Primární prvky pro měření průtoku v energetice a průmyslu

• Foto

Měření průtoku pomocí primárních (škrticích) prvků patří mezi nejstarší a nejrozšířenější metody měření nabízející mnoho výhod. Jde o léty ověřenou a propracovanou metodu, která je podložená řadou norem a velkým množstvím kontrolních měření a především stovkami úspěšně fungujících aplikací. Její hlavní výhodou je použitelnost v širokém rozsahu průměrů potrubí a schopnost měřit jak běžná, tak i vysokoparametrová média z hlediska teploty, tlaku, skupenství, agresivity, vodivosti a dalších fyzikálních parametrů. Tato metoda umožňuje realizaci měření za příznivé ceny, jednoduchou montáž, snadnou údržbu a ověření parametrů.

PRINCIP

Princip metody měření spočívá v zabudování primárního prvku (clona, dýza, Venturiho trubice) do potrubí, který způsobí rozdíl tlaků před a za škrticím prvkem. Okamžitý průtok je přímo úměrný odmocnině rozdílu tlaků. Tento rozdíl tlaků je měřen snímačem diferenčního tlaku a přepočítáván na průtok, jak je vidět na obr. 1.

ZÁKLADNÍ PŘEDPOKLADY A NORMA ČSN EN ISO 5167

Jako každá metoda, má i tato svá omezení a má-li měřit spolehlivě a přesně, musí konkrétní aplikace splňovat následující předpoklady, které definuje norma ČSN EN ISO 5167. Ta klade různé požadavky na médium, potrubí, montáž a také popisuje primární prvky z hlediska jejich konstrukce a použití. Mezi nejdůležitější předpoklady pro měření primárními prvky patří např.:

• médium musí mít čistou fázi, která se nesmí při změně tlaku měnit,
• proudění tekutiny musí být rovnoměrné (nepulzující),
• rychlost proudění v celém měřicím průřezu musí být podzvuková,
• průřez potrubí musí být tekutinou zcela zaplněn,
• potrubí musí splňovat předepsané požadavky na přímost a kruhovitost,
• samotné zabudování primárního prvku do potrubí vyžaduje dodržení přímých délek před a za prvkem,
• dodržení požadované drsnosti vnitřní stěny potrubí před clonou,
• splnění požadavků pro fakturační účely – ověřené provedení,
• vhodná montáž měřicích přístrojů,
• splnění požadavků NV 219/2016 Sb. na tlaková zařízení.

POŽADAVKY NV 219/2016 SB. NA TLAKOVÁ ZAŘÍZENÍ

Tlaková potrubí včetně do nich zabudovaných dílů (škrticí prvky) je třeba posoudit z hlediska evropské direktivy pro tlaková zařízení 2014/68/EU. V ČR je tato direktiva aplikována zákonem 90/2016 Sb. a NV 219/2016 Sb.

Nařízení vlády č. 219/2016 Sb. stanovuje technické požadavky na tlaková zařízení s nejvyšším dovoleným tlakem větším než 0,5 bar. Za takováto zařízení jsou považována mimo jiné i potrubí a potrubní části určené k přepravě tekutin. Nařízení vlády č. 219/2016 Sb. rozděluje tlaková zařízení do čtyř kategorií, které kladou na zařízení a výrobce různé legislativní požadavky (ES prohlášení o shodě, označení výrobku značkou CE, zabezpečení jakosti výroby, …).

VYBÍRÁME ZE SORTIMENTU JSP

Společnost JSP, s. r. o., vyrábí a dodává primární prvky pro montáž do kruhového potrubí mezi příruby nebo jako sestavu, která se k navazující technologii připojuje přivařením na obou koncích. Tato sestava měřicí tratě obsahuje mimo primárního prvku i předepsané přímé úseky. Parametry a konstrukční řešení námi vyráběných clon a dýz včetně přímých úseků plně vyhovují normám ČSN EN ISO 5167-1, ČSN EN ISO 5167-2 a ČSN EN ISO 5167-3.

Nabízíme clony a dýzy v provedení s komorovými nebo bodovými odběry, včetně možnosti nastavení úhlu (dle charakteristiky měřeného média) a ukončení odběrových trubek.

Primární prvek s komorovými odběry tvoří dvoudílná obruba s navařenými odběrovými trubkami a kotouč clony nebo dýzy. Kotouč je vyměnitelný a je sevřen mezi dvěma díly obruby a utěsněn na straně menšího tlaku měkkým těsněním. Z každého dílu obruby se tlak odebírá prstencovou komorou spojenou s vnitřním prostorem potrubí odběrovými štěrbinami.

