Vortex áramlásmérő vagy turbinás áramlásmérő?

(I) Vortex Flow Meter: A Karman Vortex Street Effect mérnöki alkalmazása

Az örvényáramlásmérő a jól ismert-Karman örvény utcai effektuson alapul. Amikor a folyadék átáramlik egy nem-áramvonalas objektumon, azaz egy örvénygenerátoron, két sor szabályosan elhelyezett örvény jön létre felváltva mindkét oldalon lefelé. Ezeket az örvényeket, amelyek szépen elrendezett sorokra hasonlítanak, Karman örvény utcának nevezik. Az örvényképződés gyakorisága szorosan összefügg a folyadék sebességével. Az örvényfrekvencia pontos mérésével ügyesen kiszámítható a folyadék sebessége, és így meghatározható az áramlási sebesség.

Képzeljük el például, hogy egy folyó mellett állunk, és látjuk, hogy a víz átfolyik a köveken, és kis, forgó örvényeket hoz létre mögöttük. Ha meg tudjuk számolni ezeknek az örvényeknek a sebességét, nagyjából meg tudjuk becsülni a víz áramlási sebességét. Az örvényáramlásmérő ezt az elvet alkalmazza, de pontosabb és tudományosabb. Érzékelők segítségével érzékeli az örvényképződés okozta percnyi nyomásváltozásokat vagy rezgéseket, elektromos jelekké alakítva azokat. A jelfeldolgozás és számítás után a folyadék áramlási sebessége pontosan megjeleníthető.

(II) Turbina áramlásmérő: A folyadék kinetikus energia forgási sebességének mérése

A turbina áramlásmérője a folyadék erejére támaszkodik a turbina forgásának meghajtásához. Amikor a folyadék belép az áramlásmérőbe, először egy vezetőlapáton halad át, amely forgalmi tisztként viselkedik, és megszervezi a folyadékot, hogy stabil áramlási sebességgel és irányban becsapódjon a turbinába. A folyadék hatása alatt a turbina gyorsan forogni kezd, és forgási sebessége egyenesen arányos a folyadék áramlási sebességével. Ez hasonló a ventilátor használatához a szélmalom meghajtására; minél erősebb a szél, annál gyorsabban forog a szélmalom.

A turbina forgási sebességének pontos mérésére a turbina áramlásmérője magnetoelektromos érzékelőt használ. A turbina forgó részén mágneses vezető van felszerelve. Ahogy a turbina forog, a mágneses vezető is forog, időszakosan megváltoztatva a mágneses áramkör mágneses ellenállását. Az elektromágneses indukció elve szerint a mágneses ellenállás változása megfelelő elektromos impulzusjeleket indukál a tekercsben. Ezen elektromos impulzusjelek összegyűjtésével, elemzésével és frekvenciájának feldolgozásával a megfelelő folyadékáramlási sebesség kiszámítható és megjeleníthető.

Miután megértette működési elveiket, most összehasonlítjuk az örvény áramlásmérők és a turbinás áramlásmérők teljesítményjellemzőit, ami segít a gyakorlati alkalmazásokban megfelelőbb választásban.

(I) Pontossági teljesítmény

A pontosság tekintetében a turbinás áramlásmérők kiemelkedőek, és kivételesen nagy mérési pontossággal büszkélkedhetnek, jellemzően ±0,5% - ±1% hibatartományon belül szabályozva. Ez olyan, mintha egy nagy pontosságú-mérleget használnának a méréshez, amely rendkívül pontos értékeket biztosít. Ez a nagy pontosság a turbinás áramlásmérőket preferált választássá teszi a rendkívül nagy áramlási pontosságot igénylő alkalmazásokban, mint például a kereskedelmi elszámolás és a finom vegyszergyártás. Az olajkereskedelemben mind a vevőknek, mind az eladóknak szükségük van az olajáramlási sebesség pontos mérésére; A turbinás áramlásmérők nagy pontossága biztosítja a tisztességes és pártatlan tranzakciókat, megelőzve a mérési hibákból eredő gazdasági vitákat.

