Vinnuregla vortex flæðimælis: Hvernig hann mælir flæði og hvenær á að nota hann

Hvirfilflæðismælir mælir flæði með því að nota endurtekin vökvaáhrif: þegar vökvi, gas eða gufa fer framhjá fastri hindrun inni í líkamanum mælisins, myndast hvirflar til skiptis niðurstreymis. Mælirinn greinir tíðni þessara hvirfla og breytir því merki í flæðishraða og flæðishraða.

Þess vegna eru hvirfilmælir mikið notaðir í gufulínur, þjappað loftkerfi, iðnaðarlofttegundir, kælivatn og marga hreina vökva með litla-seigju. Þeir hafa enga snúningshluta í flæðisleiðinni og þegar vökvaástand og uppsetning hentar geta þeir veitt stöðuga mælingu með tiltölulega litlu viðhaldi.

Hins vegar er hvirfilmælir ekki alhliða lausn. Lítið rennsli, sterkur titringur í pípum, truflað flæðissnið, blaut gufa, mjög seigfljótandi vökvar, óhreinn miðill og röng stærð geta allt haft áhrif á hvirfilmerkið. Þessi handbók útskýrir vinnuregluna, útreikningsrökfræði, notkunarsvið, valpunkta og algengar mistök svo þú getir ákveðið hvorthvirfilflæðismælirhentar þínum ferli.

Hvað er vortex flæðimælir?

Hvirfilflæðismælir er innbyggða flæðismælitæki sem notar hvirfillosun til að mæla vökvahraða. Inni í mælihlutanum er föst hindrun sem kallast bólga, varpstöng eða hvirfilframleiðsla sett í flæðisleiðina. Þegar vökvinn fer framhjá þessari hindrun, skilur hann sig og myndar hvirfilbylgjur til skiptis niðurstreymis.

Mælirinn mælir ekki flæði með snúnings túrbínu eða vélrænni hluta á hreyfingu. Þess í stað mælir það tíðni þrýstingssveiflna eða vélræns titrings af völdum hvirflanna sem fara yfir. Þetta gerir hvirfilmæla aðlaðandi fyrir notkun þar sem hreyfanlegir hlutar eru óæskilegir, svo sem gufu, veitugas, þjappað loft og almenna vinnsluþjónustu.

Ef umsókn þín felur aðallega í sér gufumælingu, geturðu líka borið saman mismunandi hringiðulíkön eins og agufuflæðismælireða ahvirfil gufuflæðismælirfyrir lokaval.

Vinnureglur Vortex Flowmeter í einföldum skilmálum

1. Vökvi fer í gegnum mælihlutann

Vökvinn fer inn í mælinn í gegnum fastan pípuhluta. Á miðri flæðisbrautinni lokar bjálfahlutinn að hluta til og truflar flæðið. Tilgangur þess er ekki að stöðva flæðið, heldur að búa til stöðugt og endurtekið aðskilnaðarmynstur.

2. The Bluff Body býr til skiptis hvirfli

Þegar vökvinn flæðir um bjálkann, skilur hann frá annarri hliðinni og síðan hinni. Við það myndast regluleg röð þyrlandi hvirfla niður á við, oft kölluð Kármán hvirfilgata. Endress+Hauser útskýrir að tíðni hvirfillosunar í kringum steypuna sé í réttu hlutfalli við meðalflæðishraða og þar af leiðandi við rúmmálsflæði.Endress+Hauser's hvirfilmælingarreglaveitir gagnlega tæknilega tilvísun fyrir þetta samband. :contentReference[oaicite:9]{index=9}

3. Skynjarinn skynjar hvirfiltíðni

Hver hringhringur sem líður framleiðir litla þrýstingsbreytingu eða titring. Skynjarinn skynjar þessar breytingar og breytir þeim í rafmerki. Margir hvirfilmælar nota piezo-electric eða rafrýmd skynjarahönnun til að greina þrýstingssveiflur í kringum steypuna.Leiðbeiningar DwyerOmega um hringflæðismælilýsir þessum skynjaragerðum og hlutverki þeirra við merkjaskynjun. :contentReference[oaicite:10]{index=10}

4. Sendirinn breytir tíðni í flæðishraða

Sendirinn síar skynjaramerkið, reiknar út tíðni hvirfillosunar og breytir því í flæðishraða. Þegar mælirinn þekkir hraðann og pípusvæðið getur hann reiknað út rúmmálsflæði. Fyrir gas og gufu gæti kerfið einnig þurft hita- og þrýstingsuppbót til að reikna upp jöfnuð rúmmálsflæði eða massaflæði.

