Teollisuuden nestemäisten putkivirtausten tärkeimpien virtausanturiteknologioiden vertailu

Abstract

Tässä kandidaatintyössä tarkasteltiin virtausantureiden toimintaa ja ominaisuuksia, erityisesti niiden tarkkuutta, kustannustehokkuutta ja luotettavuutta erityyppisten teollisuuden nestemäisten putkivirtojen mittauksissa. Työ keskittyy tarkimpien ja suosituimpien teollisuudessa tällä hetkellä käytössä olevien virtausantureiden vertailuun sekä täydessä että vajaatäytteisessä putkessa. Tavoitteena oli vertailla erilaisten virtausantureiden etuja ja rajoitteita sekä selvittää kuinka virtausmittaus voidaan suorittaa vajaatäytteisestä putkesta. Virtausanturit jaetaan putken sisä- ja ulkopuolisiin antureihin. Vajaatäytteisessä putkessa virtausmittausta ei voida suorittaa vain yhdellä asennetulla virtausanturilla vaan virtauksen määrittäminen vaatii sensorifuusiota, jossa yhdistetään kahden tai useamman anturin tuottama data yhteen. Virtauksen mittaaminen on monimutkaista, koska virtaukset voivat olla laminaarisia, turbulenttisia, yksi- tai monivaiheisia ja sisältää kaasuja, nesteitä ja kiintoaineita. Tämän vuoksi on kehitetty useita erilaisia virtausmittareita. Varsinkin turbulenttinen, monifaasi- ja kiintoaineita sisältävät virtaukset asettavat erityisvaatimuksia virtausmittareille. Monifaasisilla nesteillä mittaus on vaikeaa suorittaa tarkasti ja kiintoaineet voivat tukkia sekä hajottaa virtausanturin sekä putken. Tässä työssä tehdyn vertailun perusteella Coriolis-, sähkömagneettinen ja ultraäänivirtausmittarit ovat tarkimpia ja luotettavimpia. Kustannukset ja ominaisuudet huomioiden Doppler-ultraäänivirtausmittari oli paras sekä täydessä- että vajaatäytteisessä putkessa. Huonoin virtausmittari oli kuristuslaippavirtausmittari ja vajaatäytteisessä putkessa sähkömagneettinen tai Doppler-radar/laserivirtausmittarit.