A Vortex áramlásmérők is jó pontosságot biztosítanak, általában ±1% - ±2% hibatartománnyal. Bár valamivel kevésbé pontos, mint a turbinás áramlásmérők, ez a pontossági szint elegendő a legtöbb ipari alkalmazáshoz. Azokban az ipari gyártási folyamatokban, ahol a precíziós követelmények nem különösebben szigorúak, az örvényárammérők a benne rejlő jellemzőkkel szintén döntő szerepet játszhatnak, megbízható áramlási adatokat szolgáltatva a gyártási folyamathoz.

(II) Alkalmazható adathordozók

A Vortex áramlásmérők olyanok, mint minden{0}}mező, nagyon jól alkalmazkodnak a különféle hordozótípusokhoz. Legyen szó folyadékról, gázról vagy gőzről, könnyedén kezelik őket. A vegyipari gyártás során gyakran szükséges a különböző tulajdonságú folyadékok áramlási sebességének mérése. A Vortex áramlásmérők stabilan és pontosan működhetnek ilyen összetett médiakörnyezetekben. Ráadásul nem túl érzékenyek a folyadék sűrűségének és viszkozitásának változásaira; még ha a közegnek ezek a jellemzői bizonyos mértékig változnak is, az örvényáram-mérő továbbra is nagy mérési pontosságot tud fenntartani.

A turbinás áramlásmérők viszont inkább "tiszta őrültek". Alkalmasabbak tiszta, alacsony viszkozitású folyadékok,{1}}például víz és könnyű olajok mérésére. Ennek az az oka, hogy a turbinás áramlásmérők belsejében forgó alkatrészek vannak. Ha a folyadék lebegő részecskéket, habot vagy egyéb szennyeződéseket tartalmaz, az könnyen károsíthatja vagy elakadhat a turbina forgórészében, ami súlyosan befolyásolja a mérési pontosságot, és akár az áramlásmérő meghibásodását is okozhatja. Az élelmiszer- és italiparban, ahol a tiszta folyékony alapanyagok áramlási sebességét kell mérni, a turbinás áramlásmérők kiválóan teljesítenek a nagy pontosságuk és a tiszta folyadékokhoz való jó alkalmazkodóképességük miatt. Ha azonban szennyeződéseket tartalmazó szennyvíz áramlási sebességét kell mérni, a turbinás áramlásmérők nem alkalmasak; ebben az esetben az örvényáramlásmérő jobb választás lehet.

(III) Költségek és karbantartás

Költség szempontjából az örvényárammérők viszonylag alacsony kezdeti befektetéssel rendelkeznek, ami vonzó a korlátozott költségvetésű vállalatok számára. Ráadásul a karbantartási költségeik is alacsonyak, éves karbantartási költségük az eredeti berendezés értékének körülbelül 1%-a. Ennek oka elsősorban a mozgó mechanikus alkatrészek hiánya, az egyszerű és robusztus szerkezet, valamint a működés közbeni meghibásodásokra való csekély érzékenység, ami kevesebb karbantartási terhelést és gyakoriságot eredményez. A hosszú távú ipari projektekben az örvényárammérők alacsony karbantartási költsége jelentős összegeket takaríthat meg a vállalatok számára.

A turbinás áramlásmérők relatíve magasabb kezdeti befektetéssel rendelkeznek magasabb gyártási folyamataik és precíziós követelményeik miatt. Fenntartási költségeiket azonban nem szabad alábecsülni. A belső forgó alkatrészek miatt rendszeres kalibrálás és kenés szükséges a mérési pontosság és a normál működés érdekében. A turbinás áramlásmérő éves karbantartási költsége elérheti az eredeti berendezés értékének 3%-5%-át. Használat közben a turbina forgását rendszeresen ellenőrizni kell, hogy elkerüljük a turbina folyadékszennyeződések vagy korrózió okozta elakadását. Ha a turbina kopását észlelik, azonnal ki kell cserélni az alkatrészeket. Ezek a karbantartási feladatok bizonyos munkaerő- és erőforrás-befektetést igényelnek.

