Pomiar przepływu – konieczność indywidualnego podejścia w doborze przepływomierza 

Pomiar przepływu jest jednym z najważniejszych procesów w inżynierii, przemyśle chemicznym, wodociągowym, energetycznym, spożywczym i wielu innych. Precyzyjne określenie ilości przepływającej substancji pozwala na kontrolę procesów technologicznych, optymalizację produkcji, oszczędność surowców oraz zapewnienie bezpieczeństwa i zgodności z normami.  

Dobór odpowiedniego przepływomierza zależy od wielu czynników, takich jak charakterystyka medium, jego temperatura, a także wymagana precyzja pomiaru. Każda aplikacja ma swoją specyfikę, co sprawia, że wybór urządzenia pomiarowego nie jest zadaniem schematycznym. Różnorodność dostępnych technologii oraz złożoność warunków pracy sprawiają, że niemal każda instalacja wymaga indywidualnego podejścia. Parametry takie jak średnica rurociągu, typ złącza czy rodzaj mierzonego medium to jedynie początkowe kryteria – prawdziwe wyzwanie zaczyna się dopiero przy analizie wszystkich szczegółów procesu. 

Podstawy pomiaru przepływu  

Pomiar przepływu odnosi się do określenia objętości lub masy substancji przemieszczającej się przez określony punkt w jednostce czasu. W praktyce najczęściej mierzy się: 

• Przepływ objętościowy (np. m³/h, l/min) – ilość substancji przepływająca w jednostce czasu. 
• Przepływ masowy (np. kg/h, t/h) – masa substancji przepływająca w jednostce czasu. 

Wybór odpowiedniego rodzaju pomiaru zależy od charakterystyki procesu, wymagań co do dokładności i specyfiki medium. 

Urządzenia do pomiaru przepływu 

Do pomiaru przepływu służą specjalistyczne urządzenia zwane przepływomierzami. W zależności od zasady działania oraz rodzaju medium, wyróżniamy kilka głównych typów przepływomierzy. Każdy z nich ma swoje wady i zalety, a wybór odpowiedniego urządzenia zależy od konkretnego zastosowania. 

Przepływomierze elektromagnetyczne 

Przepływomierze elektromagnetyczne należą do najpopularniejszych urządzeń do pomiaru przepływu cieczy. Wykorzystują prawo indukcji Faradaya. Gdy przewodzące medium przepływa przez pole magnetyczne, powstaje napięcie proporcjonalne do prędkości przepływu. W naszej ofercie znajduje się szeroka gama przepływomierzy elektromagnetycznych Flow czeskiego producenta Comac Cal. Wśród nich najbardziej popularny przepływomierz elektromagnetyczny Flow38 (także w wersji z certyfikatem MID), a także Flow45 (bateryjny) oraz Flow55 do rur nie w pełni wypełnionych. 

Zastosowanie: do cieczy przewodzących prąd (np. woda, ścieki). 

Zalety: brak elementów ruchomych, wysoka dokładność, odporność na zanieczyszczenia. 

Wady: nie nadają się do pomiaru gazów i cieczy nieprzewodzących. 

Przepływomierze ultradźwiękowe 

Przepływomierze ultradźwiękowe najczęściej opierają się na jednej z dwóch metod pomiarowych: efektu Dopplera lub technice pomiaru czasu przelotu fali akustycznej (transit time). Przepływomierze marki Systec Controls, które oferujemy, należą do tej drugiej kategorii. Ich zasada działania polega na rejestracji różnicy czasów, w jakich sygnały ultradźwiękowe pokonują dystans między przetwornikami w kierunku zgodnym i przeciwnym do przepływu medium. Na zewnętrznej powierzchni rurociągu montuje się parę przetworników ultradźwiękowych, które działają naprzemiennie jako nadajnik i odbiornik, transmitując impulsy dźwiękowe przez ściankę rury oraz medium. Różnica w czasie przebiegu sygnału w obu kierunkach jest proporcjonalna do prędkości przepływu, co umożliwia precyzyjny pomiar. 

