Przepływomierz wirowy jest powszechnym urządzeniem do pomiaru przepływu, szeroko stosowanym w procesach przemysłowych do pomiaru przepływu gazu, cieczy i pary. Poniżej znajduje się szczegółowe wyjaśnienie zasady działania, struktury, warunków pracy, możliwych problemów, kompensacji temperatury i ciśnienia oraz wymaganego sprzętu podczas pomiaru pary nasyconej lub pary przegrzanej.
1. Jak to działa
Przepływomierze Vortex działają w oparciu o zasadę ulicy wirowej Karmana: kiedy płyn przepływa przez asymetryczny korpus (zwany generatorem wirów), za nim tworzą się naprzemienne wiry, które są generowane i uwalniane z określoną częstotliwością. Częstotliwość wytwarzania wirów jest proporcjonalna do natężenia przepływu płynu, zatem natężenie przepływu płynu można obliczyć, wykrywając częstotliwość tych wirów. Typowe metody wykrywania obejmują czujniki piezoelektryczne lub czujniki pojemnościowe do rejestrowania częstotliwości wiru.
2.Struktura
Podstawowa budowa przepływomierza wirowego obejmuje:
Generatory wirów: zwykle trójkątne kolumny lub pryzmaty, używane do zakłócania płynu i tworzenia wirów.
• Sondy czujnikowe: Urządzenia używane do wykrywania częstotliwości wirowych, takie jak czujniki piezoelektryczne lub pojemnościowe.
Rura do pomiaru przepływu: Zainstalowano generator wirów i sondę, w której przez tę sekcję przepływa ciecz.
• Jednostka przetwarzająca sygnał: Sygnał zebrany przez sondę jest konwertowany na dane dotyczące prędkości lub przepływu.
3. Warunki pracy
Przepływomierze wirowe nadają się do pomiaru następujących płynów:
• Gaz: taki jak powietrze, azot, gaz ziemny itp.
• Ciecz: taka jak woda, olej itp.
Para: taka jak para nasycona i para przegrzana.
Uwaga podczas używania:
• Wymagania dotyczące prostego odcinka rury: Aby zapewnić dokładny pomiar, zwykle konieczne jest utrzymanie wystarczająco długiego, prostego odcinka rury przed i za przepływomierzem wirowym, aby uniknąć zakłóceń pola przepływu.
• Zakres prędkości płynu: Przepływomierze Vortex nadają się do średnich i wysokich przepływów.
• Warunki temperatury i ciśnienia: Należy wybrać odpowiednie materiały i czujniki przepływomierza wirowego w zależności od konkretnych warunków pracy, aby dostosować się do środowisk o wyższej temperaturze lub ciśnieniu.
4. Typowe problemy
Przepływomierz Vortex może napotkać następujące problemy w użytkowaniu:
Skutki wibracji: Wibracje rur mogą zakłócać dokładność sygnału, powodując nieprawidłowe dane pomiarowe.
Czułość przy niskim przepływie: Przy małych natężeniach przepływu powstały sygnał wirowy może nie być wystarczająco wyraźny, co zmniejsza dokładność pomiaru.
Kamień i korozja: Kamień lub korozja na wewnętrznej ściance rury pomiarowej może mieć wpływ na wydajność i stabilność pomiarów generatora wirów.
• Blokowanie ciał obcych: Ciała obce blokujące rurę pomiarową powodują błędy pomiaru
5. Kompensacja temperatury i ciśnienia przy pomiarze pary nasyconej i pary przegrzanej
Podczas pomiaru przepływu pary nasyconej lub przegrzanej ważna jest kompensacja temperatury i ciśnienia, aby zapewnić, że zmierzone wyniki przepływu odzwierciedlają przepływ masowy lub przepływ objętościowy w rzeczywistych warunkach.
• Para nasycona: Gęstość pary nasyconej ma stałą zależność od temperatury i ciśnienia, zatem gęstość można obliczyć mierząc ciśnienie lub temperaturę.
• Para przegrzana: Ponieważ jej temperatura i ciśnienie są stosunkowo niezależne, w celu obliczenia gęstości należy jednocześnie zmierzyć temperaturę i ciśnienie.
Metoda kompensacji:
Kompensacja temperatury: Uzyskaj temperaturę płynu w czasie rzeczywistym, instalując czujnik temperatury.
• Kompensacja ciśnienia: Uzyskaj ciśnienie płynu w czasie rzeczywistym, instalując przetwornik ciśnienia.
Obliczanie przepływu: Dane dotyczące temperatury i ciśnienia są wprowadzane do kalkulatorów przepływu lub zautomatyzowanych systemów w celu kompensacji gęstości w czasie rzeczywistym w celu obliczenia dokładnych masowych natężeń przepływu.
6. Wymagany sprzęt
Aby uzyskać dokładną kompensację temperatury i ciśnienia, zwykle wymagany jest następujący sprzęt:
• Korpus przepływomierza Vortex: wyposażony w standardowy interfejs wyjściowy sygnału.
