Product- en procesgegevens

Voor het bepalen van het type flowmeter en het meetprincipe zijn de volgende product- en procesgegevens van belang:

Medium en mediumfase

Het medium en – belangrijker nog – de mediumfase (vloeistof, gas, damp/stoom) bepalen in grote mate welk meetprincipe en welk type flowmeter het beste geschikt is voor uw applicatie. In sommige gevallen is het noodzakelijk om te weten of het medium voldoende elektrisch geleidend is en of het medium corrosief of abrasief is.

Dichtheid van het medium

Elk medium heeft een eigen dichtheid die invloed heeft op de flowmeting. De dichtheid – ook wel bekend als het soortelijk gewicht – geeft de verhouding aan tussen het gewicht en het volume van het medium. De dichtheid van water is onder Normaalomstandigheden(*) circa 1.000 kg per m3. Anders gezegd: 1 liter water weegt 1 kilo. Een andere medium met een andere dichtheid geeft een andere meetwaarde.

Vervuiling van het medium

Ook is het van belang om te weten of het medium zuiver is of dat het is vervuild of vermengd met andere stoffen, zoals deeltjes of gasbellen. Mechanische flowmeters zijn niet geschikt voor vervuilde media. Veel elektronische flowmeters kunnen echter probleemloos omgaan met de aanwezigheid van vaste delen in een vloeistof.

Viscositeit van het medium

De viscositeit (=de stroperigheid van een vloeistof of een gas) is van invloed op de flowmeting. Een medium met een lage viscositeit – zoals water – laat zich gemakkelijk gieten en worden ‘dun’ genoemd. Een vloeistof met een hoge viscositeit – zoals honing – is minder makkelijk te gieten en noemen we daarom ‘dik’. De viscositeit van een vloeistof is sterk afhankelijk van de temperatuur.

Stroomsnelheid en stromingsprofiel

Voor het meten van het actuele debiet (volume) worden meestal flowmeters toegepast die de stroomsnelheid meten. Afhankelijk van het meetprincipe heeft het stromingsprofiel in de leiding een grotere of kleinere invloed op de werking van de flowmeter. Met het stromingsprofiel wordt de snelheidsverdeling van het medium over de doorsnede van de leiding bedoeld. 

Wanneer een gas of vloeistof door een gesloten, ronde leiding stroomt ontstaat na de voorgeschreven rechte lengtes voor de flowmeter een zgn. ontwikkeld stromingsprofiel. Dit stromingsprofiel veranderd daarna niet meer. Het verloop van de stroming in een leiding is afhankelijk van de leidingdiameter, het soortelijk gewicht; de viscositeit en de stroomsnelheid van het medium. De numeriek waarde van de dimensielose combinatie van deze vier variabelen wordt het Reynolds (Re) getal genoemd.

Re = ρ . v. D / µ

met:

ρ = de dichtheid van het medium in kg/m³

v = de stroomsnelheid van het medium in m/s

D = de inwendige leidingdiameter in m

µ = de dynamische viscositeit van het medium uitgedrukt in kg/[m.s]

Wanneer het Re-getal lager is dan 2300 is een ontwikkeld stromingsprofiel laminair. Het profiel ziet er dan parabolisch uit. Het laminair stromingsgedrag is voor te stellen als een oneindig aantal medium laagjes die langs elkaar afglijden. Wanneer het Re-getal groter wordt dan ca. 4000 is het stromingsgedrag turbulent. Het stromingsprofiel zal dan afgeplat zijn. Het profiel kenmerkt zich doordat de snelheid van het medium op een bepaald punt op een bepaald moment alle richtingen kan hebben, maar in de tijd gezien gemiddeld wel in de stromingsrichting in de leiding.

In het overgangsgebied 2300 < Re-getal < 4000 is het stromingsprofiel niet stabiel en is meetnauwkeurigheid van de betreffende flowmeter onvoorspelbaar.

Het Reynolds getal is van belang bij de selectie en de prestatie 
van flowmeters. Met name peddelwiel, calorimetrische en elektromagnetische insteek-flowmeters en “clamp-on” ultrasone flowmeters zijn "Reynoldsgevoelig". Voor vortex flowmeters (vloeistoffen en gassen) dient het meetresultaat  voor Re-getal lager dan 10.000 gecorrigeerd te worden.

Werkdruk en temperatuur

Met name bij gassen is de werkdruk van belang omdat het volume van een gas – en daarmee de dichtheid – sterk varieert met de druk. Het gewenste meetbereik voor gassen moet dan ook worden opgegeven in werkelijke hoeveelheden (bijvoorbeeld liters per uur) of in Normaalhoeveelheden (zoals Nl/h of Nm³/h). Ook de temperatuur speelt bij (het meten van) zowel gassen als vloeistoffen een rol. Voor de nauwkeurigheid van de meting is het dan ook van belang om te weten of de druk en de temperatuur constant of wisselend zijn. Is de omgevingstemperatuur ongebruikelijk hoog of laag, dan is ook dát een factor om rekening mee te houden. In dat geval zal er een meter gekozen moeten worden die de schommelingen in de dichtheid automatisch kan compenseren.

Overige gegevens

Voor een goede selectie van de flowmeter zijn – naast alle informatie rondom het medium – ook de volgende aspecten nog van belang:

• Vereiste nauwkeurigheid
• Capaciteit
• Procesaansluiting
• Maximaal toegestane drukval over de meetopstelling
• Horizontale of verticale meetopstelling
• Beschikbare ruimte (i.v.m. vereiste rechte leidingstukken voor en achter de flowmeter)
• Voedingsspanning
• Gewenste uitgangsignaal: schakelaar, puls, stroom, spanning, etc.
• Uitvoering met turn-down meetbereik
• Communicatie: met of zonder display, bus-communicatie via Profibus-PA, etc.
• Beschermingsklasse
• Veiligheid: explosieveiligheid (ATEX), voedselveiligheid 
(EHEDGE, CIP/SIP) of functionele veiligheid (SIL)
• Certificaten: inspectie (3.1 volgens EN10204), kalibratie 
(2, 3- of 5-punts), ijking of drukbeproeving
•  

(*) Bij Normaalomstandigheden bedraagt de omgevingsdruk 1,013 bar(g) en de omgevingstemperatuur 20°C.

Meetprincipes en meetinstrumenten

Voor het meten van de hoeveelheid doorstromend medium zijn tal van verschillende meetprincipes beschikbaar. Elk type flowmeter is gebaseerd op een ander meetprincipe en daarmee ontworpen voor een of meer specifieke media. Hieronder treft u een overzicht aan van de meest voorkomende meetprincipes en de bijbehorende meetinstrumenten.

Voordelen en beperkingen

Mechanische flow- en verbruiksmeters zijn voorzien van bewegende delen en kunnen daardoor gevoelig zijn voor slijtage. Elektronische flowmeters zonder obstructie in de leiding zijn het minst gevoelig voor (mechanische) slijtage en veroorzaken bovendien nauwelijks drukverlies.