Az örvényáramlásmérő megismételhető folyadékhatás segítségével méri az áramlást: amikor folyadék, gáz vagy gőz áthalad egy rögzített akadályon a mérőtesten belül, váltakozó örvények keletkeznek az áramlás irányában. A mérő érzékeli ezen örvények frekvenciáját, és ezt a jelet áramlási sebességgé és áramlási sebességgé alakítja.
Ez az oka annak, hogy az örvénymérőket széles körben használják gőzvezetékekben, sűrített levegős rendszerekben, ipari gázokban, hűtővízben és sok tiszta, alacsony viszkozitású folyadékban. Nincsenek forgó alkatrészeik az áramlási úton, és megfelelő folyadékállapot és beépítés esetén viszonylag alacsony karbantartási igény mellett stabil mérést biztosítanak.
Az örvénymérő azonban nem univerzális megoldás. Az alacsony áramlás, az erős csőrezgés, a zavart áramlási profilok, a nedves gőz, a nagyon viszkózus folyadékok, a szennyezett közeg és a helytelen méretezés mind befolyásolhatják az örvényjelet. Ez az útmutató elmagyarázza a működési elvet, a számítási logikát, az alkalmazási tartományt, a kiválasztási pontokat és a gyakori hibákat, így eldöntheti, hogyörvény áramlásmérőalkalmas az Ön folyamatára.
Mi az Vortex áramlásmérő?
Az örvényáramlásmérő egy soros áramlásmérő műszer, amely örvényleválasztást használ a folyadék sebességének mérésére. A mérőtest belsejében egy fix akadály, úgynevezett blöff test, shedder bar vagy örvénygenerátor van elhelyezve az áramlási útvonalon. Ahogy a folyadék áthalad ezen az akadályon, elválik, és váltakozó örvényeket képez az áramlás irányában.
A mérő nem méri az áramlást forgó turbinával vagy mozgó mechanikus elemmel. Ehelyett az áthaladó örvények által okozott nyomásingadozások vagy mechanikai rezgések gyakoriságát méri. Ez vonzóvá teszi az örvénymérőket olyan alkalmazásokban, ahol a mozgó alkatrészek nem kívánatosak, például gőz, közüzemi gáz, sűrített levegő és általános folyamatszolgáltatás.
Ha az alkalmazás főként gőzmérést foglal magában, összehasonlíthat különböző örvénymodelleket is, mint plgőz áramlásmérővagy avortex gőz áramlásmérőa végső kiválasztás előtt.
Vortex áramlásmérő működési elve egyszerű kifejezésekkel
1. A folyadék áthalad a mérőtesten
A folyadék egy rögzített csőszakaszon keresztül jut be a mérőbe. Az áramlási út közepén a blöff test részben blokkolja és megzavarja az áramlást. Célja nem az áramlás megállítása, hanem egy stabil és megismételhető elválasztási minta létrehozása.
2. A blöff test váltakozó örvényeket hoz létre
Amikor a folyadék a blöff test körül áramlik, az egyik, majd a másik oldalról elválik. Ez egy szabályos kavargó örvénysorozatot hoz létre az áramlás irányában, amit gyakran Kármán örvény utcának neveznek. Endress+Hauser elmagyarázza, hogy a blöff test körüli örvényleadás gyakorisága arányos az átlagos áramlási sebességgel és így a térfogatárammal.Endress+Hauser örvénymérési elvehasznos technikai referenciát nyújt ehhez a kapcsolathoz. :contentReference[oaicite:9]{index=9}
3. Az érzékelő érzékeli az örvényfrekvenciát
Minden elhaladó örvény kis nyomásváltozást vagy rezgést okoz. Az érzékelő érzékeli ezeket a változásokat, és elektromos jellé alakítja át. Sok örvénymérő piezoelektromos vagy kapacitív érzékelőt használ a nyomásingadozások észlelésére a blöff test körül.A DwyerOmega vortex áramlásmérő útmutatójaleírja ezeket az érzékelőtípusokat és a jelérzékelésben betöltött szerepüket. :contentReference[oaicite:10]{index=10}
4. A távadó a frekvenciát áramlási sebességgé alakítja
A távadó megszűri az érzékelő jelét, kiszámítja az örvényleválási frekvenciát, és áramlási sebességgé alakítja. Miután a mérő ismeri a sebességet és a csőterületet, képes kiszámítani a térfogatáramot. Gáz és gőz esetén a rendszernek hőmérséklet- és nyomáskompenzációra is szüksége lehet a kompenzált térfogatáram vagy tömegáram kiszámításához.