Przepływomierze ultradźwiękowe doskonale nadają się do pracy z cieczami nieprzewodzącymi elektryczności – w przeciwieństwie do przepływomierzy elektromagnetycznych, które wymagają przewodności medium. Przeływomierze ultradźwiękowe wykorzystywane są również do pomiaru przepływu gazów. 

Przepływomierz ultradźwiękowe dostępne są w dwóch wariantach konstrukcyjnych: jako urządzenia inwazyjne (wymagające ingerencji w instalację) oraz w wersji bezinwazyjnej typu clamp-on. W przypadku modeli clamp-on, przetworniki są montowane na zewnętrznej powierzchni rury, bez kontaktu z medium, co eliminuje konieczność rozcinania lub modyfikowania instalacji procesowej. Takie rozwiązanie jest szczególnie przydatne w przemyśle farmaceutycznym, spożywczym oraz przy pracy z mediami korozyjnymi lub toksycznymi, gdzie zachowanie integralności systemu i higieny procesu ma kluczowe znaczenie. 

W naszej ofercie znajdują się bezinwazyjne przepływomierze ultradźwiękowe niemieckiego producenta Systec Controls: DeltawaveC  do cieczy (w wersji stacjonarnej i bateryjnej) oraz DeltawaveCoG do gazów (w wersji stacjonarnej i bateryjnej), a także przepływomierz ultradźwiękowy do kanałów otwartych, rur nie w pełni wypełnionych DeltawaveVER2. Naszą ofertę uzupełnia przepływomierz ultradźwiękowy FloProXCi amerykańskiego producenta In-Situ, który ma możliwość rozszerzenia o pomiar jakości wody za pomocą pełnej gamy produktów In-Situ. 

Przepływomierze masowe Coriolisa 

Przepływomierz masowy Coriolisa opiera się na wykorzystaniu efektu Coriolisa. W przepływomierzu Coriolisa medium przepływa przez rurki pomiarowe, które są wprawiane w drgania (oscylacje) za pomocą przetwornika (najczęściej elektromagnetycznego). Gdy przez drgające rurki przepływa masa, pojawiają się siły Coriolisa, które powodują skręcenie tych rurek – zmienia się faza drgań na wejściu i wyjściu. Ta różnica fazy jest proporcjonalna do masowego przepływu medium. Czujniki wykrywają to przesunięcie i przeliczają na rzeczywistą wartość przepływu masowego. 

Zalety: bezpośredni pomiar masy, bardzo duża dokładność, pomiar mediów lepkich i gęstych 

Wady: wysoka cena, duże dławienie przepływu 

W naszej ofercie mamy przepływomierz masowy SYS-SMF Coriolis niemieckiego producenta Systec Controls. 

Inne technologie przepływomierzy 

Rurka Pitota 

Rurka Pitota to popularne i uniwersalne narzędzie wykorzystywane w różnych sektorach przemysłu do pomiaru przepływu cieczy, pary oraz gazów. Jej działanie opiera się na zasadzie różnicowego pomiaru ciśnienia, realizowanego za pomocą dwóch komór pomiarowych. Każda z nich wyposażona jest w otwory: jedne skierowane są zgodnie z kierunkiem przepływu, a drugie – przeciwnie. Dzięki tej konfiguracji urządzenie umożliwia pomiar zarówno w jednym, jak i w obu kierunkach przepływu. Rurka Pitota charakteryzuje się niskim poziomem generowanych strat ciśnienia, co przekłada się na minimalne zużycie energii, a przy tym pozwala na uzyskanie wiarygodnych i dokładnych wyników pomiarowych. Zobacz urządzenie tego typu: Deltawave Pitot. 

Przepływomierz wirowy (Vortex) 

Innym rozwiązaniem do pomiaru przepływu są przepływomierze wirowe Vortex. Ich działanie opiera się na zjawisku formowania się wirów Kármána, które powstają, gdy ciecz lub gaz natrafia na przeszkodę o kształcie nie opływowym umieszczoną w strumieniu przepływającego medium. Wewnątrz przepływomierza znajduje się specjalny element – przegroda, wokół której generowane są naprzemienne wiry. Te wiry odrywają się od krawędzi przegrody w regularnych odstępach czasu, a częstotliwość ich powstawania jest bezpośrednio związana z prędkością przepływu. 

