Przepływomierz dobrany wyłącznie na podstawie średnicy rurociągu i oczekiwanego zakresu przepływu może dawać poprawne wyniki w jednym procesie, a w innym generować wyraźne błędy. Jedną z przyczyn jest lepkość medium. Woda, lekki olej, żywica czy gęsty środek smarny zachowują się w instalacji zupełnie inaczej. Lepkość wpływa na profil przepływu, opory hydrauliczne i pracę części pomiarowych, dlatego powinna znaleźć się wśród pierwszych parametrów analizowanych przed wyborem urządzenia.
Lepkość zmienia warunki przepływu w instalacji
Lepkość określa opór cieczy wobec przemieszczania się jej warstw względem siebie. Im wyższa wartość, tym większy opór stawia medium podczas przepływu przez przewód i sam przepływomierz. W automatyce procesowej często operuje się lepkością kinematyczną podawaną w mm²/s, czyli cSt.
Nie można przy tym traktować lepkości jako wartości niezmiennej. Dla wielu cieczy silnie zależy ona od temperatury. Olej, który po rozgrzaniu przepływa swobodnie, po wychłodzeniu może mieć wielokrotnie większą lepkość. Jeżeli proces pracuje w szerokim zakresie temperatur, urządzenie trzeba więc dobierać do rzeczywistych warunków pracy, a nie wyłącznie do wartości podanej dla temperatury referencyjnej.
Kiedy przepływomierz turbinowy może być niewłaściwym wyborem?
Przepływomierze turbinowe wykorzystują wirnik obracany przez przepływającą ciecz. Bardzo dobrze nadają się do mediów o niskiej i średniej lepkości, takich jak woda, mieszaniny glikolu, emulsje czy lekkie oleje.
Wzrost lepkości zwiększa opory ruchu wirnika i może pogarszać charakterystykę pomiarową, szczególnie przy małych przepływach. Problem pojawia się również wtedy, gdy medium zmienia lepkość wraz z temperaturą. Punkt pracy urządzenia może wówczas przesuwać się względem warunków, dla których wykonano jego kalibrację.
Z tego powodu sama informacja „przepływomierz do oleju” jest niewystarczająca. Trzeba znać rodzaj oleju, temperaturę roboczą, zakres przepływu oraz minimalną i maksymalną spodziewaną lepkość.
Media lepkie często wymagają innej zasady pomiaru
Przy cieczach o większej lepkości dobrym rozwiązaniem mogą być przepływomierze wyporowe, w tym konstrukcje zębate. Medium wypełnia w nich komory o określonej objętości, a liczba obrotów mechanizmu odpowiada przepływowi objętościowemu.
Takie rozwiązania stosuje się m.in. przy olejach, smarach, żywicach, klejach i innych cieczach, dla których pomiar turbinowy może być problematyczny. W ofercie Newtech znajdują się przepływomierze KEM, w tym serie zębate ZHM przeznaczone do pracy z mediami o bardzo różnej lepkości. Producent podaje dla tej grupy urządzeń zakres sięgający około 25 000 mm²/s, zależnie od wykonania.
Nie oznacza to jednak, że wysoka lepkość automatycznie przesądza o wyborze przepływomierza zębatego. Znaczenie mają również właściwości smarne i ścierne cieczy, obecność cząstek stałych, temperatura, ciśnienie oraz wymagany zakres pomiarowy.
Temperatura może zmienić poprawnie dobrany układ w źródło błędów
Częsty problem pojawia się w instalacjach, w których podczas rozruchu medium ma 15–20°C, a podczas normalnej produkcji osiąga 60–80°C. Lepkość może wtedy zmienić się na tyle, że przepływomierz pracuje w zupełnie innych warunkach hydraulicznych.
Projektant powinien więc sprawdzić nie pojedynczą wartość lepkości, lecz jej zakres dla całego procesu. Trzeba też przeanalizować minimalny przepływ, ponieważ właśnie przy małym natężeniu wpływ oporów mechanicznych i lepkości często staje się najbardziej widoczny.
Dobór przepływomierza powinien zaczynać się od medium
Przed zamówieniem urządzenia dobrze zebrać co najmniej pięć danych: rodzaj cieczy, zakres lepkości, temperaturę, minimalny i maksymalny przepływ oraz ciśnienie robocze. Dopiero wtedy można porównywać poszczególne technologie pomiarowe. Lepkość nie jest parametrem, który można sprawdzić na końcu konfiguracji urządzenia. W wielu aplikacjach właśnie ona decyduje, czy przepływomierz będzie mierzył stabilnie w całym zakresie pracy instalacji, czy tylko w wybranych warunkach.
Materiał partnera