Hogyan számítják ki az áramlási sebességet?
Az alapvető kapcsolat a következő:
f=St × V / d
- f= örvényleválási frekvencia
- St= Strouhal-szám
- V= áramlási sebesség
- d= a blöff test jellemző szélessége
A sebesség meghatározása után a térfogatáram a következőképpen számítható ki:
Q = V × A
- Q= térfogatáram
- V= átlagos áramlási sebesség
- A= cső keresztmetszete-
-
Valódi ipari fogyasztásmérőkben a felhasználók ezeket az értékeket általában nem manuálisan számítják ki. A távadó a mérő kalibrációs adatait és belső algoritmusát használja. A gyakorlatban a kifejezést is láthatjaK tényező, amely az egységnyi térfogatra jutó impulzusok számát jelenti. A K-tényező segít a távadónak a frekvencia- vagy impulzusjeleket tényleges áramlási értékké alakítani.
A kapcsolat akkor működik a legjobban, ha a Strouhal-szám stabil marad a mérőműszer működési tartományán belül. Éppen ezért az örvénymérők a helyes méretezéstől, a megfelelő Reynolds-számtól, a stabil áramlási profiltól és a megfelelő telepítéstől függenek. Ha a sebesség túl kicsi, az örvények túl gyengék lehetnek ahhoz, hogy megbízhatóan észleljék. Ha az áramlás erősen zavart, az örvénykép instabillá válhat.
Miért kell gyakran kompenzálni a gőzt és a gázt?
Folyékony kiszolgáláshoz elegendő lehet a térfogatáram. Gőz és gáz esetében a sűrűség a nyomás és a hőmérséklet függvényében változik. Ez azért fontos, mert egy köbméter gáz vagy gőz egy nyomáson és hőmérsékleten nem képviseli ugyanazt a tömeget, mint egy köbméter más körülmények között.
A gőzrendszereknél nem csak az a kulcskérdés, hogy a mérő képes-e érzékelni az örvényeket. Az is, hogy a mérőrendszer képes-e kompenzálni a változó működési feltételeket. Vortex mérő, amelyet hőmérséklet-kompenzációval, nyomáskompenzációval vagy külső jelekkel használnak anyomástávadóhasznosabb leolvasásokat adhat a tömegáram vagy az energia kiszámításához.
Magas{0}}hőmérsékletű gőz- vagy közüzemi szolgáltatások esetén a felhasználók értékelhetik amagas-hőmérsékletű örvényáramlásmérővagy amagas-hőmérsékletű beillesztésű örvényáramlásmérő, a csőmérettől, a folyamat hőmérsékletétől, a telepítési körülményektől és a szükséges pontosságtól függően.
A Vortex áramlásmérő fő összetevői
Blöff Body
A blöff test az a rögzített akadály, amely örvényleadást hoz létre. A geometriája kritikus. Ha az alak, a szélesség vagy a helyzet nem megfelelő, az örvényminta gyengévé vagy instabillá válhat, ami csökkentheti a mérés megbízhatóságát.
Érzékelő elem
Az érzékelő érzékeli az örvények által keltett nyomásingadozásokat vagy rezgéseket. Nem közvetlenül "látja" az áramlást. Beolvassa az örvény utca által keltett ismétlődő jelet.
Adó
A távadó fogadja az érzékelő jelét, kiszűri a zajt, kiszámítja a frekvenciát, alkalmazza a kalibrációs adatokat, és kiadja az áramlási értéket. A termék kialakításától függően a kimenet tartalmazhat impulzus, 4–20 mA, HART, RS485, Modbus vagy egyéb ipari kommunikációs jeleket. A halmozott áramlást igénylő rendszerekben a mérő aösszegző áramlásmérővagy áramlási számítógép.
