5 najbežnejších problémov pri výbere prietokomerov plynov alebo kvapalín

Súvisiace články

Kategórie článku

Zodpovedajúce kategórie tovaru

Meranie a regulácia prietoku

Súvisiaci výrobca

Bronkhorst

Relevantné produkty

Článok publikovaný v treťom vydaní odborného časopisu CHEMAGAZÍN, téma plyny, 2021 (preklad)

Či už vykonávame výskum alebo sa pohybujeme v niektorom priemyselnom odvetví, skôr či neskôr sa dostaneme do situácie, kedy budeme potrebovať zmerať alebo regulovať pretekajúci plyn (prípadne kvapalinu). Čaká nás teda výber prístroja, ktorý musí spĺňať parametre, ktoré chceme merať, to však nemusí byť tak priamočiare, ako sa na prvý pohľad môže zdať. Vďaka nášmu dlhoročnému pôsobeniu na trhu s meraním prietokov sa s vami prostredníctvom toho článku chceme podeliť o najčastejšie komplikácie, s ktorými sa naši zákazníci stretávajú pri výbere správneho prístroje.

Hmotnostný prietokomer

1 Neexistuje univerzálny prístroj

Prietok plynu možno merať mnohými spôsobmi, od lopatkového, cez termické snímače reagujúce na zmenu teploty, až po meranie veľkosti Coriolisovej sily. Metód merania je ešte oveľa viac, ale každá má svoje výhody a svoje úskalia. Na niektoré aplikácie sa môže niektorá z metód hodiť lepšie, na iné môžeme byť nútení použiť iba určitú metódu, kvôli kompatibilite procesu. V tomto článku sa zameriame konkrétne na meranie prietoku hmotnostného, pretože sa s ním oproti objemovému pracuje omnoho častejšie. O meranie prietoku boli vydané celé učebnice, takže nemožno mať za zlé, keď nás zákazník prvýkrát osloví a nemá jasné predstavy o zariadení, ktoré požaduje, od toho sme tu my, aby sme vám s výberom správneho zariadenia pomohli. Zákazník často požaduje vysoko presný prístroj schopný merať v rozsahu od mililitrov za minútu po tisíce litrov za minútu, aplikovateľný na všetky plyny od tých najľahších po tie najťažšie, od inertných po vysoko korozívne atď. Takýto prístroj bohužiaľ neexistuje.

2 Nie je plyn ako plyn

Lacnejšie typy hmotnostných prietokomerov treba kalibrovať na konkrétne plyny, s ktorým budú používané, drahšie kalibráciu nepotrebujú. Tým by si človek myslel, že má vyhrané a že keď teda zainvestuje, bude mať prístroj na meranie ktoréhokoľvek plynu. Chyba lávky, na scénu teraz prichádza konverzný faktor a menovitý prietok. Pre prietokomery, ktoré pracujú s teplotným snímačom, je konverzný faktor zásadný. Konverzný faktor je pomerom molekulovej hmotnosti plynu k molekulovej hmotnosti dusíka a vďaka tomuto zlomku nemusíme prístroj kalibrovať skutočným plynom, čo by bolo veľmi nepraktické, ale postačí nám dusík a kalibrovaný výsledok potom vydeliť konverzným faktorom plynu, ktorý chceme merať. Ako príklad si môžeme uviesť prístroj, ktorý sme používali na meranie prietoku hélia a teraz rovnaký prístroj chceme použiť na meranie fluoridu sírového. Zámerne uvádzame veľmi rozdielne plyny, pomôže nám to lepšie si predstaviť, aký budú mať na prietokomer vplyv. Ak sme predtým namerali na prietoku hélia 10 litrov za minútu a teraz prístrojom budeme merať fluorid sírový, vo chvíli, kedy nám bude prístroj ukazovať 10 litrov za minútu, bude skutočný prietok iba necelé dva litre. Teraz, keď vieme o konverznom faktore, je riešenie predsa jednoduché, podelíme prietok a podľa výsledku skutočný prietok zvýšime, aby zodpovedal hodnote 10 litrov za minútu a máme postarané. Alebo nie?