Hvernig er flæðishraði reiknað?

Grunnsambandið er:

f=St × V / d

• f= tíðni hvirfillosunar
• St= Strouhal númer
• V= flæðishraði
• d= einkennandi breidd blöf megin

Eftir að hraði hefur verið ákvarðaður er hægt að reikna út rúmmálsrennsli sem:

Q = V × A

• Q= rúmmálsrennsli
• V= meðalstreymishraði
• A= þversniðsflatar-pípu

• 

Í raunverulegum iðnaðarmælum reikna notendur venjulega ekki þessi gildi handvirkt. Sendirinn notar kvörðunargögn mælisins og innra reiknirit. Í reynd gætirðu líka séð hugtakiðK stuðull, sem táknar fjölda púlsa sem myndast á hverja rúmmálseiningu. K-stuðullinn hjálpar sendinum að umbreyta tíðni- eða púlsmerkjum í raunverulegan flæðilestur.

Sambandið virkar best þegar Strouhal talan helst stöðug innan rekstrarsviðs mælisins. Þess vegna eru hvirfilmælir háðir réttri stærð, viðeigandi Reynoldsnúmeri, stöðugu rennslissniði og réttri uppsetningu. Ef hraðinn er of lágur geta hvirflarnir verið of veikir til að hægt sé að greina það á áreiðanlegan hátt. Ef flæðið er mjög truflað getur hringiðamynstrið orðið óstöðugt.

Hvers vegna gufa og gas þarf oft bætur

Fyrir vökvaþjónustu getur rúmmálsflæði verið nóg. Fyrir gufu og gas breytist þéttleiki með þrýstingi og hitastigi. Þetta skiptir máli vegna þess að rúmmetri af gasi eða gufu við einn þrýsting og hitastig táknar ekki sama massa og rúmmetri við annað ástand.

Fyrir gufukerfi er lykilspurningin ekki aðeins hvort mælirinn geti greint hvirfla. Það er líka hvort mælikerfið geti bætt upp breyttum rekstrarskilyrðum. Hvirfilmælir notaður með hitauppbót, þrýstijöfnun eða ytri merki frá aþrýstisendirgetur veitt gagnlegri álestur fyrir massaflæði eða orkuútreikninga.

Fyrir há-gufu- eða veituþjónustu geta notendur einnig metið aháan-hita hringhringstreymismælireða ahá-hitainnsetningarhringhringsflæðismælir, fer eftir pípustærð, ferlishitastigi, uppsetningarskilyrðum og nauðsynlegri nákvæmni.

Lykilhlutar í hringflæðismæli

Bluff Body

Bluff líkaminn er fasta hindrunin sem skapar hringiðulosun. Rúmfræði þess er mikilvæg. Ef lögun, breidd eða staðsetning hentar ekki, getur hringiðamynstrið orðið veikt eða óstöðugt, sem getur dregið úr áreiðanleika mælinga.

Sensor Element

Skynjarinn skynjar þrýstingssveiflur eða titring sem myndast af hvirflunum. Það „sér“ ekki beint flæðið. Það les endurtekið merki sem myndast af hringiðugötunni.

Sendandi

Sendirinn tekur við skynjaramerkinu, síar hávaða, reiknar út tíðni, beitir kvörðunargögnum og gefur út flæðisgildið. Það fer eftir vöruhönnuninni, framleiðsla getur innihaldið púls, 4–20 mA, HART, RS485, Modbus eða önnur iðnaðarsamskiptamerki. Í kerfum sem þarfnast uppsafnaðs flæðis má einnig nota mælinn með aheildarrennslismælireða flæðistölva.