Primární prvek s bodovými odběry tvoří jednodílná obruba s navařenými odběrovými trubkami. Kotouč clony nebo dýzy je součástí obruby a je nevyměnitelný. Odběry tvoří otvory před a za kotoučem, ústící do odběrových trubek. Široké spektrum materiálů umožňuje použití v médiích o teplotě až do 600°C.

Clony – mezipřírubové

CB – centrická clona s bodovými odběry
C4B – čtyřotvorová clona s bodovými odběry
CK – clona centrická s komorovými odběry

• Jmenovitá světlost: DN15 až DN1000 (závisí na provedení)
• Jmenovitý tlak: PN6 až PN320 (závisí na jmenovité světlosti)
• Materiály: P265GH, 1.4541, 1.4571, 1.7335, 1.7715, 1.7380 (závisí na provedení)

Clony – vevařovací

CBV – vevařovací clona s bodovými odběry
CKV – vevařovací clona s komorovými odběry

• Jmenovitá světlost: DN50 až DN600 (závisí na provedení)
• Jmenovitý tlak: PN6 až PN320 (závisí na jmenovité světlosti)
• Materiály: P235GH, 1.5415, 1.7335, 1.7715, 1.7380, 1.4903, 1.4541, 1.4571 (závisí na provedení)

Dýzy – mezipřírubové

DB – dýza ISA1932 s bodovými odběry
DK – dýza ISA1932 s komorovými odběry

• Jmenovitá světlost: DN50 až DN500 (závisí na provedení)
• Jmenovitý tlak: PN6 až PN250 (závisí na jmenovité světlosti)
• Materiály: P265GH, 1.4541, 1.4571, 1.5415, 1.7335, 1.7715 (závisí na provedení)

Dýzy – vevařovací

DKV – vevařovací dýza ISA1932 s komorovými odběry
DBV – vevařovací dýza s bodovými odběry: 

• • ISA1932
  • s dlouhým poloměrem a velkým / malým poměrem průměrů
    
    
• Jmenovitá světlost: DN50 až DN600 (závisí na provedení)
• Jmenovitý tlak: PN6 až PN320 (závisí na jmenovité světlosti)
• Materiály: P235GH, 1.5415, 1.7335, 1.7715, 1.7380, 1.4903, 1.4541, 1.4571 (závisí na provedení)

VOLBA ŠKRTICÍHO PRVKU

Výhody použití clon:

• nižší pořizovací cena,
• velký rozsah jmenovitých světlostí,
• velký rozsah Reynoldsova čísla,
• jednodušší a levnější záměna měřicího prvku (kotouče) při změně parametrů měřeného média,
• jednodušší ověřování.

Výhody použití dýz:

• nižší tlaková ztráta,
• vyšší životnost při měření tekutin s abrazivními částicemi,
• vhodnější pro nerozebíratelné (svařované) zabudování do potrubí,
• používá se především pro vyšší teplotu a tlak média.

Kompletní měřicí tratě s TCM

• Splnění požadavků ČSN EN ISO 5167-1 a ČSN EN ISO 5167-2,
• Volitelné délky přímých úseků,
• Volitelné provedení připojení úseků,
• Schválení typu pro fakturační měření,
• TCM 142/10-4780 pro CMT,
• TCM 142/15-5291 pro CMT4,
• Dokumentace pro certifikaci podle evropské direktivy 2014/68/EU.

Pro přesné měření průtoku je nezbytné zajistit stabilizovaný proud tekutiny vstupující do primárního prvku a splnit další podmínky geometrické a mechanické přesnosti dané normou ČSN EN ISO 5167. Proto je nutné vyrobit celou trasu včetně primárního prvku jako sestavu, splňující veškeré požadavky na kvalitu a přesnost měřidla.

Společnost JSP, s. r. o., vyrábí a dodává měřicí tratě v souladu s požadavky normy ISO 5167. Clonovou měřicí trať lze dodat s metrologickým ověřením pro fakturační měření (schválení typu měřidla TCM podle §9 zákona č. 505/1990 Sb., o metrologii v platném znění). Na clonovou měřicí trať se dle parametrů měřeného média vydává ES prohlášení na tlakové zařízení dle NV 219/2016 Sb. (tlakové evropské direktivy 2014/68/EU).

Měřicí tratě JSP mají typové schválení s centrickou clonou CMT a čytřotvorovou clonou CMT4. K měřicí trati pro fakturační měření je povoleno používat pouze typově schválené snímače diferenčního tlaku, snímače tlaku, teploměry a vyhodnocovací jednotky.

