Meten is Weten
1 Inhoud 1
Inhoud ................................................................................................................................. 1
2
Meten is weten.................................................................................................................... 2 2.1
Inleiding ............................................................................................................................ 2
2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.2.6
Debieten ........................................................................................................................... 2 Elektromagnetische debietmeters ........................................................................................ 4 Coriolis ................................................................................................................................. 4 Vortex................................................................................................................................... 4 Ultrasoon.............................................................................................................................. 4 Thermische massa ............................................................................................................... 5 Drukverschilapparaten.......................................................................................................... 5
Een initiatief van:
Met steun van:
blz 1/5
Meten is Weten
2 Meten is weten 2.1 Inleiding Indien men een voldoend betrouwbare water- of energiebalans wil opstellen, is het noodzakelijk dat men beschikt over een aantal betrouwbare gedetailleerde metingen. Ideaal is dat men beschikt over permanente metingen met registratie van meetgegevens op computer. In de praktijk zal men meestal een aantal permanente metingen moeten aanvullen met puntmetingen of metingen van korte duur. Voor deze metingen van korte duur zijn het best geschikt meetapparaten die geen bedrijfsonderbrekingen vereisen, en dus "mobiele metingen" toelaten. Daar we in deze praktijkgids niet alle meetapparaten kunnen bespreken, beperken we ons tot de belangrijkste , 't is te zeggen de vast ingebouwde debietsmetingen. Enkele websites in verband met sensoren: http://www.efunda.com/designstandards/sensors/sensors_home/sensors_home.cfm http://www.omega.com/ http://www.be.endress.com/nederlands
2.2 Debieten Een debietmeter is een meetinstrument waarmee de doorstroming (als massa of volume) van een gas of vloeistof per tijdseenheid (het debiet) gemeten kan worden. Bij de keuze van een debietmeter moet men rekening houden met •
de aard van het te meten fluïdum,
•
heersende drukken en temperaturen;
•
het te verwachten debiet;
•
de leidingdiameter;
•
de inbouwomstandigheden;
•
beoogde nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid
DW/FVO sept2010
blz 2/5
Meten is Weten
Onderstaande tabel geeft een overzicht van de inzetbaarheid van de meest voorkomende debietmeters voor diverse fluïda: Vloeistof
Geleidende vloeistoffen
Niet geleidende vloeistoffen
Meettechniek
Lage viscositeit
Lage viscositeit
Hoge viscositeit
Gassen
Stoom
Hoge viscositeit
Electromagnetisch
Coriolis
Vortex
Ultrasoon
Thermische massa
Differentieeldruk
Legende: : geschikt voor deze meting : liever niet gebruiken voor deze toepassing Enkele praktische overwegingen Voor gassen en stoom is het belangrijk is dat de dichtheid van het stromende medium nauwkeurig gekend is. Wanneer de dichtheid onvoldoende constant is moeten temperatuur en druk gemeten worden, zodat een automatische correctie voor de dichtheid kan gebeuren. DW/FVO sept2010
blz 3/5
Meten is Weten
Het is belangrijk dat het meetbereik van de debietmeter afgestemd is op de in de praktijk optredende waarden. Voorbeeld: een meter met een meetnauwkeurigheid van + 1% bij volledig meetbereik heeft een precisie van + 2% op 50% van het maximumdebiet, en + 10% op het minimumdebiet (bij een debietbereik van 10:1). Meters hebben vóór de inlaat (bovenstrooms) een minimumaantal rechte leidingsecties nodig om een homogene stroming door de meter te waarborgen. Zijn er voldoende rechte leidinggedeelten aanwezig op de opstellingsplaats van de meter? Gaat de stroming in één richting? Vele meters kunnen beschadigd raken door omkering van de stromingsrichting. Wat is de gewenste nauwkeurigheid? Afhankelijk van het doel waarvoor gemeten wordt dient de juiste flowmeter gekozen te worden in functie van de gewenste nauwkeurigheid. Voor opstellen van water- en energiebalansen is een nauwkeurigheid van 2 tot 5% voldoende.
