Vortex plūsmas mērītājs vai turbīnas plūsmas mērītājs?

(I) Vortex plūsmas mērītājs: Karman Vortex ielas efekta inženierijas pielietojums

Virpuļplūsmas mērītājs darbojas, pamatojoties uz labi zināmo-Karman vortex ielas efektu. Kad šķidrums plūst caur ne-plūsmas līniju, ti, virpuļu ģeneratoru, abās pusēs lejup pa straumi pārmaiņus tiek ģenerētas divas regulāri izvietotu virpuļu rindas. Šos virpuļus, kas atgādina glīti sakārtotas rindas, sauc par Karmana virpuļielu. Šo virpuļu veidošanās biežums ir cieši saistīts ar šķidruma ātrumu. Precīzi izmērot virpuļa frekvenci, var gudri aprēķināt šķidruma ātrumu un tādējādi noteikt plūsmas ātrumu.

Piemēram, iedomājieties, ka stāvat pie upes un redzat, ka ūdens plūst pāri akmeņiem, aiz tiem radot mazus, rotējošus virpuļus. Ja mēs varam saskaitīt šo virpuļu ātrumus, mēs varam aptuveni novērtēt ūdens plūsmas ātrumu. Virpuļplūsmas mērītājs izmanto šo principu, taču tas ir precīzāks un zinātniskāks. Tas izmanto sensorus, lai noteiktu minimālās spiediena izmaiņas vai vibrācijas, ko izraisa virpuļu rašanās, pārvēršot tos elektriskos signālos. Pēc signāla apstrādes un aprēķināšanas šķidruma plūsmas ātrumu var precīzi parādīt.

(II) Turbīnas plūsmas mērītājs: šķidruma kinētiskās enerģijas rotācijas ātruma mērīšana

Turbīnas plūsmas mērītājs paļaujas uz šķidruma spēku, lai virzītu turbīnas rotāciju. Kad šķidrums nonāk plūsmas mērītājā, tas vispirms iet caur virzošo lāpstiņu, kas darbojas kā satiksmes darbinieks, organizējot šķidrumu, lai tas iedarbotos uz turbīnu ar stabilu plūsmas ātrumu un virzienu. Šķidruma ietekmē turbīna sāk strauji griezties, un tās rotācijas ātrums ir tieši proporcionāls šķidruma plūsmas ātrumam. Tas ir līdzīgi kā izmantot ventilatoru, lai darbinātu vējdzirnavas; jo stiprāks vējš, jo ātrāk griežas vējdzirnavas.

Lai precīzi izmērītu turbīnas rotācijas ātrumu, turbīnas plūsmas mērītājs izmanto magnetoelektrisko sensoru. Uz turbīnas rotējošās daļas ir uzstādīts magnētiskais vadītājs. Turbīnai griežoties, griežas arī magnētiskais vadītājs, periodiski mainot magnētiskās ķēdes magnētisko pretestību. Saskaņā ar elektromagnētiskās indukcijas principu šīs magnētiskās pretestības izmaiņas inducē atbilstošus elektrisko impulsu signālus spolē. Apkopojot, analizējot un apstrādājot šo elektrisko impulsu signālu frekvenci, var aprēķināt un parādīt atbilstošo šķidruma plūsmas ātrumu.

Izpratuši to darbības principus, tagad salīdzināsim virpuļplūsmas mērītāju un turbīnu plūsmas mērītāju darbības raksturlielumus, kas palīdzēs mums izdarīt piemērotāku izvēli praktiskā pielietojumā.

(I) Precizitātes veiktspēja

Precizitātes ziņā turbīnu plūsmas mērītāji ir izcili, ar īpaši augstu mērījumu precizitāti ar kļūdu diapazonu, kas parasti tiek kontrolēts ±0,5% - ±1%. Tas ir līdzīgs augstas-precizitātes svaru izmantošanai svēršanai, nodrošinot ārkārtīgi precīzas vērtības. Šī augstā precizitāte padara turbīnu plūsmas mērītājus par vēlamo izvēli lietojumos, kuros nepieciešama ārkārtīgi augsta plūsmas precizitāte, piemēram, tirdzniecības norēķinos un smalko ķīmisko vielu ražošanā. Naftas tirdzniecībā gan pircējiem, gan pārdevējiem ir nepieciešams precīzi izmērīt naftas plūsmas ātrumu; turbīnu caurplūdes mērītāju augstā precizitāte nodrošina godīgus un objektīvus darījumus, novēršot ekonomiskus strīdus, kas izriet no mērījumu kļūdām.

