Přesné kontinuální měření průtoku v potrubních systémech
Firma Airflow se dlouhodobě zabývá problematikou kontinuálního měření průtoku vzduchu v potrubí. K nepřeberné řadě tlakových sond přibyla nově možnost místního zrovnoměrnění proudění, které výrazně přispívá k přesnosti měření, pomocí usměrňovací voštinové stěny.
Úvod
Mezi portfolio nabízených produktů firmy Airflow patří mimo jiné léty praxe prověřené sondy a čidla určená k trvalému zabudování do potrubí s cílem měřit a vyhodnocovat kontinuálně rychlost (objemový průtok), tlak, teplotu, relativní vlhkost a CO2.
Obr. 1 Měřicí kříž X-8
Unikátní a velice přesné Wilsonovy mříže (patent firmy Airflow), které lze instalovat do kruhového i čtyřhranného potrubí, doplnily nové AL-mříže, které byly vyvinuty pro nejpoužívanější rozměry kruhového potrubí (od 150 mm do 560 mm). Populární měřicí kříže X-8 a X-16 byly rovněž doplněny o řadu ECO (kříže pro malé rozměry potrubí od 100 mm do 500 mm). Pro aplikace, kde měřená vzdušina přesahuje teploty 80 °C jsou v nabídce sondy VS-1000 a VS-2000 doplněné o Prandtlovy sondy (modifikace s ucpávkou pro trvalou instalaci).
Všechny tyto sondy využívají principu měření tlakové diference, její snímání vhodným převodníkem tlaku s následným přepočtem na průtok a převodem na analogový signál. Jednou z nejčastějších aplikací je měření průtoku s následnou regulací frekvenčních měničů ventilátorů vzduchotechnických jednotek (regulace na konstantní průtok např. při zanášení filtrů).
Usměrňovací voštinová stěna
V běžné praxi měření rychlosti (objemového průtoku) v potrubních systémech se velmi často setkáváme s problémem najít vhodné místo pro zabudování rychlostního čidla. Zvláště u jednobodových čidel (Prandtlova sonda nebo termické snímače řady AL-V650) je nutné najít místo s dostatečně rovnoměrným ustáleným prouděním bez úplavů. V opačném případě potom i přesná jednobodová čidla indikují velice nepřesné hodnoty a mnohdy není možné ani jejich správné využití např. při automatické regulaci (sonda – tlakový převodník – frekvenční měnič). Najít ideální místo (odpovídající počet D přímého úseku potrubí bez vnitřních překážek) je v praxi často téměř nemožné.
Voštinová stěna odstraní problém s úplavy proudění v potrubí a současně „srovná“ proudění s osou potrubí. Nezajistí sice zrovnoměrnění rychlostního profilu po celém měřeném průřezu, ale tuto chybu lze eliminovat použitím víceotvorových sond. Ideální je v tomto případě Wilsonova mříž. Levnější, ale méně přesnou alternativou, jsou pak měřicí kříže nebo VS-sondy.
Obr. 2 Wilsonova mříž s voštinovou stěnou zabudovaná v potrubním segmentu
Voštinová stěna je vyrobena z hliníku. Lze ji instalovat do čtyřhranných nebo kruhových potrubních systémů. Stěnu lze dodat jako polotovar (modul 1000x1000 mm) a z ní si můžete „vystříhat“ potřebný rozměr. Vlastní montáž je potom poměrně jednoduchá. Stěna se zasune do požadovaného místa v potrubí a zde se zafixuje závrtnými šroubky. Takto lze instalovat stěnu do vodorovného potrubí a pro menší rychlosti (do cca 6 m/s).
Pro náročnější aplikace můžeme nabídnout zakázkovou výrobu přímo celého potrubního kusu (viz obrázek 2). Stěna je zde dostatečně fixována. Navíc lze tento kus snadno instalovat i do stávajících potrubních systémů (kus je vždy zakončen typizovanou přírubou). Pokud kombinujete stěnu se sondou (např. Wilsonova mříž), lze dodat kompletní set (potrubní kus včetně stěny a Wilsonovy mříže).
Voštinová stěna, je vhodná jako příslušenství pro všechny v úvodu uvedené sondy.
Vyhodnocení tlakového signálu
Nejúčinnější a nejpoužívanější metoda spočívá v měření dynamického tlaku při nelineárním signálu, a to v kvadratickém vztahu k rychlosti proudění. Vhodný převodník např. typ PTSXR v kombinaci s některou z výše uvedených tlakových sond nabízí kompletní a optimální řešení měření objemového průtoku od sondy propojené hadičkami ke snímači tlaku, který zajistí výstupní lineární analogový signál.
Převodník tlaku PTSXR
byl primárně navrhován právě pro přesné vyhodnocování nízkých hodnot tlakových diferencí s následným odmocněním výstupního analogového signálu, čímž se dosáhne ideálních podmínek pro správnou regulaci (řízení) frekvenčního měniče.
Převodník lze dodat s měřicími rozsahy od ±10 Pa do ±100 kPa. Vedle diferenčního tlaku dovede tlakový převodník PTSXR rovněž zaznamenávat přetlak a podtlak. Měřicí rozsahy od 100 Pa (s linearitou 0,5 % +0,3 Pa) do 100 kPa jsou volně (uživatelsky) nastavitelné v rozmezí 10 až 100 % rozsahu. Tato vlastnost umožňuje při místní kalibraci tlakové sondy nastavit přímo na místě požadovaný rozsah odpovídající skutečnému měřenému průtoku. Na převodníku lze rovněž nastavit dva volitelné body – relé (hodnoty tlaku nebo tlakové diference), při jejichž podkročení či překročení je pokaždé spuštěn vizuální nebo zvukový alarm. Převodník je standardně vybaven interním portem RS232 pro komunikaci s PC. Pomocí speciálního softwaru lze pak jednoduše a rychle nastavit všechny požadované parametry převodníku jako je změna měřicího rozsahu, fyzikální jednotky, charakteristiku, automatické nulování, časovou konstantu, analogový výstup atd. Vysokou přesnost a stabilitu zajišťuje funkce automatického periodického nulování.
Obr. 3 Převodník tlaku PTSXR s Prandlovou sondou
Závěr
Každý požadavek na kontinuální měření průtoku má svá specifika a nelze jej řešit jednoduchou metodou „Plug In“. Vždy je třeba najít vhodné místo pro měření v kombinaci s vhodnou sondou, případně i instalací voštinové stěny. Nemalý podíl při rozhodování mají i investice a požadavky na přesnost měření. S návrhem Vám rádi pomůžeme.
Designové ventilátory ICON, přístroje pro VZT: anemometry, mikromanometry, Prandtlovy sondy, teploměry a termočlánková čidla, vlhkoměry, zvukoměry, ProHood, měření CO₂, MaR: čidla, snímače, převodníky. Odborná školení VZT. Servis a kalibrace.