Virtamittari: Miten ne toimivat & Virtamittarit yleisesti
Virtaamittari on laite, jota käytetään mittaamaan kiinteiden, nesteiden tai kaasujen virtausnopeutta. Virtaamittarit voivat tehdä tämän lineaarisesti, epälineaarisesti, tilavuuden mukaan tai painon mukaan. Virtaamittareita kutsutaan myös virtauksen mittaimiksi, virtauksen ilmaisijoina tai nestemittareiksi.
Virtaamittarityyppien erityyppiä
Pääasialliset virtaamittarit ovat:
Mekaaniset virtaamittarit
Optiset virtaamittarit
Avoin kanava -virtaamittarit
Mekaaniset virtaamittarit
Positiivinen siirto -virtaamittarit
Nämä mittarit mitattavat virtausnopeuden mittaamalla nesteen tilavuutta, joka kulkee niiden läpi. Tämä prosessi sisältää nesteen sulkemisen tiettyyn säiliöön, jotta sen virtausnopeus voidaan määrittää. Tämä on hyvin samankaltainen kuin tapaus, jossa annetaan vettä täyttää astia tiettyyn ennakkoon määritettyyn tasoon, jonka jälkeen se päästetään kulkeutumaan ulos.
Nämä virtaamittarit voivat mitata välillisiä virtauksia tai pieniä virtausnopeuksia ja ne sopivat mihin tahansa nesteen tiheyteen tai pinttiin riippumatta. Positiiviset siirtovirtaamittarit voidaan pitää kestävinä, koska ne eivät vaikutu putken häiriintymiseen.
Nutating disc meter, Reciprocating piston meter, Oscillatory or Rotary piston meter, Bi-rotor type meters like those of Gear meter, Oval gear meter (Kuva 1) and Helical gear meter fall under this category.
Painomittarit -virtaamittarit
Nämä mittarit antavat käyttäjälle arvion virtausnopeudesta mittaamalla aineen massaa, joka kulkee niiden läpi. Tämäntyyppiset painopohjaiset virtaamittarit käytetään yleensä kemian teollisuudessa, jossa painopohjainen mittaaminen on olennaisempaa verrattuna tilavuusanalyysiin.
Lämpömittarit (Kuva 2a) ja Coriolis-virtaamittarit (Kuva 2b) kuuluvat tähän luokkaan. Lämpömittareissa nesteen virtaus jäädyttää sondeerausputken, joka on ennalta lämpösitetty tiettyyn asteeseen. Lämpöenergian häviön voi havaita ja sitä käytetään määrittämään nesteen virtausnopeus. Toisaalta Coriolis-mittarit toimivat Coriolisin periaatteella, jossa nesteen virtaus värähtelevässä putkessa aiheuttaa taajuuden, vaiheen tai amplitudin muutoksen, mikä antaa mittauksen virtausnopeudesta.
Differenssipaineen virtaamittarit
Differenssipaineen virtaamittareissa virtaus mitataan mittaamalla paineen pudotusta, kun nestemäinen kulkee esteiden läpi, jotka on asetettu reittiin, jota se kulkee. Tämä johtuu siitä, että kun nesteen virtaus putkessa kasvaa, paineen pudotus rajoituksen yli lisääntyy (Kuva 3), jota mittarit voivat tallentaa. Tästä voidaan laskemaan virtausnopeus, koska se on verrannollinen paineen pudotuksen neliöjuureen (Bernoullin yhtälö).
Orifice plate meter, Flow nozzle meter, Flow tube meter, Pilot tube meter, Elbow tap meter, Target meter, Dall tube meter, Cone meter, Venturi tube meter, Laminar flow meter, and Variable Area meter (Rotameter) are a few examples of differential pressure flow meters.
Nopeuden virtaamittarit
Nopeuden virtaamittarit arvioivat nesteen virtausnopeutta mittaamalla nesteen nopeutta, joka kulkee niiden läpi. Tässä nesteen nopeus antaa suoran mittauksen sen virtausnopeudesta, sillä ne ovat suoraan verrannollisia toisiinsa. Nämä mittarit voivat mitata nopeuden monilla eri tavoin, mukaan lukien tuuliturbiinin käyttö (Kuva 4).
