Przepływomierze rotametryczne
Tani i prosty pomiar przepływu gazów i cieczy przepływomierzem rotametrycznym bez zasilania
Rotametry metalowe i szklane dla mediów czyszczących do zastosowań o niskim przepływie DN15 / ½” oraz mierniki procesowe do DN150 / 6”
Opcjonalne przełączniki, 4...20mA, HART®, FOUNDATION™ Fieldbus, Profibus-PA
Zatwierdzone na całym świecie do użytku w obszarach niebezpiecznych i odpowiednie do zastosowań związanych z bezpieczeństwem SIL 2
Kiedy stosuje się przepływomierze rotametryczne?
Przepływomierze rotametryczne rotametry, są szeroko stosowanymi przyrządami do pomiaru objętościowego natężenia przepływu cieczy i gazów przewodzących i nieprzewodzących. Urządzenia te charakteryzują się prostą, ale skuteczną mechaniczną zasadą działania, która właściwie nie wymaga dodatkowego zasilania.
Rotametryczna technologia pomiaru przepływu jest najczęściej stosowanym i najodpowiedniejszym rozwiązaniem do pomiaru małych natężeń przepływu czystych cieczy lub gazów, gdzie nacisk nie jest kładziony na najwyższą dokładność bezwzględną, ale na opłacalność i kompaktowy montaż. Od 1921 roku firma KROHNE projektuje i produkuje przepływomierze rotametryczne.
Przepływomierz rotametryczny dla cieczy i gazów
- Modułowa konstrukcja: od mechanicznego wskaźnika do 4…20 mA/HART®7, FF, Profibus-PA i sumatora
- Dowolna pozycja montażowa: pozioma, pionowa, w rurze opadającej
- Kołnierze: DN15…150 / ½…6"; także NPT, G, przyłącza higieniczne itp.
- -196…+400°C / -320…+752°F; max. 1000 barg / 14500 psig
Przepływomierz rotametryczny dla cieczy i gazów
- Meachniczny z elektronicznym bargrafem (4…20 mA/HART®)
- Kołnierze: DN15…25 / ½…1"; także NPT, G, przyłącza higieniczne itp.
- -40…+200°C / +392°F; max. 145 barg / 2102 psig
Przepływomierz rotametryczny dla zaawansowanych małych przepływów cieczy i gazów
- Mechaniczny lub ze wskaźnikiem elektronicznym (4…20 mA/HART®)
- Solidna metalowa konstrukcja: stal nierdzewna lub stop
- Gwint: G¼, ¼ NPT; i inne
- -40…+150°C / +302°F; max. 220 barg / 3190 psig
Przepływomierz rotametryczny dla małych przepływów cieczy i gazów
- Kompaktowy wskaźnik mechaniczny, opcjonalnie 4…20 mA/HART®7, łączniki krańcowe MIN/MAX i zawór igłowy
- Solidna metalowa konstrukcja: stal nierdzewna lub stop
- Gwint: G¼, ¼ NPT, itp.
- -40…+200°C / +392°F, max. 220 barg / 3190 psig
Przepływomierz rotametryczny dla niskich wartości przepływu gazu lub cieczy i próbkującego monitorowania przepływu
- Szklany stożek i analogowa skala, zawór i łączniki krańcowe
- Dla małych przepływów ≥0,04 l/h lub ≥0,1 GPH
- Gwinty G oraz NPT, inne na życzenie
- -5…+100°C / +23…+212°F; max. 10 barg / 145 psig
Przepływomierz rotametryczny dla podstawowych aplikacji
- Ze szklanym stożkiem, łącznikami krańcowymi MIN/MAX oraz 4…20 mA
- Mały spadek ciśnienia w aplikacjach z gazem
- Kołnierze: DN15…50 / ½…2"; także NPT, G, przyłącza higieniczne itp.