3 Všetko nám komplikuje fyzika

Nie tak celkom, zvýšili sme prietok fluoridu, prístroj meria vyššie hodnoty, ale rast prietoku sa po chvíli zastavil a na vstupe do prístroja stúpa tlak. Tu už riešenie nebude tak jednoduché ako v prípade konverzného faktora. Prístroj bol pôvodne vyrobený pre meranie hélia o určitom maximálnom prietoku, ak použijeme plyn, ktorého hustota je viac ako tridsaťkrát vyššia, čisto z fyzikálnej podstaty nie je možné, aby také množstvo plynu telom prietokomera za potrebný čas prešlo. V praxi sa stretávame so zmenami na plyny s podobnými vlastnosťami, kde je to často len otázka novej kalibrácie. Nie je však vzácnosťou, že je potrebné prístroj aj prestavať.

4 Optimálne meranie nám stále „uniká“

Uvažujme však ďalej naše dva plyny, hélium a fluorid sírový. Dajme tomu, že sme oboznámení tak s konverzným faktorom, tak s možnosťami maximálneho prietoku z prietokomera fluoridu. Začneme teda merať prietok fluoridu, všetko prebieha tak, ako má, na oslavy je však príliš skoro, pretože po chvíli detegujeme na niekoľkých spojoch únik, v prípade regulátora nám prístroj prestane regulovať správne a dávkované množstvo začne kolísať. Ešte, že ide o fluorid sírový, ktorý nie je na rozdiel od svojich ostatných fluoridových príbuzných jedovatý. Zabudli sme totiž pri zmene plynu skontrolovať kompatibilitu tesniacich materiálov, ktoré sú na spojoch prietokomera a u regulátora tiež na ventile. Hélium je inertný plyn, takže nie je dôvod, aby zákazník platil vyššiu cenu za tesnenie, ktorého odolnosť nevyužije, pokiaľ je však tesnenie vystavené fluoridu sírovému, začne rýchlo krehnúť a drobiť sa. Preto je zároveň potrebné pri výbere prietokomera uvažovať aj do budúcnosti. S týmito problémami sa často stretávajú výskumníci. Tí potrebujú prietokomer len na určitý experiment a po splnení jeho účelu prietokomer pošlú napríklad do susedného laboratória, kde sa vykonáva experiment s úplne inými parametrami.

5 Niekedy zlatú strednú cestu nenájdeme

Zabudnime už na naše dva pomocné plyny, ktoré sme používali ako príklad, a poďme si vyskladať prístroj so všetkými nadobudnutými znalosťami. Poznáme teda, ktoré plyny budeme chcieť merať, náš proces sme prispôsobili tak, že prietoky jednotlivých plynov si navzájom zodpovedajú aj s konverzným faktorom a vieme, že prístroj bude za daných parametrov všetky prietoky zvládať. Problémom však môže byť práve voľba tesniaceho materiálu, aj bežne používané plyny môžu vzájomne vylučovať niektoré typy materiálov. V iných prípadoch môže začať s materiálom plyn reagovať až pri zvýšení tlaku. To isté sa môže stať, ak sú naše nároky na rozdiel vstupného a výstupného tlaku veľmi vysoké. Výrobcovia sa snažia robiť prístroje čo najkompaktnejšie a malý solenoidový ventil nedokáže zostať pootvorený, ak na neho bude z jednej strany tlačiť niekoľko desiatok bar a na druhej strane sať vákuum. V týchto prípadoch nezostáva než zaobstarať prístroje dva, a ak je to žiadané, tak, aby sa ich rozsahy prekrývali.

Záver

Dúfame, že sa nám podarilo priblížiť vám problematiku meranie prietoku, ak budete potrebovať poradiť, obráťte sa s dôverou na našu
spoločnosť D-Ex Instruments, s.r.o.

Autor článku: Michal Janoško - D-Ex Instruments, s.r.o.

Kam ďalej?

Môžete si prečítať súvisiace články Často používané výrazy pri meraní prietoku, Ako vybrať prietokomer?, Meranie a regulácia hmotnostného prietoku plynov a kvapalín pomocou termických hmotnostných prietokomerov, Termické prietokomery a regulátory hmotnostného prietoku plynu Bronkhorst EL-FLOW Prestige, alebo si pozrieť naše ďalšie články, prípadne si prejsť kategórie súvisiace s týmto článkom (Meranie a regulácia prietoku), alebo si prezrieť relevantné produkty (Bronkhorst EL-FLOW Prestige, Bronkhorst EL-FLOW Select, Bronkhorst IN-FLOW Select, Bronkhorst IN-FLOW 'High-Flow'). Viac informácií a zoznam všetkých produktov nájdete na stránke výrobcu Bronkhorst.

Ak potrebujete viac informácií alebo nám chcete niečo povedať, neváhajte sa obrátiť priamo na nášho odborníka, a to buď prostredníctvom formulára, alebo emailom.