Nopeuden määrittämisen mukaan meillä on erilaisia nopeuden virtaamittareita, kuten Turbiinivirtaamittari, Vortex Shedding virtaamittari, Pitot putki virtaamittari, Propellervirtaamittari, Paddle tai Pelton wheel virtaamittari, Single jet virtaamittari ja Multiple jet virtaamittari.
Nesteen virtausnopeuden mittaaminen vaarallisissa ympäristöissä, kuten louhinnassa, vaatii ei-intrusiivisiä virtaamittareita. SONAR-virtaamittarit, jotka ovat nopeuden virtaamittareiden tyyppiä, palvelevat tällaisia vaatimuksia. Lisäksi ultraviolettivirtaamittarit sekä sähkömagneettiset virtaamittarit ovat osa nopeuden virtaamittareita.
Optiset virtaamittarit
Optiset virtaamittarit toimivat optiikan periaatteella eli ne mittaavat virtausnopeutta valolla. Yleensä ne käyttävät asemaa, johon kuuluu laserputki ja valokappale. Tässä kaasun kuljettaessa putkessa laserputken heijastukset tuottavat signaalit, jotka vastaanottaja tunnistaa (Kuva 5). Sitten määritetään näiden signaalien välinen aika, jolloin tiedetään valokappaleiden etäisyys, mikä puolestaan johtaa kaasun nopeuden mittaamiseen.
Koska nämä mittarit mittaavat itse asiassa kaasun muodostavien hiukkasten todellista nopeutta, ne eivät vaikuta lämpöolosuhteisiin ja kaasun virrantiin. Siksi ne kykenevät tarjoamaan erittäin tarkkoja virtausdatan, vaikka ympäristö olisikin epäsuotuisin, esimerkiksi korkealla lämpötilalla ja paineella, korkealla kosteudella jne.
Avoin kanava -virtaamittarit
Avointen kanavien virtaamittarit käytetään mittaamaan nesteen virtausnopeutta, joka kulkee vapaan pinnan kanssa. Weir-mittarit ja Flume-mittarit (Kuva 6) ovat avoimet kanavien virtaamittarit, jotka käyttävät toissijaisia laitteita, kuten bubblereita tai floatteja, mittaamaan nesteen syvyyttä tietyssä kohdassa. Tästä syvyydestä saadaan nesteen virtausnopeus.
Toisaalta, värjäystestin perustuessa avoimen kanavan virtausmittaamisessa käytetään tiettyä ennakkoon määritettyä määrää värjää tai suolaa muuttaakseen nesteen virtauksen keskittymistä. Tuloksena oleva liuotuminen antaa mittauksen nesteen virtausnopeudesta. Seuraavaksi on huomattava, että virtaamittarit tarvitsevat toimimaan tarkkuudella, joka määräytyy sovellukselta, johon ne käytetään. Esimerkiksi, kun haluamme valvoa veden virtaamista putkessa puutarhassamme, riittää, jos käytämme virtaamittaria, jolla on alhaisempi tarkkuus kuin sellaisella, jota käytetään silloin, kun haluamme valvoa alkaliin virtaamista kemiallisen prosessin tarkoituksiin. Lisäksi toinen tekijä, joka on huomioitava, on, että virtaamittarit, kun ne käytetään yhdessä virtausventtiileiden kanssa, voivat suorittaa ohjaustoimintoja menestyksekkäästi.
Mikä on vesimittari?
Vesimittari on virtaamittarin tyyppi, jota käytetään valvomaan veden virtausnopeutta putkessa. On kaksi yleistä lähestymistapaa veden virtausmittaamiseen – siirto ja nopeus. Yleiset siirtosuunnitelmat sisältävät heilahtelun pistoolin ja nutating disk metrin. Nopeusperusteisten suunnitelmien joukossa on yksijousimetrit ja useampi jousimetri sekä turbiinimetrit.
Vesimittarityyppien erityyppiä
Vesimittarit voidaan luokitella eri tyyppeihin sen mukaan, millä mekanismilla ne mittaavat veden virtausta.
Hajonta-tyyppinen vesimittari
Yleensä kaikki asuinrakennuksissa käytettävät vesimittarit ovat positiivista siirtoa. Nämä voivat olla hajonta-tyyppisiä (Kuva 1) tai heilahtelun pistoolin tai nutating disk metrin tyyppisiä. Tässä vedestä tehdään, että se tulee sisään huoneistoon, josta se päästetään ulos vain, kun huoneisto on täynnä.