Czujniki temperatury (takie jak termopary lub rezystory termiczne): używane do pomiaru temperatury pary.
• Przetwornik ciśnienia: Służy do pomiaru ciśnienia pary.
Kalkulatory przepływu lub systemy DCS/PLC: używane do odbierania sygnałów temperatury, ciśnienia i przepływu oraz wykonywania obliczeń kompensacji.
7. Dodaj:
Dlaczego przy pomiarze pary nasyconej lub przegrzanej wymagana jest kompensacja temperatury i ciśnienia?
Podczas pomiaru pary nasyconej lub przegrzanej wymagana jest kompensacja temperatury i ciśnienia, głównie dlatego, że gęstość pary znacznie zmienia się w zależności od temperatury i ciśnienia. Bez kompensacji przepływomierze wirowe mogą mierzyć jedynie przepływ objętościowy, a w celu dokładnej kontroli procesu i obliczenia energii zwykle musimy znać przepływ masowy lub standardowy przepływ objętościowy. Oto dlaczego:
1. Zmiana gęstości pary
• Para nasycona: W stanie nasyconym istnieje ścisła zgodność pomiędzy temperaturą i ciśnieniem pary. Każda zmiana temperatury lub ciśnienia powoduje zmianę gęstości, zatem gęstość można wyznaczyć poprzez pomiar parametru, takiego jak temperatura lub ciśnienie. Jednak w dalszym ciągu konieczne jest uzyskanie gęstości w czasie rzeczywistym w celu kompensacji zmiany warunków pracy.
• Para przegrzana: Temperatura i ciśnienie zmieniają się niezależnie, a gęstości nie można określić po prostu na podstawie jednego parametru. Dlatego w celu obliczenia gęstości pary konieczne jest zmierzenie zarówno temperatury, jak i ciśnienia.
2. Rodzaj przepływu i cel pomiaru
• Przepływ objętościowy: Przepływomierz wirowy mierzy bezpośrednio objętość przepływu cieczy, to znaczy objętość przez mierzony odcinek w jednostce czasu. W przypadku gazów i par wartość ta nie odzwierciedla bezpośrednio masy w różnych temperaturach i ciśnieniach.
Masowe natężenie przepływu: Jest to wielkość bardziej użyteczna w sterowaniu procesem i obliczaniu energii, ponieważ odnosi się do rzeczywistej masy płynu. Obliczając masowe natężenie przepływu, należy skorzystać ze wzoru:
• Kompensacja gęstości: Poprzez pomiary temperatury i ciśnienia obliczana jest i kompensowana gęstość w czasie rzeczywistym, aby zapewnić, że wynik pomiaru jest dokładnym masowym lub standardowym objętościowym natężeniem przepływu.
3.Potrzeby obliczenia energii pary
W wielu zastosowaniach przemysłowych, szczególnie tych obejmujących ogrzewanie parowe lub urządzenia napędzane parą, kluczową rolę odgrywa transfer energii pary. Entalpia (zawartość ciepła) pary jest bezpośrednio związana z jej temperaturą i ciśnieniem. Bez kompensacji danych dostarczanych przez przepływomierz nie można dokładnie wykorzystać do obliczeń energii.
• Kompensacja w czasie rzeczywistym zapewnia rzeczywiste parametry pary, co zapewnia dokładniejszy bilans energetyczny i kontrolę.
4.Dynamiczne zmiany rzeczywistych warunków pracy
Temperatura i ciśnienie w systemie parowym mogą zmieniać się w czasie, na przykład w warunkach wysokiego lub niskiego obciążenia, a te wahania powodują zmianę gęstości pary. Dlatego, aby zapewnić dokładne pomiary, zmiany te muszą być wychwytywane i dynamicznie kompensowane.
wniosek
Kompensacja temperatury i ciśnienia jest konieczna do pomiaru pary nasyconej i przegrzanej, ponieważ może:
• Przepływ objętościowy mierzony przez skorygowany przepływomierz jest przepływem masowym.
• Zapewnia dokładniejsze dane dotyczące przepływu pary w celu kontroli procesu.
• Zapewnij dokładność obliczeń energetycznych i efektywność procesu.
Mierząc temperaturę i ciśnienie w czasie rzeczywistym i łącząc te dane do obliczeń gęstości, można kompensować zmiany gęstości pary, dzięki czemu pomiary są bardziej wiarygodne i dokładne.
wniosek
Przepływomierz wirowy jest szeroko stosowany w przemyśle ze względu na prostą konstrukcję, łatwą konserwację i szeroki zakres zastosowań. Podczas pomiaru pary nasyconej i przegrzanej kompensacja temperatury i ciśnienia jest niezbędna, aby zapewnić dokładność i niezawodność danych dotyczących przepływu.
Dziękuję