu, a v potravinářském průmyslu při měření smetany.
Jaké měřicí rozsahy nabízejí plováčkové průtokoměry firmy KROHNE pro provozní aplikace?
Vzhledem k technologii je typické měřicí rozpětí plováčkových průtokoměrů 10:1. Na přání může být měřicí rozpětí průtokoměru H250 M40 rozšířeno na 100:1 - což je v této kategorii měřicích přístrojů světový unikát. Pro měření velmi malých množství tak není nutné používat další měřicí přístroj.
Jak se plováčkové průtokoměry instalují?
Průtokoměry s plováčky (rotametry) musejí být obvykle instalovány ve svislé poloze v potrubí, ve kterém měřené médium proudí zdola nahoru, aby bylo zajištěno stabilní měření. Kromě toho nabízí firma KROHNE unikátní verze plováčkového průtokoměru H250 M40, které lze použít i pro potrubí s prouděním ve vodorovném směru nebo shora dolů, což přináší maximální flexibilitu při projektování.
Potřebují plováčkové průtokoměry přímé úseky před a za přístrojem?
Při používání plováčkových průtokoměrů nejsou kvůli přesnosti přímé vstupní a výstupní úseky vyžadovány, ale mohou omezit nestabilní zobrazení průtoku způsobené kolísáním průtoku a prodloužit životnost díky menšímu mechanickému opotřebení. To platí zejména pro přístroje světlostí ≥DN50 / 2", pro které se doporučují vstupní/výstupní úseky 5D/3D.
Jak se plováčkové průtokoměry firmy KROHNE vyrábějí a jaké se přitom používají materiály?
Firma KROHNE nabízí plováčkové průtokoměry v řadě různých provedení a pro rozmanité měřicí rozsahy. Patří mezi ně robustní průtokoměry odolné proti rozbití a rázům s měřicí trubicí a plováčkem z korozivzdorné oceli nebo speciálních materiálů, jakož i modely se skleněným měřicím kónusem.
Celokovové průtokoměry a průtokoměry pro malá množství
Celokovové průtokoměry jsou speciálně navrženy pro měření průtoku kapalin a plynů v náročných provozních a okolních podmínkách. Jejich robustní konstrukce odolná proti mechanickému namáhání umožňuje jednoduchou a rentabilní integraci do různých měřicích zařízení, například procesních analyzátorů, bez potřeby vstupních a výstupních úseků.
Průtokoměr H250 M40 firmy KROHNE je celokovový plováčkový průtokoměr, který může být na přání vyroben z řady speciálních materiálů v závislosti na tom, jaké médium se má měřit. Aby byla zajištěna odolnost přístroje i při kontaktu s chemicky agresivními médii, může být vyroben ze speciálních materiálů, jako je Hastelloy,®titan, Monel,®6Mo, Inconel® atd. Pro měření agresivních kyselin a louhů je H250C M40 k dispozici také s plastovou výstelkou z polytetrafluorethylenu (PTFE). Firma KROHNE nabízí pro H250 M40 také speciální kryty ukazatele z korozivzdorné oceli, které odolávají i působení solné mlhy a kontaminovaných kapalin.
Skleněné plováčkové průtokoměry a průtokoměry pro malá množství
Skleněné plováčkové průtokoměry jsou vhodné zejména pro měření velmi malých množství inertních plynů a průtoku odebíraných vzorků až do tlaku 10 barg / 145 psig. Průtokoměry pro měření médií určených k proplachování nabízejí přímou viditelnost média, a tedy okamžitý odečet hodnoty průtoku. Firma KROHNE rovněž dodává skleněné průtokoměry VA40 a VA45 pro měření v procesních aplikacích.
Jaké možnosti regulace a komunikace mají plováčkové průtokoměry firmy KROHNE?
Plováčkové průtokoměry firmy KROHNE nabízejí širokou škálu dalších volitelných doplňků, které významně rozšiřují jejich použití a funkčnost. Za zmínku stojí zejména nabídka v oblasti regulačních ventilů a mezních spínačů, jakož i analogových a digitálních výstupů signálu.
Regulační ventily
Firma KROHNE nabízí plováčkové průtokoměry s integrovanými regulačními ventily, které umožňují přesné nastavení objemového průtoku. Tyto ventily jsou užitečné zejména v aplikacích, kde je třeba udržovat konstantní tlak, aby byl zajištěn stálý průtok. Tyto regulační ventily jsou k dispozici v různých verzích, aby splňovaly specifické požadavky jednotlivých aplikací.
Mezní spínače
Kromě regulačních ventilů mohou být plováčkové průtokoměry firmy KROHNE vybaveny také mezními spínači. Zajišťují sledování určitých mezních hodnot průtoku a spouštějí signál, pokud byly tyto hodnoty překročeny nebo pokud jich naopak nebylo dosaženo. To je důležité zejména u aplikací, kde je vyžadováno přesné měření a regulace průtoku pro zajištění bezpečnosti a účinnosti procesů.
Výstupy signálu
Přestože plováčkové průtokoměry pracují v podstatě jako čistě mechanické přístroje (rotametry) bez napájení, nabízí firma KROHNE také řadu verzí s elektronickým ukazatelem ve formě sloupcového grafu, s analogovým nebo dokonce digitálním výstupem.
Plováčkový průtokoměr H250 M40 lze například použít jako mechanický přístroj bez pomocného napájení pro místní zobrazení průtoku i jako elektronický přístroj, který lze integrovat do systémů prostřednictvím různých variant výstupních signálů - 4-20 mA plus HART nebo Fieldbus a Profibus. Inteligentní modularita průtokoměru H250 M40 umožňuje funkční modernizaci stávajících zařízení v provozu prostřednictvím dodatečné montáže nebo výměny komunikačních modulů bez přerušení procesu.
Jaké varianty diagnostiky nabízejí plováčkové průtokoměry?
Nejmodernější plováčkové průtokoměry s elektronickým modulem mohou nyní využívat také diagnostiku, např. kontrolu funkce, záznam chyb a výstrahy pro rozpoznání a hlášení problémů. Proto jsou plováčkové průtokoměry KROHNE H250 M40 standardně vybaveny technologií pro Continuous Float Monitoring (spojité sledování plováčku, CFM), která umožňuje spolehlivou diagnostiku a optimalizaci procesu v celém měřicím rozsahu. Tato diagnostika obsahuje následující funkce
Zablokování plováčku nečistotami nebo tlakovými rázy.
Kompresní vibrace plováčku při měření plynů, které mohou nepříznivě ovlivnit přesnost.
Pulzující průtok při měření kapalin, způsobený např. pístovými čerpadly.
Chybná montáž plováčku po údržbě.
Vnější rušivá stejnosměrná magnetická pole, která mohou způsobit chyby měření.
Diagnostické funkce jsou klasifikovány podle normy NAMUR NE107, od čistě informativních až po závady přístroje s výstupním chybovým signálem, aby bylo možné přijmout vhodná nápravná opatření. Přispívají tak k prodloužení životnosti průtokoměru a zvýšení spolehlivosti procesu.