En flödesmätare – i sin enklaste form – mäter hur stor volym eller massa av en vätska eller gas som passerar genom ett rör under en viss tid. Resultatet uttrycks vanligen som volymflöde (t.ex. l/min eller m³/h) eller massflöde (kg/h).
Så går det till i praktiken
1. Skapa ett känt fysikaliskt samband
Alla flödesmätare bygger på att man kan koppla ihop en mätbar storhet med flödet. Exempel på sådana storheter är tryckskillnad, rotationshastighet, inducerad spänning, tidsförskjutning på ljudpulser eller den Corioliskraft som uppstår när ett rör vibrerar. När sambandet är välkänt kan elektroniken räkna om signalen till ett volym- eller massflöde.
2. Omvandla signalen
Den råa signalen – t.ex. en millivoltspänning från en magnetisk givare eller ett digitalt tidsvärde från en ultraljudsprobe – bearbetas av en transmitter. Där filtreras brus bort och kompensation görs för temperatur, densitet, tryck osv. Det färdiga värdet skickas ofta ut som 4–20 mA, pulser eller ett digitalt fältbuss-protokoll (HART, Modbus, Profibus, Ethernet-IP m.fl.).
3. Kalibrera mot referens
För att säkerställa spårbarhet kalibreras mätaren mot en primär standard (gravimetrisk eller volymetrisk rigg). Då får man en kalibreringskurva och ett felband (t.ex. ±0,2 % av mätvärdet). Regelbunden rekvalificering krävs i kvalitetskritiska processer (t.ex. läkemedel).
Olika mätprinciper
-
Differenstryckmätare (Venturi, strypbricka, Pitotrör)
Skapar en artificiell strypning i ledningen. När flödet accelererar sjunker statiskt tryck enligt Bernoulli. Transmittern mäter ΔP och beräknar flödet. Robust och billig men ger permanent tryckförlust och behöver raka rör före/efter. -
Turbinflödesmätare
En rotor monteras i flödesriktningen. Flödet driver rotorn och varje varv ger en puls via en induktiv eller magnetisk sensor. Pulserna per tidsenhet är proportionella mot volymflödet. Mycket exakt i rena, lågviskösa vätskor men slits vid partiklar och är känslig för viskositetsförändringar. -
Positiv förträngning (PD)
Små kammare ”skopar” fixerade volymer (exempel: ovalhjuls-, kugghjuls- eller kolvmätare). Varje mekanisk cykel är känd volym ⇒ totalen fås genom att räkna cykler. Extremt noggrann vid dosering och hög viskositet men innehåller rörliga delar som kräver service. -
Elektromagnetisk mätare (mag-meter)
Fungerar som en omvänd generator. En magnetfältspole skickar fält tvärs rörtvärsnittet; en ledande vätska som passerar inducerar en spänning som är direkt proportionell mot hastigheten. Ingen tryckförlust och inga rörliga delar, men funkar bara för medier med ledningsförmåga ≳ ~5 µS/cm (vatten, slam, syror). -
Ultraljudsmätare
Två huvudvarianter:
Transit-time: mäter skillnaden i transittid mellan två ljudstrålar som går med och mot flödet.
Doppler: mäter frekvensskift på ljud som studsar mot partiklar/bubblor.
Kan monteras ”clamp-on” utanför röret, vilket är bra för stora dimensioner och temporära mätningar. Påverkas av bubblor, partiklar och temperaturgradienter. -
Coriolis
Ett eller två tunna rör sätts i vibration. När massan rör sig genom de vibrerande rören uppstår Corioliskrafter som vrider röret; vridningen är proportionell mot massflödet. Ger både massflöde, densitet och temperatur direkt med hög precision (±0,1 % är vanligt). Dyr, tyngre och med visst tryckfall. -
Vortex
Ett bluff-body i strömmen genererar virvlar som lossnar växelvis vänster/höger. Virvelfrekvensen är linjär mot hastigheten när Reynoldstalet är tillräckligt högt. Passar ånga, vätskor och gaser där lågt underhåll är viktigt. Kräver stabilt flöde och ger tryckförlust.
Viktig installationspraxis
-
Håll röret helt fyllt (för volymmeter) för att undvika falska mätvärden.
-
Raksträckor: mycket turbulens, böjar eller ventiler strax före mätaren ökar mätfelet. Generellt 5–10 rördiametrar uppströms och 3–5 nedströms, beroende på princip och tillverkarens rekommendationer.
-
Jordning och skärmning för elektromagnetiska mätare så att elektriskt brus inte påverkar signalen.
-
Vibrationsdämpning av Coriolis-instrument för att skydda känslig elektronik.
-
Placering i vertikal ledning med uppåtgående flöde kan hjälpa till att hålla röret fyllt och evakuera luft.
Hur väljer man rätt teknik?
-
Om mediet är rent vatten och tryckfallet måste vara minimalt → elektromagnetisk flödesmätare.
-
Om du behöver extrem doseringsprecision eller massflöde → Coriolis eller en positiv-förträngningsmätare.
-
För högtempererad ånga eller processgas → vortex eller differenstryckmätare.
-
Om installationen bara är tillfällig eller röret är mycket stort → clamp-on ultraljud.
-
Budget, servicefönster och lokala föreskrifter (t.ex. MID, OIML, ATEX) spelar också in.
Sammanfattning
En flödesmätare fungerar genom att översätta en fysikaliskt mätbar effekt av flödet till en elektrisk signal som kan tolkas som volym- eller massflöde. Det finns flera tekniska principer, var och en med styrkor och svagheter beroende på medium, flödesområde, noggrannhetskrav och driftmiljö. Genom att välja en princip som harmonierar med process- och installationsförutsättningarna får du stabila och tillförlitliga mätdata över tid – utan onödigt underhåll eller oväntade kostnader.