מד ספיקה וורטקס | SITRANS FX330

תיאור

SITRANS FX330

סקירה כללית

מד ספיקה וורטקס SITRANS FX330 של SIEMENS הוא מד ספיקה תעשייתי למדידת קיטור, גזים ונוזלים באותו מכשיר ובאותו עקרון מדידה. המד מיועד במיוחד למערכות עזר ואספקה במפעלים — קווי קיטור, אוויר דחוס, גזים תעשייתיים ומים חמים — שבהם נדרשת מדידה אמינה לאורך שנים ללא תחזוקה שוטפת.

היתרון הבולט של הדגם הוא פיצוי לחץ וטמפרטורה משולב בתוך המכשיר. בהתקנה קלאסית של מד וורטקס נדרשים מד ספיקה, מתמר לחץ, חיישן טמפרטורה ומחשב ספיקה נפרדים — וכל שגיאות המדידה של הרכיבים מצטברות לכדי שגיאת מערכת של ±3% עד ±5%. ב-SITRANS FX330 כל הרכיבים משולבים במכשיר אחד, ודיוק נקודת המדידה הכוללת עומד על ±1.5%. בגרסת הבסיס כלול כבר פיצוי טמפרטורה לקיטור רווי; עם חיישן הלחץ האופציונלי מתקבל גם פיצוי צפיפות מקוון לחישוב נפח מתוקנן וספיקה מסית, לפי תקני NIST לגזים ו-IAPWS לקיטור.

גוף המדידה עשוי נירוסטה מרותכת במלואה, ללא חלקים נעים וללא אטמים בנתיב הזרימה — ולכן הוא עמיד בקורוזיה, בלחץ ובטמפרטורה, ואינו נשחק. המכשיר מאושר SIL2 לפי IEC 61508 ומתאים גם למדידה באזורים מסוכנים (ATEX, IECEx).

עקרון פעולה וטכנולוגיה

מדידת וורטקס מבוססת על תופעת מערבולות פון-קרמאן (Karman Vortex Street). בתוך גוף המדידה מותקן גוף חוסם (Bluff Body), וכאשר המדיה זורמת סביבו נוצרות מערבולות לסירוגין משני צדדיו. תדירות היווצרות המערבולות f עומדת ביחס ישר למהירות הזרימה v לפי הנוסחה f = (S · v) / b, כאשר b הוא רוחב הגוף החוסם ו-S הוא מספר שטראוהל. החיישן שמאחורי הגוף החוסם קולט את תדירות המערבולות, והמשדר ממיר אותה לספיקה. מכיוון שמדובר במדידה תדרית, היא אינה מושפעת ממוליכות, מצמיגות, מלחץ או מטמפרטורה של המדיה — בשונה ממד ספיקה אלקטרומגנטי, שדורש נוזל מוליך.

הדגם כולל עיבוד אות מתקדם בשם AVFD (Advanced Vortex Frequency Detection), המסנן רעשים והפרעות מחוץ לתחום התדרים הרלוונטי ומייצב את המדידה בתנאי שדה קשים. בנוסף, גרסת האוגנים זמינה עם הקטנת קוטר משולבת בתוך גוף המד: כ-90% ממדי הוורטקס מוזמנים ממידה אחת קטנה מקוטר הקו, כדי להגביר את מהירות הזרימה ולהרחיב את טווח המדידה. בפתרון המשולב אין צורך ברדוסרים חיצוניים ובקטעים ישרים ביניהם, והמדים מכוילים ומיושרים במפעל בהתאם. ניהול נתונים כפול (Redundant Data Management) שומר על נתוני הכיול וההגדרות גם בעת החלפת כרטיס אלקטרוניקה או תצוגה.

יתרונות מרכזיים

• מדידת קיטור רווי, קיטור על-מחומם, גזים ונוזלים באותו מכשיר.
• פיצוי לחץ וטמפרטורה משולב — דיוק נקודת מדידה של ±1.5% במקום ±3% עד ±5%.
• פיצוי טמפרטורה לקיטור רווי כלול כבר בגרסת הבסיס.
• דיוק של ±0.75% מהערך הנמדד בנוזלים ו-±1.0% בגזים ובקיטור.
• ללא חלקים נעים — חיישן נטול תחזוקה ובלאי.
• מבנה נירוסטה מרותך במלואו, עמיד בקורוזיה, בלחץ ובטמפרטורה עד 240°C.
• אישור SIL2 לפי IEC 61508 למערכות בטיחות.
• מתאים לאזורים מסוכנים — ATEX, IECEx, QPS.
• הקטנת קוטר משולבת לחיסכון במקום ולהרחבת טווח המדידה.
• חישוב אנרגיה תרמית ברוטו ונטו לניהול אנרגיה במפעל.
• פונקציית FAD למדידת תפוקת מדחסים במערכות אוויר דחוס.
• ניהול נתונים כפול — החלפת אלקטרוניקה ללא איבוד כיול והגדרות.
• גרסה מרוחקת עם כבל באורך של עד 50 מטר.
• ברז ניתוק המאפשר בדיקת לחץ ואיטום של הקו והחלפת חיישן הלחץ ללא הפסקת התהליך.

יישומים נפוצים

• מדידת קיטור רווי וקיטור על-מחומם בקווי אספקה.
• ניטור דודי קיטור ובקרת יעילותם.
• מדידת אנרגיה תרמית של קיטור ומים חמים.
• מדידת צריכת גזים תעשייתיים.
• מדידת צריכה במערכות אוויר דחוס וניטור תפוקת מדחסים.
• הערכת תפוקת אוויר חופשי (FAD).
• תהליכי SIP ו-CIP בתעשיות המזון, המשקאות והפארמה.
• מדידת נוזלים מוליכים ולא מוליכים בתעשייה הכימית.
• מדידה במערכות בטיחות בסיווג SIL2.