Vortex plūsmas mērītāji nodrošina arī labu precizitāti, parasti ar kļūdu diapazonu ±1% - ±2%. Lai gan tas ir nedaudz mazāk precīzs nekā turbīnu plūsmas mērītāji, šis precizitātes līmenis ir pietiekams lielākajai daļai rūpniecisko lietojumu. Rūpnieciskās ražošanas procesos, kur precizitātes prasības nav īpaši stingras, virpuļplūsmas mērītājiem ar tiem raksturīgajām īpašībām var būt arī izšķiroša nozīme, nodrošinot uzticamus plūsmas datus ražošanas procesam.

(II) Piemērojamie mediji

Vortex plūsmas mērītāji ir kā visi{0}}apaļi, tie ir ļoti pielāgojami dažādiem datu nesēju veidiem. Neatkarīgi no tā, vai tie ir šķidrumi, gāzes vai tvaiki, viņi var viegli tikt galā ar tiem. Ķīmiskajā ražošanā bieži ir nepieciešams izmērīt šķidrumu ar dažādām īpašībām plūsmas ātrumu. Vortex plūsmas mērītāji var darboties stabili un precīzi šādās sarežģītās mediju vidēs. Turklāt tie nav īpaši jutīgi pret šķidruma blīvuma un viskozitātes izmaiņām; pat ja šie vides raksturlielumi zināmā mērā mainās, virpuļplūsmas mērītājs joprojām var saglabāt augstu mērījumu precizitāti.

No otras puses, turbīnu plūsmas mērītāji ir vairāk kā "tīrie frīki". Tie ir piemērotāki tīru, zemas viskozitātes šķidrumu, piemēram, ūdens un vieglo eļļu, mērīšanai. Tas ir tāpēc, ka turbīnas plūsmas mērītājos iekšpusē ir rotējošas daļas. Ja šķidrumā ir suspendētas daļiņas, putas vai citi piemaisījumi, tas var viegli izraisīt turbīnas rotora bojājumus vai iesprūšanu, nopietni ietekmējot mērījumu precizitāti un, iespējams, pat izraisot plūsmas mērītāja darbības traucējumus. Pārtikas un dzērienu rūpniecībā, kur nepieciešams izmērīt tīru šķidru izejvielu plūsmas ātrumu, turbīnu plūsmas mērītāji var lieliski darboties, pateicoties to augstajai precizitātei un labajai pielāgošanās spējai tīriem šķidrumiem. Tomēr, ja nepieciešams izmērīt piemaisījumus saturošu notekūdeņu plūsmas ātrumu, turbīnas plūsmas mērītāji nav piemēroti; šajā gadījumā labāka izvēle var būt virpuļplūsmas mērītājs.

(III) Izmaksas un uzturēšana

No izmaksu viedokļa virpuļplūsmas mērītājiem ir salīdzinoši zems sākotnējais ieguldījums, kas ir pievilcīgs uzņēmumiem ar ierobežotu budžetu. Turklāt to uzturēšanas izmaksas ir arī zemas, un ikgadējie uzturēšanas izdevumi ir aptuveni 1% no sākotnējās aprīkojuma vērtības. Tas galvenokārt ir saistīts ar kustīgu mehānisko detaļu trūkumu, vienkāršu un izturīgu struktūru un zemu uzņēmību pret darbības traucējumiem darbības laikā, kā rezultātā ir mazāka apkopes darba slodze un biežums. Ilgtermiņa-rūpnieciskos projektos virpuļplūsmas mērītāju zemās uzturēšanas izmaksas var ietaupīt uzņēmumu ievērojamus līdzekļus.

Turbīnu plūsmas mērītājiem ir salīdzinoši lielāki sākotnējie ieguldījumi to augstāko ražošanas procesu un precizitātes prasību dēļ. Tomēr nevajadzētu novērtēt par zemu to uzturēšanas izmaksas. Tā kā iekšpusē ir rotējošas daļas, ir nepieciešama regulāra kalibrēšana un eļļošana, lai nodrošinātu mērījumu precizitāti un normālu darbību. Turbīnas plūsmas mērītāja ikgadējās uzturēšanas izmaksas var sasniegt 3–5% no sākotnējās iekārtas vērtības. Lietošanas laikā turbīnas rotācija ir regulāri jāpārbauda, ​​lai novērstu turbīnas iestrēgšanu, ko izraisa šķidruma piemaisījumi vai korozija. Ja tiek konstatēts turbīnas nodilums, detaļas ir nekavējoties jānomaina. Šie uzturēšanas uzdevumi prasa noteiktu darbaspēka un resursu ieguldījumu.