- -20…+100°C / -4…+212°F; max. 10 barg / 145 psig
Przepływomierz rotametryczny dla gazu pod niskim ciśnieniem
- Szklany stożek i skala
- Stosowany w gazowych liniach zasilających pieców, w pomiarze gazów ochronnych lub w systemach grzewczych
- Kołnierze: DN15…40 / ½…1½"; także NPT, G, przyłącze węża
- -20…+100°C / -4…+212°F; max. 1 barg / 14,5 psig
Przepływomierz rotametryczny dla małych przepływów cieczy i gazów
- Kompaktowe urządzenie ze szklanym stożkiem i skalą oraz zaworem
- Dla przepływu ≥2,5≥l/h lub 0,01 GPH
- Gwint: G⅛; inne na życzenie
- -5…+100°C / +23…+212°F; max. 4 barg / 58 psig
Przepływomierz rotametryczny dla małych przepływów cieczy i gazów
- Szklany stożek i skala, łączniki krańcowe MIN/MAX
- Wzmocniona obudowa ze stali - wyższe bezpieczeństwo procesu
- Kołnierze: DN15…50 / ½…2", max. PN40 / ASME Cl 300
- -20…+100°C / -4…+212°F
Jak działają przepływomierze rotametryczne?
Konstrukcja i zasada działania
Przepływomierz rotametr – składa się z pionowego, zwężającego się stożka pomiarowego z szerszym końcem u góry. W stożku pomiarowym znajduje się specjalnie ukształtowany pływak, który może swobodnie poruszać się w górę i w dół. Pływak tworzy określoną pierścieniową szczelinę ze stożkiem pomiarowym, której rozmiar zmienia się w zależności od położenia pływaka.
W przypadku braku przepływu pływak znajduje się na dolnym końcu stożka pomiarowego - pod wpływem siły ciężkości. Gdy medium płynie przez stożek od dołu do góry, pływak zostaje podniesiony. Położenie pływaka reguluje się w taki sposób, aby siła ciężkości (G) działająca na pływak była utrzymywana w równowadze przez siłę wyporu (A) i opór (S).
Na pływak działają zasadniczo trzy siły:
Siła wyporu A, która zależy od gęstości ośrodka i objętości pływaka i jest stała (przy stałej gęstości).
Siła ciężkości G, która zależy od masy pływaka. Pływaki wykonane są na przykład ze stali nierdzewnej, aluminium, tytanu lub twardej gumy.
Siła oporu S zależy od kształtu pływaka, prędkości przepływu w szczelinie pierścieniowej oraz gęstości i lepkości medium.
Im wyżej pływak się podnosi, tym większa jest szczelina pierścieniowa, a tym samym pole przekroju poprzecznego, przez które może przepływać medium. Prowadzi to do zmniejszenia prędkości przepływu i siły oporu, aż do osiągnięcia nowego stanu równowagi. Wysokość położenia pływaka jest zatem bezpośrednią miarą objętościowego natężenia przepływu.
Wyświetlanie natężenia przepływu
W przypadku stożków szklanych wartość przepływu można odczytać bezpośrednio ze skali na poziomie linii pływaka. W przypadku stożków metalowych, gdzie pływak nie jest widoczny, wyświetlanie odbywa się poprzez sprzęg magnetyczny. Magnes w pływaku przekazuje swoje położenie magnesowi sprzęgającemu, który przekształca ruch liniowy w ruch obrotowy wskazówki na skali natężenia przepływu.
Przetwarzanie elektroniczne
W niektórych wariantach wysokość położenia pływaka jest wykrywana przez czujniki pola magnetycznego i przetwarzana elektronicznie. Umożliwia to bardziej precyzyjne i wszechstronne zastosowanie przepływomierzy, zwłaszcza w układach zautomatyzowanych.
Jakie są szczególne zalety przepływomierzy rotametrycznych?
Oprócz opłacalności pomiarów, przepływomierze rotametryczne (VA) charakteryzują się przede wszystkim wytrzymałością. Przy ekstremalnie wysokich ciśnieniach do 1000 barów / 14504 psi oraz przy ekstremalnie niskich ciśnieniach rzędu kilku milibarów i wyjątkowo niskich natężeniach przepływu, rotametry są często jedyną opcją pomiaru przepływu - w takich warunkach nie można już stosować innych technologii przepływu. Ponadto przepływomierze roametryczne nadają się do stosowania przy wysokich temperaturach mediów lub w warunkach procesów kriogenicznych. Na przykład model H250 M40 firmy KROHNE można zaprojektować dla zakresu temperatur od -192°C do +400°C / -313,6°F do +752°F. Zamknięta konstrukcja rury pomiarowej całkowicie metalowych rotametrów umożliwia niezawodny pomiar bez potencjalnych wycieków.