Hőmérséklet és nyomás bemenetek
A gőz és gáz esetében az opcionális kompenzációs bemenetek segítenek a sűrűségváltozások korrigálásában. Ez különösen fontos, ha a tömegáram, a kompenzált térfogatáram vagy az energiafigyelés a cél, nem pedig egyszerű vonalsebesség.
Hol használják általánosan a Vortex áramlásmérőket?
Gőzáramlás mérése
Az örvény áramlásmérőket gyakran telített gőzhöz és túlhevített gőzhöz választják kazánokban, hőcserélőkben, textilgyárakban, élelmiszer-feldolgozó üzemekben, vegyi üzemekben és közműrendszerekben. A gőz az örvénymérők egyik legerősebb alkalmazási területe, mivel a technológia képes kezelni a magas hőmérsékletet, és nincs forgó alkatrésze az áramlási úton.
A gőz minősége azonban számít. A nedves gőz, a kondenzvíz vagy az instabil kétfázisú áramlás befolyásolhatja a jel minőségét és a mérés megbízhatóságát. Gőzszolgáltatás esetén a felhasználóknak meg kell erősíteniük a nyomást, a hőmérsékletet, a gőz állapotát, a csőméretet, a várható áramlási tartományt és azt, hogy szükség van-e kompenzációra. A kapcsolódó modelleket lásdvortex áramlásmérő gőzhöz.
Sűrített levegő és ipari gáz
Az örvénymérők képesek sűrített levegőt, nitrogént, földgázt és más ipari gázokat mérni, ha a sebesség, a nyomás, a hőmérséklet és a sűrűség a mérő által meghatározott tartományon belül van. A gázszolgáltatás fő kockázata az alacsony jelerősség alacsony sebességnél vagy alacsony sűrűségnél. Ha a normál áramlás közel van a mérő minimális tartományához, a leolvasások instabillá válhatnak.
Nagyon alacsony gázáramlás esetén atermikus tömegáram mérőnéha alkalmasabb lehet, mert közvetlenül a gáztömegáram-alkalmazásokat célozza meg.
Víz és tiszta alacsony{0}viszkozitású folyadékok
Az örvénymérők használhatók hűtővíz, technológiai víz és alacsony -viszkozitású folyadékok tisztítására. Ezeket gyakran figyelembe veszik, ha a folyadék elég tiszta, az áramlás egyenletes, és a csőszerelés stabil sebességprofilt tesz lehetővé.
Ha a folyadék vezetőképes, és az alkalmazás szennyvízzel, iszapszerű-áramlással vagy minimális nyomáskorlátozással jár,elektromágneses áramlásmérőlehet jobb választás. Ha a nem tolakodó telepítés fontosabb, egyultrahangos áramlásmérőérdemes lehet összehasonlítani.
Vegyi és technológiai alkalmazások
A vegyszeriparban az örvénymérőkkel kompatibilis folyadékok, gázok vagy gőzök mérhetők, de az anyagok kompatibilitását gondosan ellenőrizni kell. A korrózió, bevonat, lerakódások, kristályosodás vagy nagy viszkozitás megváltoztathatja a buff test állapotát vagy megzavarhatja az örvényképződést.
A Vortex áramlásmérők előnyei
- Nincsenek mozgó alkatrészek:Az áramlási úton nincs rotor, turbinakerék vagy fogaskerék, ami csökkentheti a mechanikai kopást.
- Alkalmas gőzhöz, gázhoz és folyadékokhoz:Ugyanaz a mérési elv megfelelő működési feltételek esetén több technológiai közeget is kiszolgálhat.
- Jó lehetőség gőzzel és magas hőmérsékletű{0}}szolgáltatáshoz:Az örvénymérőket széles körben használják közüzemi gőz- és magas hőmérsékletű{0}}alkalmazásokban.
- Stabil kimenet megfelelő körülmények között:Ha a mérőt helyesen méretezték és telepítették, az örvényfrekvencia ismételhető jelet biztosít.
- Hasznos ipari termékek:Számos modell támogatja az impulzusos, analóg és digitális kommunikációs kimeneteket a folyamatvezérléshez és -felügyelethez.