Zavedením měřicích tras na trh se stanovenými měřidly došlo také k minimalizaci neshod při montáži clon a jejich následném provozování. Konstrukční řešení měřicí tratě umožňuje montáž a demontáž klíčových částí měřidla pomocí přírubových spojů. Konstrukčně je měřicí trasa rozdělena na tři úseky: na část vstupní, ve které dochází k uklidnění protékajícího média, na část měřicí (primární prvek) a část výstupní. Sestava se k navazující technologii připojuje přivařením na obou koncích.

Při volbě provedení clony (dýzy) a potřebných přímých úseků potrubí je nutné respektovat prostorové možnosti v místě instalace (místnost, lávka a podobně). Musí se zvážit vzdálenosti zabudovávaného měření od zdí, stropu, podlahy, souběžných potrubí a dalších překážek. Je třeba zajistit dostatek prostoru pro:

• přímé úseky před a za primárním prvkem,
• tlakové odběry z primárního prvku a pro jejich navazující armatury,
• bezproblémové propojení měřicích přístrojů,
• zasunutí snímače teploty do návarku,
• případnou montáž izolace,
• závěsy potrubí,
• pracovníky provádějící montáž a případnou údržbu.

Součásti měřicího okruhu

V sestavách měřicích okruhů se používají propojovací, uzavírací a ochranné armatury, které umožňují oddělení měřicího okruhu od provozní technologie, správnost měření a ochranu měřicích přístrojů.

Kondenzační nádoba slouží k oddělení snímače tlakové diference (popř. snímače tlaku) před vysokou teplotou měřené tekutiny. Kondenzační smyčky slouží k připojení a oddělení snímače tlaku před vysokou teplotou měřené tekutiny.

Uzavírací ventil slouží k odpojení měřicího okruhu od provozního potrubí v případě poruchy nebo rekonstrukce.

Ventilové soupravy slouží k odpojení snímače tlakové diference (připojovací ventily), k propojení tlakových vstupů při seřizování nuly snímače tlakové diference (propojovací ventil) a k odkalení impulsního potrubí (odkalovací ventily - pouze u pěticestné soupravy).

Impulsní potrubí slouží k připojení snímače tlakové diference (popř. snímače tlaku) k odběrům clony.

ORCAL – SOFTWARE PRO VÝPOČET PRIMÁRNÍCH PRVKŮ

Program OrCal je určen pro výpočty clon, dýz a Venturiho trubic (primárních prvků) v souladu s normou ČSN EN ISO 5167, která definuje způsob výpočtu a podmínky použití primárních prvků za provozních podmínek. OrCal umožňuje zadávání hodnot potřebných pro výpočet při standardních podmínkách, s respektováním konfigurace měřicího okruhu z hlediska použitých přístrojů, materiálů a umístění měřicí tratě. Pro známé tekutiny program na základě zadání provozních podmínek vypočítá fyzikální vlastnosti těchto tekutin, potřebné pro výpočet.

Výsledné hodnoty jsou přepočteny na standardní podmínky, tak aby je bylo možné použít pro zadání výroby primárního prvku, případně celé měřicí tratě. Výstupem programu OrCal je osvědčení o výpočtu. Volitelnou částí osvědčení je i grafické znázornění nejistoty průtoku v celém rozsahu měření. V případě použití kaskádního zapojení dvou a více snímačů diferenčního tlaku je tato skutečnost v zobrazení nejistot zohledněna. Program umožňuje obsluhu jedné nebo více databází výpočtů s definovanými přístupovými právy jednotlivých uživatelů. K dispozici je kontextová nápověda.

ŘEŠENÍ JSP = 100% SPOLEHLIVÉ MĚŘENÍ

Společnost JSP, s. r. o., se zabývá dodávkami zařízení pro měření průtoku a tepla pomocí primárních prvků od svého vzniku, tedy více než 23 let. Garantuje 100% přesné a spolehlivé měření díky ucelenému řešení od výpočtu a projektu přes dodávku, montáž až po uvedení do provozu a pozáruční servis.

Primary elements to measure flow-through in energy sector and industry
JSP, s.r.o. is a leading Czech manufacturer and supplier for measurement and regulation. In addition to the company’s own production and supplies of sensors, the firm also provides “turnkey” MaR solutions, including design, assembly and launching into operation. The company’s key portfolio section comprises primary components to measure flow-through (screens and nozzles) delivered independently or as a comprehensive measuring tract, including type approval documentation for invoice measurements. Thanks to their design, variability and a variety of accessories, these components can service the most demanding industrial applications.

Autor

• JSP, s.r.o. - Měření a regulace