Jakie są ograniczenia rotametrów?
Przepływomierze rotametryczne to opłacalna i długoterminowo stabilna technologia pomiaru przepływu, ale nie zapewniają tak wysokiej dokładności bezwzględnej jak przepływomierze ultradźwiękowe lub przepływomierze masowe Coriolisa. Realizowany pomiar zależy od lepkości, gęstości, ciśnienia i temperatury medium, dlatego wymagane są stabilne warunki procesu. Nadają się szczególnie do mediów czystych, natomiast nie nadają się do mediów o dużej zawartości cząstek stałych. Dodatkowo urządzenia te mają ograniczoną średnicę znamionową, aczkolwiek KROHNE jest w stanie wyprodukować przepływomierze rotametryczne do DN150.
Jakie są typowe zastosowania przepływomierzy z pływakami?
Przepływomierze rotametryczne KROHNE można stosować do pomiarów przepływu gazów m.in. gazów obojętnych, strumieni próbek, gazów niskociśnieniowych lub gazów procesowych takich jak powietrze, gaz ziemny czy wodór, a także do pomiaru strumieni objętości cieczy przewodzących i nieprzewodzących – od wody po węglowodory takie jak oleje smarowe, benzyna, kwasy, roztwory alkaliczne czy roztwory amoniaku.
Do najpopularniejszych zastosowań należą
Pomiar małych ilości chemikaliów, dodatków, roztworów zasadowych lub kwasów, takich jak np. kwasy mineralne i nadtlenek wodoru
Pomiar przepływu objętościowego ciekłych węglowodorów, np. benzen, olej smarowy
Inertyzacja azotem
Monitorowanie przepływów próbkujących dla analizatorów procesowych
Monitorowanie gazów uszczelniających i płynów barierowych w systemach uszczelniających
Wtryskiwanie inhibitorów korozji i osadów
Ciągłe dozowanie cieczy płuczących do systemów pomiarowych
Pomiar przepływu gazów (np. wodoru) w piecach przemysłowych i zakładach procesów cieplnych
Odbiór wody, kondensatu, wody zdemineralizowanej lub technologicznej
Pomiar powietrza, dwutlenku węgla lub innych gazów przemysłowych
Czy przepływomierze rotametryczne mogą być stosowane także w obszarach niebezpiecznych?
Dzięki przepływomierzom H250 M40, H250 M8, DK32/34 i DK37 M8, a także przepływomierzom ze stożkiem szklanym DK46/47/48/800 i VA40 firma KROHNE oferuje uniwersalną koncepcję Ex do szerokiego zakresu aplikacji w obszarach zagrożonych wybuchem gazów i pyłów. Rodzaje zabezpieczeń: iskrobezpieczne, niepalne i przeciwwybuchowe odpowiadają różnym regionalnym strategiom ochrony przeciwwybuchowej.
Urządzenia posiadają certyfikaty ATEX, IECEx i FM/QPS dla USA i Kanady oraz NEPSI dla Chin. Posiadają także inne uprawnienia lokalne m.in. INMETRO dla Brazylii, KCS dla Korei lub CCOE/PESO dla Indii. Dzięki temu urządzenia pomiarowe są idealne dla firm posiadających międzynarodowe zakłady produkcyjne lub producentów maszyn i instalacji, którzy muszą spełnić swoje lokalne wymagania dotyczące ochrony przeciwwybuchowej.
Czy przepływomierze rotametryczne mogą być również stosowane w aplikacjach SIL?
Dla całego asortymentu przepływomierzy rotametrycznych (VA) firma KROHNE oferuje odpowiednie wersje SIL 2 z wyłącznikami krańcowymi NAMUR do trybu niskiego zapotrzebowania. Dotyczy to urządzeń metalowych, m.in. H250 M40 oraz małych przepływomierzy VA DK32, DK34 i DK37, a także urządzeń ze stożkiem szklanym. Zarówno szklane urządzenie VA40 do prostych zastosowań przemysłowych, jak i małe przepływmierze VA DK46, DK47, DK48 i DK800 są dostępne w wersji do poziomu SIL 2 do stosowania w przyrządowych systemach bezpieczeństwa (SIS).