גרסאות ותצורות

• גרסת אוגנים (Flange) — עם פיצוי טמפרטורה כסטנדרט ופיצוי לחץ אופציונלי, וכן הקטנת קוטר משולבת להתקנה חסכונית במקום ולטווחי מדידה רחבים.
• גרסת Sandwich (Wafer) — כל יתרונות גרסת האוגנים במבנה חוסך מקום, עם טבעות מרכוז המבטיחות התקנה מדויקת ללא סטייה. ללא הקטנת קוטר משולבת.
• גרסה קומפקטית או מרוחקת — בגרסה המרוחקת המשדר מותקן בנפרד מגוף המדידה, עם כבל חיבור באורך של עד 50 מטר.

שאלות ותשובות

מה ההבדל בין מד ספיקה וורטקס למד ספיקה אלקטרומגנטי?

מד ספיקה אלקטרומגנטי מודד רק נוזלים מוליכים חשמלית, ואינו מסוגל למדוד קיטור, גזים או נוזלים לא מוליכים. מד ספיקה וורטקס מודד לפי תדירות מערבולות, ולכן הוא אינו תלוי במוליכות המדיה ומסוגל למדוד קיטור, גזים ונוזלים באותו מכשיר. מנגד, מד אלקטרומגנטי מדויק יותר בספיקות נמוכות ואינו יוצר הפסד עומד. לפירוט נוסף ראו את המדריך איך לבחור מד ספיקה.

האם SITRANS FX330 מודד קיטור?

כן — זהו אחד היישומים המרכזיים שלו. המד מודד קיטור רווי וקיטור על-מחומם, וכולל פיצוי טמפרטורה לקיטור רווי כבר בגרסת הבסיס. בתוספת חיישן הלחץ המשולב הוא מחשב גם צפיפות, ספיקה מסית ואנתלפיה — כלומר את תכולת החום של הקיטור — ומאפשר מדידת אנרגיה תרמית.

מהו הדיוק של מד הספיקה?

בספיקה נפחית הדיוק הוא ±0.75% מהערך הנמדד בנוזלים ו-±1.0% בגזים ובקיטור, כאשר מספר ריינולדס גדול מ-20,000. בספיקה מסית ובנפח מתוקנן הדיוק הוא ±1.5% מהערך הנמדד. החזרתיות היא ±0.1%. דיוק נקודת המדידה הכוללת, כולל פיצוי לחץ וטמפרטורה, עומד על ±1.5%.

אילו קטעים ישרים נדרשים בהתקנה?

לפני המד נדרשים לפחות 15 קטרים (15 × DN) אחרי מעבר קוטר או אחרי כפיפה אחת של 90°, לפחות 30 קטרים אחרי שתי כפיפות 90°, לפחות 40 קטרים אחרי שתי כפיפות במישורים שונים, ולפחות 50 קטרים אחרי שסתום בקרה. אחרי המד נדרשים לפחות 5 קטרים. בגרסת האוגנים עם הקטנת קוטר משולבת אין צורך בקטע ישר בין הרדוסר לגוף החוסם, משום שהמדים מכוילים ומיושרים במפעל בתצורה זו.

האם המד מתאים לאזורים מסוכנים (ATEX)?

כן. המכשיר זמין עם אישורי ATEX, IECEx ו-QPS לשימוש באזורים מסוכנים, ובגרסת Ex טווח טמפרטורת הסביבה הוא ‎-40°C עד ‎+65°C והזנת המתח היא 14 עד 30 VDC.

מהי דרישת מספר ריינולדס ומדוע היא חשובה?

מדידת וורטקס מחייבת זרימה מערבולתית מפותחת, ולכן מספר ריינולדס חייב להיות גדול מ-10,000. מתחת לערך זה המערבולות אינן נוצרות באופן יציב והמד אינו מודד. מסיבה זו חשוב לבחור את מידת המד לפי טווח הספיקות בפועל ולא לפי קוטר הקו — ולעיתים קרובות נבחר מד במידה אחת קטנה מהקו. מהירויות הזרימה המומלצות הן 0.3 עד 7 מ׳/שנייה בנוזלים ו-2 עד 80 מ׳/שנייה בגזים ובקיטור.

מה ההבדל בין גרסת האוגנים לגרסת ה-Sandwich?

גרסת האוגנים מתחברת לצנרת באוגנים ומאפשרת הקטנת קוטר משולבת בתוך גוף המד. גרסת ה-Sandwich (Wafer) נלחצת בין שני אוגני הצנרת, חוסכת מקום ומשקל, ומגיעה עם טבעות מרכוז להתקנה ללא סטייה — אך ללא אפשרות להקטנת קוטר משולבת.

האם ניתן להשתמש במד למדידת אנרגיה?

כן. המכשיר מצויד בחיישן טמפרטורה כסטנדרט וניתן להתקינו כמד אנרגיה תרמית בקו ההזנה. חיבור חיישן טמפרטורה חיצוני נוסף בקו החוזר מאפשר חישוב של אנרגיה תרמית נטו, ואת הנתונים ניתן להזרים למערכת בקרה (DCS) לצורך ניהול אנרגיה במפעל.

לייעוץ טכני, סייזינג של המד לפי תנאי התהליך שלכם והצעת מחיר — צרו קשר עם מד שאן, נציגי SIEMENS בישראל לתחום מכשור התהליך. ראו גם את כלל מדי הספיקה מסוג וורטקס ואת מגוון מדי הספיקה שלנו.