A termék{0}}melléklet előnyeiről a webhelytérkép egy oldalt is tartalmazAz örvényáramlásmérő előnyei.
Korlátozások: Amikor egy Vortex mérő nem a legjobb választás
- Nagyon alacsony áramlási sebességek:Az örvényleválásnak elég erősnek kell lennie az észleléshez. Ha a normál áramlás túl alacsony, a mérő elveszítheti a stabilitását.
- Erős csőrezgés:A külső rezgés áramlási jelnek tűnhet, vagy zajt adhat az érzékelő kimenetéhez.
- Rövid egyenes csőjárat:A könyökök, reduktorok, szivattyúk és vezérlőszelepek torzíthatják a sebességprofilt és befolyásolhatják az örvényképződést.
- Piszkos, ragadós vagy nagy{0}}viszkozitású folyadékok:A lerakódások vagy viszkózus áramlás gyengítheti az örvénymintát, vagy megváltoztathatja a blöff test effektív geometriáját.
- Instabil két{0}}fázisú áramlás:A nedves gőz, a gáz{0}}folyékony keverékek vagy a pulzáló áramlás csökkentheti a megbízhatóságot.
- Helytelen méretezés:Ha csak a csőátmérő alapján választja ki, az gyenge örvényjelekhez vezethet normál üzemi áramlásnál.
Vortex áramlásmérő vs más áramlásmérő típusok
Vortex vs turbina áramlásmérő
A turbinás áramlásmérőforgó rotort használ az áramlás mérésére. Tiszta folyadékok és egyes gázok esetén pontos lehet, de a mozgó alkatrészek több karbantartást igényelhetnek. Az örvénymérőnek nincsenek forgó alkatrészei, így vonzó a gőz- és közüzemi szolgáltatások számára. A turbinás mérőket továbbra is előnyben részesítik bizonyos tiszta folyadék alkalmazásokban, ahol az üzemi feltételek stabilak, és a szükséges teljesítmény megfelel a turbinatechnológiának.
Vortex vs mágneses áramlásmérő
A mágneses áramlásmérő elektromágneses indukció segítségével méri a vezetőképes folyadékokat. Nem tud gőzt, gázt vagy nem -vezető folyadékot mérni. Az örvénymérővel gőz és sok gáz mérhető, de kevésbé alkalmas piszkos, ragadós vagy nagyon alacsony áramlású{3}} alkalmazásokhoz. Vezetőképes folyadékok, például víz és szennyvíz esetében a mágneses mérőket gyakran érdemes összehasonlítani.
Vortex vs nyomáskülönbség áramlásmérő
A nyomáskülönbség-mérők, például a nyílásos lemezek, nyomásesést hoznak létre, és a nyomáskülönbségből számítják ki az áramlást. Széles körben használják és sok növényben ismerik. Az örvénymérők kompaktabb integrált megoldást kínálhatnak egyes gőz- vagy gázszolgáltatásokban, de a DP-rendszerek továbbra is előnyben részesíthetők, ha az üzemi szabványok, a meglévő műszerek vagy a speciális működési feltételek ezt megkövetelik.
Vortex vs ultrahangos áramlásmérő
Az ultrahangos áramlásmérők hanghullámokat használnak az áramlás mérésére. Néhány bilincs-a konstrukciókon kívül is felszerelhető a csövön, ami akkor hasznos, ha a csövet nem lehet elvágni. Az örvénymérőket a folyamatsorba kell beszerelni, de praktikusak lehetnek gőz- és számos ipari gáz- vagy folyadékszolgáltatáshoz. További olvasnivalókért lásd a kapcsolódó oldaltultrahangos áramlásmérés elve.
Telepítési tippek a nagyobb pontosság érdekében
Tartson elég egyenes csövet
Az örvénymérőknek stabil áramlási profilra van szükségük. Szerelje fel a mérőt elegendő felfelé és lefelé irányuló egyenes csővel a gyártó kézikönyve szerint, különösen a könyökök, szűkítők, bővítők, szivattyúk és vezérlőszelepek közelében. A szükséges hosszúság modellenként és csőelrendezésenként változhat.