Czy przepływomierze rotametryczne mogą być również stosowane w aplikacjach higienicznych?
Dzięki VA40 i H250F M40 firma KROHNE oferuje dwa przepływomierze rotametryczne w higienicznej konstrukcji do zastosowań spożywczych i farmaceutycznych. Materiały zgodne z FDA, EC1935 i GB4806 spełniają rygorystyczne wymagania higieniczne i prawne. Konstrukcja pozbawiona martwych przestrzeni i stref zastoju oraz trawiona i opcjonalnie elektropolerowana powierzchnia części zwilżanych o chropowatości Ra <0,8 µm utrudnia tworzenie się osadów i umożliwia bardzo dobre czyszczenie. Wyjątkowe właściwości H250F M40 wykorzystywane są w przemyśle farmaceutycznym m.in. w systemach wody ultraczystej oraz w przemyśle spożywczym do pomiaru przepywu śmietany.
Jakie zakresy pomiarowe mają przepływomierze rotametryczne KROHNE do zastosowań procesowych?
Typowy zakres pomiarowy rotametrów procesowych wynosi 10:1 ze względu na technologię. Opcjonalnie zakres pomiarowy H250 M40 można rozszerzyć do 100:1 – co jest unikatem w przypadku urządzeń pomiarowych tej kategorii. Eliminuje to potrzebę stosowania dodatkowych urządzeń pomiarowych dla bardzo małych przepływów.
Jak instalowane są rotametry?
Przepływomierze z pływakami (rotametry) należy zazwyczaj montować pionowo w rurze o wznoszącym się przepływie, a medium musi przepływać przez nie od dołu do góry, aby zapewnić stabilny pomiar. Ponadto KROHNE oferuje unikalne wersje przepływomierza H250 M40, które można stosować również do rur poziomych lub nawet rur spustowych, zapewniając w ten sposób maksymalną swobodę projektowania.
Czy przepływomierze rotametrycznewymagają prostych odcinków wlotowych i wylotowych?
W przypadku stosowania przepływomierzy rotametrycznych proste sekcje wlotowe i wylotowe nie są wymagane ze względu na dokładność, ale mogą zmniejszyć niestabilność wskazań przepływu ze względu na zmienne profile przepływu i wydłużyć żywotność ze względu na zmniejszone zużycie mechaniczne. Dotyczy to w szczególności urządzeń procesowych ≥DN50 / 2", dla których zalecane są odcinki wlotu/wylotu 5D/3D.
Z czego wykonane są przepływomierze rotametryczne KROHNE i jakie materiały są stosowane?
KROHNE oferuje przepływomierze rotametryczne w różnych wersjach i dla różnych zakresów pomiarowych. Należą do nich solidne, odporne na pękanie i wstrząsy przepływomierze ze stożkiem pomiarowym i pływakiem wykonanym ze stali nierdzewnej lub materiałów specjalnych, a także modele ze szklanym stożkiem pomiarowym.
Całkowicie metalowe przepływomierze rotametryczne
Przepływomierze wykonane w całości z metalu są specjalnie zaprojektowane do pomiaru cieczy i pomiarów przepływu gazów w trudnych warunkach eksploatacyjnych i środowiskowych. Ich solidna, odporna na wstrząsy konstrukcja umożliwia prostą i ekonomiczną integrację z różnymi systemami pomiarowymi, takimi jak analizatory procesów, bez konieczności stosowania odcinków wlotowych i wylotowych.
Wraz z H250 M40, KROHNE oferuje całkowicie metalowy przepływomierz VA, który jest również dostępny z wieloma specjalnymi materiałami, w zależności od mierzonego produktu. Aby zapewnić trwałość urządzenia nawet w przypadku mediów o szczególnych wymaganiach chemicznych, może ono zostać wykonane ze specjalnych materiałów takich jak Hastelloy®, tytan, monel®, 6Mo, Inconel® itp. Do zastosowań z agresywnymi kwasami i zasadami dostępny jest także model H250C M40 z wykładziną wykonaną z politetrafluoroetylenu (PTFE). KROHNE oferuje również specjalne obudowy wyświetlaczy ze stali nierdzewnej do H250 M40, które są w stanie wytrzymać mgłę solną i zanieczyszczone opady atmosferyczne.