Praktiskā pielietojumā pareiza uzstādīšana un lietošana ir ļoti svarīga plūsmas mērītāju veiktspējai. Tālāk ir sniegti daži apsvērumi par virpuļplūsmas mērītāju un turbīnu plūsmas mērītāju uzstādīšanu un lietošanu.

(I) Uzstādīšanas punkti

Vortex plūsmas mērītājiem ir salīdzinoši atvieglotas prasības uzstādīšanas apstākļiem, kas ir viens no iemesliem to popularitātei rūpniecības jomās. Parasti tiem ir zemākas prasības augšteces un lejteces taisnām cauruļu sekcijām; taisnās caurules posma garumam augšup pa straumi parasti ir jābūt tikai 10 reizes lielākam par caurules diametru (10D), un lejup pa straumi taisnās caurules posma garumam ir jābūt tikai 5 reizes lielākam par caurules diametru (5D). Tas ļauj viegli uzstādīt pat situācijās ar ierobežotu telpu un sarežģītu cauruļu izkārtojumu. Turklāt virpuļplūsmas mērītāji ir elastīgi uzstādīšanas virzienā, un tos var uzstādīt horizontāli vai vertikāli. Uzstādot horizontāli, pievērsiet uzmanību sensora pozīcijai un mēģiniet izvairīties no tā uzstādīšanas caurules zemākajā punktā, lai novērstu gaisa burbuļu vai piemaisījumu ietekmi uz mērījumu; uzstādot vertikāli, šķidrumam jāplūst no apakšas uz augšu, lai izvairītos no gāzes uzkrāšanās sensora iekšpusē un nodrošinātu mērījumu precizitāti.

Turpretim turbīnu plūsmas mērītājiem ir stingrākas prasības uzstādīšanas apstākļiem. Tam ir nepieciešama stingra garantija taisnai caurules daļai, kas ir 20 reizes lielāka par caurules diametru (20 D) augšup pa straumi un taisnu caurules posmu, kas ir 5 reizes lielāka par caurules diametru (5 D) lejup pa straumi. Tas ir tāpēc, ka turbīnas plūsmas mērītāja mērījumu precizitāte ir ļoti atkarīga no šķidruma plūsmas režīma stabilitātes. Tikai pietiekami gara taisna caurules daļa var nodrošināt, ka šķidrums, nonākot plūsmas mērītājā, saglabā stabilu plūsmas ātrumu un virzienu, izvairoties no nevienmērīgiem spēkiem, ko rada nestabili plūsmas režīmi, piemēram, virpuļi un turbulence uz turbīnas lāpstiņām, tādējādi nodrošinot mērījumu rezultātu precizitāti. Ja taisnās caurules augšējās daļas garums nav pietiekams, šķidrums var plūst neregulāri, ieejot plūsmas mērītājā, izraisot palielinātas mērījumu kļūdas. Uzstādot turbīnas plūsmas mērītāju, īpaša uzmanība jāpievērš šķidruma virzienam; jānodrošina, lai šķidruma plūsmas virziens atbilstu virzienam, kas norādīts ar bultiņu uz sensora korpusa. Ja uzstādīšanas virziens ir nepareizs, turbīna negriezīsies pareizi, padarot neiespējamu precīzu plūsmas mērīšanu un var pat sabojāt plūsmas mērītāju.