Kerülje az erős csővibrációt
Mivel az érzékelő kis nyomásingadozásokat vagy rezgéseket érzékel, a külső rezgések zavarhatják a jelet. Használjon megfelelő csőtámaszt, és lehetőleg ne szerelje fel a mérőt erős vibrációs források közelébe.
Igazítsa a mérő méretét a tényleges áramlási tartományhoz
Ne csak azért válasszon örvénymérőt, mert megfelel a cső átmérőjének. Ha a normál áramlás túl alacsony, az örvényjel gyenge lehet. Egyes esetekben a csökkentett mérőméret növelheti a sebességet, de a választás előtt ellenőrizni kell a nyomásveszteséget és a folyamat határait.
Ellenőrizze a folyadék állapotát
A folyadéknak támogatnia kell a stabil örvényképződést. Erős lerakódások, instabil pulzálás, két-fázisú áramlás vagy nagy viszkozitás kevésbé megbízhatóvá teheti a mérést.
További kapcsolódó telepítési olvasnivalók a webhelytérképről:az örvényáramlásmérő beépítési helyzetének kiválasztásaésVortex áramlásmérő felszerelési pontok.
Hogyan válasszuk ki a megfelelő Vortex áramlásmérőt
Mielőtt árajánlatot kérne vagy modellt választana, készítse el a következő folyamatinformációkat:
- Folyadék típusa: telített gőz, túlhevített gőz, sűrített levegő, gáz, víz vagy vegyi folyadék
- A cső mérete és anyaga
- Normál, minimális és maximális áramlási sebesség
- Üzemi nyomás
- Üzemi hőmérséklet
- A folyadék sűrűsége és viszkozitása, ha rendelkezésre áll
- Szükséges kimeneti jel, például impulzus, 4–20 mA, HART, RS485 vagy Modbus
- Pontossági követelmény
- Elérhető egyenes csőhosszúság előtt és után
- Telepítési irány és folyamatcsatlakozás
- Anyagkompatibilitási követelmények
- Robbanásbiztos-vagy veszélyes{1}}területre vonatkozó követelmények, ha vannak
- Szükség van-e hőmérséklet- és nyomáskompenzációra
Gyakorlati szabály az, hogy a normál üzemi áramlással kell kezdeni, nem a csőmérettel. A mérőnek kényelmesen kell működnie a normál tartományban, miközben a minimális és maximális feltételeket is lefedi. Ha a normál áramlás túl közel van az alsó mérhető határértékhez, akkor az örvényjel instabil lehet, még akkor is, ha a mérő fizikailag illeszkedik a csőhöz.
Gyakori tünetek és mit jelenthetnek
- Nincs olvasás alacsony áramlásnál:Az áramlási sebesség a minimális mérhető tartomány alatt lehet.
- Instabil leolvasás:A lehetséges okok közé tartozik a cső vibrációja, zavart áramlás, rossz földelés vagy pulzáló áramlás.
- Az olvasás az áramlás leállításakor létezik:Külső vibráció vagy elektromos zaj befolyásolhatja a jelet.
- Nagy eltérés a telepítés után:Lehet, hogy a mérő túl közel van a szelepekhez, ívekhez, szűkítőkhöz vagy szivattyúkhoz.
- A gőzleolvasás nem felel meg az energiafelhasználásnak:Előfordulhat, hogy a kompenzáció hiányzik, hibás, vagy nem megfelelő nyomás- és hőmérsékletbevitelen alapul.
A kapcsolódó hibaelhárítási tartalmakért lásd:ellenőrizze az eljárást az örvényáramlásmérő meghibásodásáraésaz örvényáramlásmérő hibaelhárítása.
GYIK
K: Melyik a legjobb kábel a napelemekhez?
V: A fotovoltaikus rendszer egyenáramú oldalán használjon olyan PV-besorolású napelemes egyenáramú kábelt vagy PV vezetéket, amely megfelel a szükséges feszültségnek, hőmérsékletnek, UV-állóságnak és a projektpiacon tanúsított tanúsítványnak.
K: Milyen méretű napelem kábelt használjak?