Szklane przepływomierze rotametryczne
Przepływomierze rotametryczne szklane nadają się szczególnie do pomiaru bardzo małych ilości gazów obojętnych i przepływów próbek do ciśnienia 10 barg / 145 psig. Przepływomierze zapewniają bezpośrednią widoczność medium, a tym samym natychmiastowy odczyt natężenia przepływu. Wraz z VA40 i VA45 firma KROHNE oferuje również przepływomierze szklane do zastosowań procesowych.
Jakie możliwości sterowania i komunikacji posiadają przepływomierze rotametryczne KROHNE?
Przepływomierze rotametryczne KROHNE oferują szeroką gamę opcji dodatkowych, które znacznie rozszerzają ich możliwości aplikacyjne i funkcjonalność. Na szczególną uwagę zasługują opcje w zakresie zaworów regulacji ciśnienia i wyłączników krańcowych oraz wyjść sygnałów analogowych i cyfrowych.
Zawory regulujące ciśnienie
KROHNE oferuje przepływomierze rotametryczne ze zintegrowanymi zaworami regulującymi ciśnienie, które umożliwiają precyzyjną kontrolę strumienia objętości. Zawory te są szczególnie przydatne w zastosowaniach, gdzie ciśnienie musi być utrzymywane na stałym poziomie, aby zapewnić stałe natężenie przepływu. Zawory regulacji ciśnienia są dostępne w różnych wersjach, aby spełnić specyficzne wymagania różnych zastosowań.
Łączniki krańcowe
Oprócz zaworów regulujących ciśnienie, przepływomierze rotametryczne KROHNE mogą być wyposażone również w wyłączniki krańcowe. Zapewniają one monitorowanie określonych wartości granicznych przepływu i wyzwalają sygnał w przypadku przekroczenia tych wartości lub ich nieosiągnięcia. Jest to szczególnie ważne w zastosowaniach, w których wymagane jest precyzyjne monitorowanie i kontrola przepływu, aby zapewnić bezpieczeństwo i wydajność procesów.
Wyjścia sygnałowe
Chociaż przepływomierze rotametryczne działają w zasadzie jako przepływomierze czysto mechaniczne (rotametry) bez zasilania, KROHNE oferuje również wiele wersji z elektronicznym wskaźnikiem słupkowym, wyjściem analogowym lub nawet cyfrowym.
Na przykład przepływomierz H250 M40 może być używany zarówno jako urządzenie mechaniczne bez zasilania do lokalnego wskazywania przepływu, jak i jako urządzenie elektroniczne, które można zintegrować z systemami za pomocą różnych opcji wyjścia sygnału – poprzez 4-20 mA i HART lub magistralę polową i Profibus. Inteligentna modułowość H250 M40 umożliwia funkcjonalną modernizację istniejących urządzeń w terenie poprzez modernizację lub wymianę modułów komunikacyjnych bez przerywania procesu.
Jakie możliwości diagnostyczne oferują przepływomierze rotametryczne?
Najnowocześniejsze przepływomierze rotametryczne z modułem elektronicznym mogą teraz wykorzystywać również funkcje diagnostyczne, takie jak monitorowanie działania, rejestry błędów i alarmy, w celu identyfikacji i raportowania problemów. W tym celu przepływomierze rotametryczne H250 M40 standardowo wyposażone są w technologię Continuous Float Monitoring (CFM), która umożliwia niezawodną diagnostykę i optymalizację procesu w całym zakresie pomiarowym. Funkcje diagnostyczne obejmują
Blokady pływaka spowodowane brudem lub uderzeniami ciśnienia.
Drgania sprężające pływaka w pomiarach gazów, które mogą mieć wpływ na dokładność.
Pulsacyjny przepływ w pomiarach cieczy spowodowany m.in. przez pompy wyporowe.
Nieprawidłowy montaż pływaka po konserwacji.
Zewnętrzne zakłócające pola magnetyczne prądu stałego, które mogą powodować błędy w pomiarze.
Diagnostyka jest klasyfikowana zgodnie z NAMUR NE107, od czysto informacyjnej po błędy urządzenia z wyjściem prądu awaryjnego, aby umożliwić podjęcie odpowiednich działań naprawczych. Pomaga to wydłużyć żywotność przepływomierza i poprawić niezawodność procesu.