A gyakorlati alkalmazásokban a megfelelő telepítés és használat döntő fontosságú az áramlásmérők teljesítménye szempontjából. Az alábbiakban felsorolunk néhány szempontot az örvényáramlásmérők és a turbinás áramlásmérők telepítéséhez és használatához.

(I) Telepítési pontok

A Vortex áramlásmérők viszonylag laza követelményeket támasztanak a telepítési feltételekkel szemben, ami az egyik oka az ipari területeken való népszerűségüknek. Általában alacsonyabb követelményeket támasztanak az upstream és a downstream egyenes csőszakaszokra; a felfelé irányuló egyenes csőszakasz hosszának általában csak a csőátmérő (10D) 10-szeresének kell lennie, a lefelé irányuló egyenes csőszakasz hosszának pedig csak a csőátmérő (5D) ötszörösének kell lennie. Ez lehetővé teszi a könnyű telepítést még szűk hely és bonyolult csőelrendezés esetén is. Ezenkívül az örvényárammérők rugalmasak a beépítési irányukban, és vízszintesen vagy függőlegesen is felszerelhetők. Vízszintes beszereléskor ügyeljen az érzékelő helyzetére, és kerülje a cső legalacsonyabb pontjára történő felszerelését, nehogy légbuborékok vagy szennyeződések befolyásolják a mérést; függőleges telepítéskor a folyadéknak alulról felfelé kell áramolnia, hogy elkerülje a gáz felhalmozódását az érzékelő belsejében, és biztosítsa a mérési pontosságot.

Ezzel szemben a turbinás áramlásmérőkre szigorúbb követelmények vonatkoznak a telepítési feltételekre. Szigorú garanciát igényel az egyenes csőszakaszra a csőátmérő 20-szorosa (20D) az áramlás irányában és az egyenes csőszakasz a csőátmérő (5D) 5-szöröse után. Ennek az az oka, hogy a turbinás áramlásmérő mérési pontossága nagymértékben függ a folyadékáramlási rendszer stabilitásától. Csak egy kellően hosszú egyenes csőszakasz biztosíthatja, hogy a folyadék stabil áramlási sebességet és irányt tartson az áramlásmérőbe való belépéskor, elkerülve az instabil áramlási viszonyok, például örvények és turbulencia által keltett egyenetlen erőket, ezzel biztosítva a mérési eredmények pontosságát. Ha a felfelé irányuló egyenes csőszakasz nem megfelelő hosszúságú, a folyadék szabálytalanul áramolhat az áramlásmérőbe belépve, ami megnövekedett mérési hibákhoz vezethet. A turbinás áramlásmérő felszerelésekor különös figyelmet kell fordítani a folyadék irányára; meg kell győződni arról, hogy a folyadék áramlási iránya összhangban van az érzékelő házán lévő nyíllal jelzett iránnyal. Ha a beépítési irány helytelen, a turbina nem fog megfelelően forogni, ami lehetetlenné teszi a pontos áramlásmérést, sőt az áramlásmérő károsodását is okozhatja.

