Flödesmätning

Flödesmätningar genomförs genom mätningar i system och utförs i både vätskor och gaser men tillvägagångssättet skiljer sig i vissa fall åt. I vätskor mäts volym- och massflöden medan det i gaser är flödes- eller hastighetsmätningar som görs.

Flödes- och hastighetsmätningar i vätskor genomförs i många fall som en del av energi- eller effektberäkningar. Vid flödesmätningar i vätskesystem användes i de flesta fall fast installerad utrustning som sammankopplas med någon form av registrerande utrustning. Det finns en rad olika mätmetoder där olika mätinstrument används vilka påverkar noggrannheten hos de mätvärden som erhålls.

Vissa typer av instrument är känsliga för vätskans egenskaper (exempelvis densitet), så vid bestämning av volymflödet är det viktigt att veta vätskans temperatur för att erhålla korrekta värden. Många av de flödesmätare som används för vätskor är känsliga för mediets flödesprofil. Flödesprofilens påverkan minimeras om en raksträcka kan hittas där flödet är ostört. Ett riktvärde är att mätningen görs på en sträcka där längden uppgår till tio gånger rördiametern före och fem gånger rördiametern efter mätinstrumentet.

De finns en rad olika mätinstrument som kan användas vid flödesmätningar i vätskor:

• Strypfläns med differenstrycksmätare
• Volymetriska mätare
• Akustiska mätare
• Induktiva mätare
• Massflödesmätare   

Vid framtagning av flöden och hastigheter i gaser är det många faktorer som påverkar slutresultatet:

• Skadade instrument
• Okalibrerad utrustning
• För korta raksträckor i kanaler där mätningar genomförs
• Temperatur och tryck påverkar

De mätinstrument och metoder som används vid mätningar i gaser finns specificerade nedan och kan var fast monterad eller mobila handinstrument:

• Strypfläns med differenstrycksmätare
• Spårgasmätningar

För att få bäst information vid val av mätutrustning för flödesmätningar bör direktkontakt tas med eventuella leverantörer av mätutrustning.
 

Mätning av flöde

Flödesmätare omvandlar flödet till en avläsbar storhet på platsen där flödes mäts. Exempel på sådana mätare är volymetriska mätare som ovalhjulsmätare, lamellhjulsmätare, ringkolvsmätare samt svävkroppsmätare och klaffmätare.

Flödesgivare omvandlar flödet till en signal som överförs till ett centralt övervakningsställe eller till en regulator.

Det finns ett antal mätprinciper för att kunna mäta på olika processmedier. Man måste således utgå från processmediets egenskaper för att välja mätprincip. Exempel på egenskaper är renhetsgrad och elektrisk ledningsförmåga.

Vanligen mäter man volymflödet (l/minut , m³/h). Alla mätprinciper tom. induktiva mäter volymflödet. Vill man mäta massflöden (kg/minut, ton/h) använder man i dag vanligen givare enligt coriolis princip.

Mätprincip

Vätskor, brännoljor, smörjoljor.

Volymetrisk metod.

Mekaniskt rörliga delar, kräver underhåll.

Vanlig som mätare.

Lågviskösa vätskor.

Volymetrisk metod.

Kan mäta mycket små flöden.

Lågviskösa vätskor.

Kan mäta mycket höga flödeshastigheter.

Litet tryckfall. Klarar mycket höga tryck.

Högviskösa vätskor.

Kan mäta fram- och backflöden.

Mycket högviskösa vätskor.

Kan mäta fram- och backflöden.

Gas, vätska, ånga.

Kräver någorlunda rent media. Ingen kristallisering.

Mäter flödets hastighet. Kristallisering minskar mätarean.

Strömningen måste vara laminär och mätarean konstant.

Gas, vätska, ånga. Direktuttag och ringkammare.
Vätskor och gaser.

Mäter tryckdifferens. Kvadratisk. Osäker mätsignal under 15-20% av maxflödet.

Kräver rent media. Mätbrickans skarpa kant slits. Ger tryckförluster.

Laminär strömning. Kräver långa raksträckor. Olika tryckuttag för olika media och kondensatkärl vid ånga.

Lämplig metod för gaser med låga tryck t ex hyttgas.
Vätskor och gaser.

Litet tryckfall.
Mycket dyr konstruktion.

Kräver noggrann beräkning.

Lämplig metod för gaser med låga tryck och stor rörarea t ex hyttgas.

Litet tryckfall

Levereras inkl raksträckor.

Vätskor och gaser.

Klarar även smutsiga vätskor.

Vätskeflöde i öppna kanaler. 
Höga hastigheter.

Lätt att hålla ren. 
Låga strömnings-förluster vid höga hastigheter.

Dimensionering viktig. Raksträckor. 
Nivåmätning.

Vätskeflöde i öppna kanaler.

Enkel konstruktion.

Dimensionering viktig. Raksträckor. 
Nivåmätning.

Vätskor och gaser, t ex smörjoljor och luft (Areaflöde - lyftkraft).

Inte tillförlitlig under 20% av maxflöde.

Skalan måste anpassas till mätmediet. Specialkalibrerad skala. Hög tillförlitlighet då man ”ser” flödet.

Måste monteras vertikalt. Används ofta som mätare (finns i givarutförande). Används ofta som flödesindikator.

Vätska (gaser).