Za przegrodą zainstalowany jest czujnik, który wykrywa zmiany ciśnienia wywołane przez odrywające się wiry i przetwarza te impulsy na sygnał cyfrowy. Sygnał ten jest liniowo zależny od prędkości przepływu, co pozwala na bardzo precyzyjny pomiar objętości przepływającego medium. Niezależność pomiaru od zmiennych takich jak temperatura, lepkość, ciśnienie czy gęstość medium sprawia, że przepływomierze typu Vortex świetnie sprawdzają się zarówno w przypadku cieczy, pary, jak i gazów – także tych wilgotnych. 

Zobacz urządzenie tego typu: przepływomierz wirowy FBVP 

Przepływomierz radarowy 

Przepływomierz radarowy to nowoczesne urządzenie pomiarowe, które umożliwia bezkontaktowy pomiar prędkości przepływu cieczy w kanałach otwartych, rzekach, rowach melioracyjnych czy kanałach ściekowych. W odróżnieniu od tradycyjnych przepływomierzy, przepływomierze radarowe pracują nad powierzchnią cieczy, co znacząco zwiększa ich trwałość, odporność na zanieczyszczenia i zmniejsza wymagania eksploatacyjne.  

Zobacz urządzenie tego typu: przepływomierz radarowy RSHU. 

Zastosowanie przepływomierzy 

Przepływomierze znajdują zastosowanie praktycznie w każdej branży przemysłowej oraz w sektorze komunalnym. Oto niektóre z najważniejszych zastosowań: 

1. Przemysł chemiczny i petrochemiczny

• Dokładny pomiar przepływu agresywnych cieczy i gazów, 
• Kontrola dozowania reagentów, 
• Monitorowanie emisji i odpływów. 

2. Przemysł spożywczy i farmaceutyczny

• Sterylne pomiary cieczy (np. mleko, syropy, alkohole), 
• Zgodność z wymaganiami sanitarnymi, 
• Kontrola jakości i dawkowania. 

3. Energetyka i HVAC

• Pomiar zużycia wody grzewczej i chłodniczej, 
• Kontrola pary technologicznej, 
• Optymalizacja systemów ciepłowniczych. 

4. Wodociągi i kanalizacja

• Pomiar zużycia wody u odbiorców, 
• Monitorowanie przepływu ścieków, 
• Detekcja wycieków i nieszczelności. 

Pomiar przepływu to kluczowy aspekt w wielu gałęziach przemysłu i życia codziennego. Wybór odpowiedniego przepływomierza zależy od wielu czynników, takich jak rodzaj medium, dokładność pomiaru, warunki instalacji czy wymagania eksploatacyjne. Na rynku dostępna jest szeroka gama urządzeń – od prostych przepływomierzy elektromagnetycznych po zaawansowane systemy masowe czy ultradźwiękowe. 

Zrozumienie zasad działania i ograniczeń poszczególnych typów przepływomierzy pozwala dokonać świadomego wyboru i zapewnić niezawodny pomiar w dowolnym zastosowaniu. W dobie automatyzacji i cyfryzacji procesów, przepływomierze stają się nie tylko narzędziem pomiarowym, ale także istotnym elementem systemów zarządzania energią, bezpieczeństwem i efektywnością operacyjną. 

Mechaniczne czujniki przepływu  

Osobną kategorię urządzeń stanowią czujniki przepływu. Nie mierzą one wielkości przepływu. Mechaniczny czujnik przepływu to urządzenie, które wykrywa przepływ cieczy poprzez ruch listka bezpośrednio w strumieniu medium. Poruszająca się ciecz odchyla listek, a to z kolei aktywuje sygnał przełączający. 

Do tej grupy urządzeń zalicza się sygnalizator przepływu cieczy FLS szwedzkiego producenta Regin, które znajdzie zastosowanie w instalacjach grzewczych i chłodniczych.  

▶ Warto wiedzieć! 

Pra-praprzodek dzisiejszego przepływomierze to naczynie z dziurką! Starożytni Egipcjanie i Grecy mierzyli czas i przepływ za pomocą tzw. klepsydr wodnych: naczyń z małym otworem, przez który woda wypływała z określoną prędkością.