(II) Használati óvintézkedések

Vortex áramlásmérő használatakor különös gondot kell fordítani a külső interferencia elkerülésére. Mivel az örvényáramlásmérő az örvények által generált jelek észlelésével méri az áramlást, ezek a jelek viszonylag gyengék, és könnyen befolyásolhatók külső elektromágneses mezők, rezgések és egyéb tényezők. Ezért a telepítés során az örvényáramlásmérőket távol kell tartani erős elektromágneses interferencia forrásoktól, például nagy motoroktól és transzformátoroktól. Ezzel egyidejűleg győződjön meg arról, hogy az áramlásmérő megfelelő földeléssel rendelkezik, hogy csökkentse az elektromágneses interferencia hatását a jelre. Ha az örvényáramlásmérőt erős vibrációjú környezetbe telepítik, hatékony rezgéscsillapító intézkedésekre van szükség, például rezgéscsillapító párnák és rugalmas kötések használata, hogy megakadályozzák a vibráció átadását az áramlásmérőre, és ez befolyásolja a mérési pontosságot.

A turbinás áramlásmérők esetében elengedhetetlen, hogy használat közben elkerüljük az erős vibrációt és ütéseket. Mivel az áramlásmérőben lévő turbina egy precíziós forgó alkatrész, az erős vibráció vagy ütés deformációt vagy károsodást okozhat a turbina rotorjában, vagy felgyorsíthatja a csapágykopást, ezáltal befolyásolva az áramlásmérő mérési pontosságát és élettartamát. Napi működés közben kerülje a nagy berendezések beindítását vagy leállítását az áramlásmérő közelében, mert ez rezgést okozhat a csővezetékben. A csővezeték-rendszer karbantartása vagy javítása során ügyeljen arra is, hogy megvédje a turbina áramlásmérőjét a véletlen behatásoktól. Továbbá, mivel a turbinás áramlásmérők mérési pontosságát befolyásolják a folyadék hőmérsékletének és nyomásának változásai, használat közben gondosan figyelje a folyadék hőmérsékletét és nyomását annak biztosítására, hogy az áramlásmérő működési tartományán belül maradjanak. Ha jelentősek a hőmérséklet- és nyomásingadozások, a mérési eredmények kompenzálására és korrekciójára lehet szükség a pontosság biztosítása érdekében.

A petrolkémiai iparban az örvényáramlásmérőket széles körben használják gőzmérésre és korrozív közegek mérésére. A turbinás áramlásmérőket nagy pontosságuk miatt gyakrabban használják a finomított olaj kereskedelmében és szállításában.

A települési fűtési rendszerekben az örvényárammérők a legelőnyösebb választás a melegvíz-méréshez, mivel magas{0}}hőmérsékletállóságuk és alacsony nyomásveszteségük tökéletesen megfelel a rendszer követelményeinek.

Az élelmiszer- és gyógyszeriparban, ahol rendkívül magasak a higiéniai követelmények, minden-rozsdamentes acél turbinás áramlásmérő megfelelőbb, mivel sima belső falaik kevésbé hajlamosak a baktériumok elszaporodására.

Az örvényárammérőket gyakran választják a csővezetékek nagy távolságú-figyelésére, mivel szinte nem növelik a rendszer nyomásveszteségét, ami döntő fontosságú a szivattyúzási energiafogyasztás csökkentése szempontjából.

Médiaprioritás elve:

Az örvényárammérők előnyösek szennyeződéseket, korrozív közegeket vagy többfázisú áramlást magában foglaló forgatókönyvek esetén; A turbinás áramlásmérőket tiszta, kis{0}}viszkozitású, nagy-pontos mérést igénylő folyadékokhoz választják ki.

Pontossági illesztés elve:

Az olyan forgatókönyvek esetében, mint a kereskedelmi elszámolás és a precíziós szabályozás, a turbinás áramlásmérők ±0,5%-os pontosságot igényelnek; Az örvényáramlásmérők rutinszerű ipari folyamatszabályozásra használhatók.

Karbantartási alkalmazkodóképesség elve:

A Vortex áramlásmérőket olyan távoli területekre választják ki, ahol nincsenek karbantartási feltételek vagy hosszú távú üzemeltetési{0}}projektek; A turbinás áramlásmérőket a rendszeres karbantartási képességekkel és szigorú pontossági követelményekkel járó forgatókönyvekhez választják ki.