Klarar förorenat mätmedia men måste specialkalibreras mot mätmediet.

Enkel konstruktion med relativt låg noggrannhet.

Används nästan uteslutande som mätare på enkla media.

Lättflytande vätskor, gaser och ånga.

Rent media utan störande partiklar och gasbubblor.

Har mycket liten nollpunktsdrift. 
Stora krav på elektronikenheten.

Kräver raksträckor. Tröskelvärde för lägsta mätbara flödeshastighet.

Endast elektriskt ledande vätskor.

Mäter hastigheten. Min mätvärde ca 1 m/s (högsta 10 m/s). Vanligt mätområde 3 till 6 m/s.

Klarar föroreningar (100 % genomlöp). Inget tryckfall.
Beläggningar på elektroderna (polarisation). Förhållandevis dyr mätprincip. Hög noggrannhet.

Kräver raksträckor. Areakänslig då hastigheten ska omvandlas till  flöde. Måste vara helt fylld av mätmediat. 
Installationskänslig.

Vätskor. Även vätskor med partiklar.

Klarar inte mycket partiklar.

Kan användas  som tillfällig mätning.

Vätskor och tunga gaser. Vanlig som volymflödesgivare för brännolja (efter omräkning från massflöde till volymflöde).

Relativt dyr konstruktion.

Mäter oberoende av temperatur, tryck, viskositet, ledningsförmåga och flödesprofil (virvelstörningar).

Mycket enkel installation. Kan även användas för densitetsmätning.

Gaser. Mäter kyleffekten från den strömmande gasen.

Känslig för elektromagnetisk strålning och statisk elektrisitet.

Strypfläns med differenstrycksmätare

Obduktionsmätare är samlingsnamnet för de mätinstrument som genererar ett differenstryck vid flödesmätningar. De vanligaste mätinstrumenten är strypskivor, strypflänsar och venturirör. Vid användning av denna metod krävs att omräkningsfaktorer plockas fram för sambandet mellan flöde och tryck. Detta finns vanligtvis tillgängligt i leverantörens informationsmaterial. Vid turbulenta flöden är sambandet mellan flöde och tryck kvadratiskt.

Olika tryckdifferensmetoder används främst vid injustering av system eftersom mätosäkerheten ofta är hög och resultatet kraftigt beroende av tryckmätningens kvalité.
 

Volymetriska mätare

Två vanliga typer av volymetriska mätinstrument för framtagning av flödet i en vätska är en ovalhjuls- och en kolvhjulsmätare. Volymetriska mätare används främst för specialändamål och har en stor fördel i att de kan anpassas till olika medium. Mätnoggrannheten är hög men i gengäld genereras ett högt tryckfall och pulserande flöden samt att föroreningar i flödet kan medföra blockeringar.
 

Akustiska mätare

Akustiska mätare som mäter flöden med hjälp av ultraljud finns i olika utförande exempelvis löptidsmätare, dopplermätare och utanpåliggande mätare.

En dopplermätare kräver att partiklar, luftbubblor alternativt virvlar finns i det flöde som skall mätas eftersom virvlarna reflekterar de frekvensskift av ljudpulser som sänds in i mediet.
En löptidsmätare är det vanligaste förkommande mätinstrumentet för framtagning av vätskeflöden. Denna typ av mätare jämför hastigheten genom tidsskillnaden för pulser som går med- respektive motströms genom flödesprofilen. Löptidsmätare saknar rörliga delar, ger lågt tryckfall och är toleranta med avseende på föroreningar i vätskan.

Utanpåliggande mätare är akustiska mätare som monteras utanpå rörledningen. Vid användning av en sådan mätare är det viktigt att uppgifter finns framtagna för ledningens material, diameter och tjocklek. Resultaten som erhålls är mindre noggranna än då fasta mätare används.
 

Induktiva mätare

Induktiva flödesmätare används som mätinstrument i många fall när flödet i en vätska skall fastställas. Det framtagna flödet som erhålls har god noggrannhet samt att de induktiva mätarna genererar låga tryckfall och är okänsliga för mekaniskt slitage. En nackdel är påverkan från smutsiga utrymmen och framför allt då föroreningar förekommer på insidan av rören eftersom det medför att elektroderna kortsluts. Efter rengöring och kalibrering av mätinstrumentet fungerar det felfritt igen.
 

Massflödesmätare

Massflödesmätare (corolismätare) är dyra mätinstrument för flödesmätningar som ständigt är under utveckling. Mätinstrumentet bygger på att massflödet mäts genom de tröghetskrafter som finns i vibrerande system och fungerar väl då densiteten i mediet varierar och om flödet består av flera komponenter. Vid användning av en massflödesmätare är en stor fördel att fler variabler kan plockas fram vid ett och samma tillfälle, exempelvis flödet, densiteten och temperaturen. Det är viktigt att monteringen sker rätt och framför allt om mätaren sitter i ett system där kraftiga vibrationer förekommer.
 

Spårgasmätning

Spårgasmätningar är en användbar metod för identifiering av eventuella läckage i ett system genom mätning av spårgaskoncentrationen. Metoden kan även används vid framtagning av luftomsättning samt vid bestämning av luftflödet i ett system. Inget specifikt mätinstrument krävs vid dessa flödesmätningar utan det är spårgasen i sig som är verktyg.