2.2.1 Elektromagnetische debietmeters Het fysische meetprincipe is Faraday's wet van elektromagnetische inductie: een geleidende vloeistof die zich in een magnetisch veld bevindt wekt een elektrische spanning op evenredig met zijn snelheid. Deze spanning wordt gemeten en is een maat voor de snelheid van de vloeistof.
2.2.2 Coriolis De Coriolis massadebietmeter is een debietmeter die rechtstreeks het massadebiet van een doorstromend medium meet en daarbij gebruik maakt van het Corioliseffect. Het Corioliseffect is een speciaal geval van de wet van behoud van impuls, iets dat in beweging is zal zich verzetten tegen een wijziging in die beweging. In de Coriolismeter wordt de buis waarin het medium beweegt dwars op de bewegingsrichting in trilling gebracht. De Corioliskracht van het bewegende medium zorgt er voor dat de trilling in het ingaande deel achter zal blijven op die van het uitgaande deel. Het tijdsverschil tussen de trillingen in het ingaande en uitgaande deel blijkt bij een goed geconstrueerde meter rechtevenredig met de doorstromende massa. Het apparaat meet niet hoeveel volume aan vloeistof er door de buis stroomt, maar, hoeveel massa er per tijdseenheid door het apparaat stroomt.
2.2.3 Vortex Het principe van Vortex flow meting is gebaseerd op het Karman fenomeen dat een bewegend medium dat een opstakel in een bepaalde vorm (vaak een driehoeksvorm) bereikt, achter het opstakel wervelingen zal veroorzaken, de zogenaamde vortex wervelingen. De frequentie van de vortex-wervelingen is evenredig met de stromingssnelheid.
2.2.4 Ultrasoon
DW/FVO sept2010
blz 4/5
Meten is Weten
Het looptijdverschil-meetprincipe bij ultrasoonflowmetingen maakt gebruik van het feit, dat de voortplantingssnelheid van een ultrasoon signaal afhangt van de flowsnelheid van de vloeistof.
2.2.5 Thermische massa Het algemene basisprincipe van een thermo-debietmeter bestaat erin dat één of meerdere elektrische weerstanden in de meetsectie voortdurend een constante hoeveelheid warmte dissiperen en er op die manier een evenwicht ontstaat waarvan het temperatuurspatroon nauwkeurig gekend is zolang er geen stroming optreedt. Eénmaal de stroming begint wordt het bestaande temperatuurspatroon vervormd en dit wordt opgemeten met een schakeling van thermokoppels of weerstandsthermometers. Het afkoelingseffect is binnen bepaalde grenzen evenredig met: - het volumetrisch debiet van het stromende gas (vloeistof); - de dichtheid van gas of vloeistof; - de soortelijke warmte van gas of vloeistof, meestal aangeduid met cp (soortelijke warmte bij constante druk). De eerste twee factoren samen bepalen het massadebiet zodat de thermodebietmeter een massadebietmeter is die kan gebruikt worden om gasdebieten te meten, ook indien de druk niet constant is. Er moet uiteraard steeds rekening gehouden worden met de cp van het betreffende gas.
2.2.6 Drukverschilapparaten
Een oude meettechniek om een debiet te bepalen is de verschildruk flowmeting (dP-meting). In een leiding wordt een obstructie (primair flowelement) geplaatst. Het gemeten drukverschil over deze obstructie is proportioneel met het debiet. Er zijn verschillende primaire flowelementen. Het meest bekend is de meetplaat of ook meetflens genoemd. De meetplaat bestaat uit een vlakke metalen plaat met een rond gat in het midden, die doorgaans tussen 2 flenzen geklemd wordt. Er worden 2 druknamepunten geplaatst vóór en achter de meetplaat. Het gemeten drukverschil is kwadratisch met de flow. Andere bekende primaire flowelementen zijn de ISA-nozzle, long-radius nozzle, venturi nozzle en klassieke venturi.
DW/FVO sept2010
blz 5/5