(II) Lietošanas piesardzības pasākumi

Lietojot virpuļplūsmas mērītāju, īpaši jāuzmanās, lai izvairītos no ārējiem traucējumiem. Tā kā virpuļplūsmas mērītājs mēra plūsmu, nosakot virpuļu radītos signālus, šie signāli ir salīdzinoši vāji un viegli ietekmējami no ārējiem elektromagnētiskajiem laukiem, vibrācijām un citiem faktoriem. Tāpēc uzstādīšanas laikā virpuļplūsmas mērītāji jātur prom no spēcīgu elektromagnētisko traucējumu avotiem, piemēram, lieliem motoriem un transformatoriem. Vienlaikus pārliecinieties, ka plūsmas mērītājam ir atbilstošs zemējums, lai samazinātu elektromagnētisko traucējumu ietekmi uz signālu. Ja virpuļplūsmas mērītājs ir uzstādīts vidē ar spēcīgu vibrāciju, ir nepieciešami efektīvi vibrācijas slāpēšanas pasākumi, piemēram, izmantojot vibrācijas slāpēšanas paliktņus un elastīgus savienojumus, lai novērstu vibrācijas pārnešanu uz plūsmas mērītāju un mērījumu precizitātes ietekmēšanu.

Turbīnu caurplūdes mērītājiem lietošanas laikā ir ļoti svarīgi izvairīties no spēcīgas vibrācijas un triecieniem. Tā kā turbīna plūsmas mērītājā ir precīzi rotējoša sastāvdaļa, spēcīga vibrācija vai trieciens var izraisīt turbīnas rotora deformāciju vai bojājumus vai paātrināt gultņu nodilumu, tādējādi ietekmējot caurplūdes mērītāja mērījumu precizitāti un kalpošanas laiku. Ikdienas darbībā izvairieties no liela aprīkojuma iedarbināšanas vai apturēšanas plūsmas mērītāja tuvumā, jo tas var izraisīt cauruļvada vibrāciju. Tāpat, veicot cauruļvadu sistēmas apkopi vai remontu, rūpējieties par turbīnas caurplūdes mērītāja aizsardzību pret nejaušiem triecieniem. Turklāt, tā kā turbīnu caurplūdes mērītāju mērījumu precizitāti ietekmē šķidruma temperatūras un spiediena izmaiņas, lietošanas laikā rūpīgi uzraugiet šķidruma temperatūru un spiedienu, lai nodrošinātu, ka tie paliek plūsmas mērītāja darbības diapazonā. Ja temperatūras un spiediena svārstības ir būtiskas, var būt nepieciešama mērījumu rezultātu kompensācija un korekcija, lai nodrošinātu precizitāti.

Naftas ķīmijas rūpniecībā virpuļplūsmas mērītājus plaši izmanto tvaika mērīšanai un kodīgu vielu mērīšanai. Turbīnu plūsmas mērītāji to augstās precizitātes dēļ biežāk tiek izmantoti rafinētas eļļas tirdzniecībā un pārsūtīšanas lietojumos.

Pašvaldību apkures sistēmās karstā ūdens uzskaitei vēlamā izvēle ir virpuļplūsmas mērītāji, jo to augstā -temperatūras izturība un zemais spiediena zudums lieliski atbilst sistēmas prasībām.

Pārtikas un farmācijas nozarēs, kur higiēnas prasības ir ārkārtīgi augstas, visi-nerūsējošā tērauda turbīnu plūsmas mērītāji ir piemērotāki, jo to gludās iekšējās sienas ir mazāk pakļautas baktēriju augšanai.

Vortex plūsmas mērītāji bieži tiek izvēlēti liela attāluma cauruļvadu uzraudzībai{0}}, jo tie gandrīz nepalielina sistēmas spiediena zudumus, kas ir ļoti svarīgi sūknēšanas enerģijas patēriņa samazināšanai.

Plašsaziņas līdzekļu prioritātes princips:

Vortex plūsmas mērītāji ir ieteicami scenārijiem, kas saistīti ar piemaisījumiem, kodīgu vidi vai daudzfāzu plūsmu; turbīnu plūsmas mērītāji ir atlasīti tīriem, zemas{0}}viskozitātes šķidrumiem, kam nepieciešama augsta-precizitāte.

Precizitātes saskaņošanas princips:

Tādos scenārijos kā tirdzniecības norēķini un precizitātes kontrole turbīnu plūsmas mērītājiem ir nepieciešama precizitāte ±0,5%; virpuļplūsmas mērītājus var izmantot ikdienas rūpniecisko procesu kontrolei.

Apkopes pielāgošanās princips:

Virpuļplūsmas mērītāji ir atlasīti attāliem apgabaliem, kur nav apkopes nosacījumu vai ilgtermiņa darbības projekti; turbīnu plūsmas mērītāji tiek izvēlēti scenārijiem ar regulārām apkopes iespējām un stingrām precizitātes prasībām.