V: A kábel mérete az áramerősségtől, a feszültségeséstől, az útvonal hosszától, a vezeték anyagától, a környezeti hőmérséklettől, a csoportosítástól és a telepítési módtól függ. Ne csak szokás szerint válassza ki a kábel méretét.
K: A H1Z2Z2-K jobb, mint a PV1-F?
V: A H1Z2Z2-K általánosan használt modern európai és IEC{5}}alapú fotovillamos projektekben, míg a PV1-F továbbra is megjelenhet a régebbi vagy projektspecifikus specifikációkban. A jobb választás a projekt szabványától és a helyi elfogadottságtól függ.
K: Mi a különbség a PV vezeték és a napelem kábel között?
V: A kifejezéseket néha lazán használják, de a beszerzéseknél ezeket szabványokhoz és piaci követelményekhez kell kötni. Az UL PV Wire általános az észak-amerikai projektekben, míg a H1Z2Z2-K szolárkábel az IEC vagy az európai specifikációkban.
K: Használhatok normál elektromos vezetéket napelemekhez?
V: A nyitott kültéri PV DC áramkörök esetében a normál elektromos vezeték általában nem megfelelő csere, kivéve, ha a projektterv és a helyi szabályzat ezt egyértelműen lehetővé teszi. A PV kábeleket napfényre, időjárásra és PV működési körülményekre tervezték.
K: Miért gyakran vörösek és feketék a szolárkábelek?
V: A piros és a fekete segít azonosítani az egyenáramú polaritást. A pirosat általában pozitívra, a feketét a negatívra használják, de a telepítőknek mindig követniük kell a projektrajzokat, címkéket és a helyi gyakorlatot.
K: A szolár csatlakozók olyan fontosak, mint a kábel?
V: Igen. A rossz csatlakozó vagy a rossz krimpelés hőt, víz bejutását vagy meghibásodást okozhat. Mindig ellenőrizze a csatlakozók kompatibilitását, a névleges értékeket és a telepítési utasításokat.
K: A napelemkábeleket el lehet temetni a föld alá?
V: Csak akkor használjon föld alatti kábelt, ha felépítése, burkolata, védelmi módja és projektszabványa ezt lehetővé teszi. Egyes kábelek vezetéket vagy további mechanikai védelmet igényelnek.
K: A napelemes projekteknek szükségük van kommunikációs kábelekre?
V: Sok fotovillamos projektnek szüksége van kommunikációs kábelekre az inverterek felügyeletéhez, adatgyűjtőkhöz, időjárási állomásokhoz, nyomkövetőkhöz, riasztókhoz és SCADA-rendszerekhez. A nagyobb projektek robusztusabb adatkábelezést igényelhetnek, mint a kis tetőtéri rendszerek.
K: Hogyan csökkenthetem a feszültségesést egy napelemes kábelnél?
V: Csökkentheti a feszültségesést a kábel útvonalának lerövidítésével, a vezeték méretének növelésével, a kábelenkénti áram csökkentésével, ahol a tervezés lehetővé teszi, vagy a rendszer kialakításának mérnöki irányítás mellett történő módosításával.
Következtetés
Az örvényáramlásmérő működési elve egyszerű, de érzékeny a valós folyamatviszonyokra. A blöff test váltakozó örvényeket hoz létre, az érzékelő érzékeli az örvényfrekvenciát, és az adó átalakítja ezt a frekvenciát áramlási sebességgé. Ezáltal az örvénymérők hasznosak gőz, gázok, sűrített levegő, víz és sok tiszta, alacsony viszkozitású folyadék esetében.
A megbízható eredmény érdekében a kiválasztást nem szabad csak a csőméret alapján választani. Az áramlási tartomány, a minimális sebesség, a nyomás, a hőmérséklet, a sűrűség, a viszkozitás, az egyenes csőhossz, a vibráció, a kompenzációs igények és a folyadék tisztasága mind befolyásolják a teljesítményt. Ha ezek a feltételek megfelelőek, a vortex áramlásmérő jó választás lehet az ipari áramlásméréshez. Ha ezek nem megfelelőek, a mágneses, turbinás, ultrahangos, termikus tömeg- vagy nyomáskülönbség-technológiák összehasonlítása jobb döntéshez vezet.