Hita- og þrýstingsinntak

Fyrir gufu og gas hjálpa valfrjáls bótainntak að leiðrétta þéttleikabreytingar. Þetta er sérstaklega mikilvægt þegar markmiðið er massaflæði, jöfnuð rúmmálsflæði eða orkuvöktun frekar en einfaldur línuhraði.

Hvar eru vortex flæðimælar almennt notaðir?

Gufuflæðismæling

Hvirfilflæðismælar eru oft valdir fyrir mettaða gufu og ofhitaða gufu í kötlum, varmaskiptum, textílverksmiðjum, matvælavinnslu, efnaverksmiðjum og veitukerfum. Gufa er eitt sterkasta notkunarsvæðið fyrir hvirfilmæla vegna þess að tæknin þolir háan hita og hefur enga snúningshluta í flæðisleiðinni.

Hins vegar skipta gufugæði máli. Blaut gufa, þéttisniglar eða óstöðugt tveggja-flæði getur haft áhrif á gæði merkja og áreiðanleika mælinga. Fyrir gufuþjónustu ættu notendur að staðfesta þrýsting, hitastig, gufuástand, pípustærð, væntanlegt flæðisvið og hvort bóta sé krafist. Fyrir tengdar gerðir, sjáhvirfilflæðismælir fyrir gufu.

Þjappað loft og iðnaðargas

Hvirfilmælar geta mælt þjappað loft, köfnunarefni, jarðgas og aðrar iðnaðarlofttegundir þegar hraði, þrýstingur, hitastig og þéttleiki eru innan tilgreindra marka mælisins. Helsta áhættan í gasþjónustu er lítill merkistyrkur við lágan hraða eða lágan þéttleika. Ef venjulegt rennsli er nálægt lágmarkssviði mælisins getur álestur orðið óstöðugt.

Fyrir mjög lítið gasflæði, avarmamassaflæðismælirgetur stundum hentað betur vegna þess að það beinist beint að gasmassaflæðisnotkun.

Vatn og hreinir vökvar með litla-seigju

Hægt er að nota hvirfilmæla til að kæla vatn, vinnsluvatn og hreina vökva með -seigju. Þau eru oft talin þegar vökvinn er nógu hreinn, flæðið er stöðugt og pípuuppsetningin gerir stöðugt hraðasnið.

Ef vökvinn er leiðandi og notkunin felur í sér afrennsli, slurry-líkt flæði eða lágmarksþrýstingshindrun,rafsegulstreymismælirgæti verið betri kostur. Ef ekki-uppáþrengjandi uppsetning er mikilvægari, anultrasonic flæðimælirgæti verið þess virði að bera saman.

Efna- og vinnsluforrit

Í efnaþjónustu geta hvirfilmælir mælt samhæfðan vökva, lofttegundir eða gufu, en athuga þarf vandlega samhæfni efna. Tæring, húðun, útfellingar, kristöllun eða mikil seigja geta breytt ástandi flekalíkamans eða truflað hvirfilmyndun.

Kostir Vortex flæðimæla

• Engir hreyfanlegir hlutar:Það er enginn snúningur, hverflahjól eða gírbúnaður í flæðisleiðinni, sem getur dregið úr vélrænu sliti.
• Hentar fyrir gufu, gas og vökva:Sama mælireglan getur þjónað nokkrum vinnslumiðlum ef rekstrarskilyrði henta.
• Góður kostur fyrir gufu- og-háhitaþjónustu:Hvirfilmælar eru mikið notaðir í gufu og háum-hitaforritum.
• Stöðugt framleiðsla við réttar aðstæður:Þegar mælirinn er í réttri stærð og uppsettur gefur hvirfiltíðni endurtekanlegt merki.
• Gagnleg iðnaðarframleiðsla:Margar gerðir styðja púls, hliðstæða og stafræna samskiptaútgang fyrir ferlistýringu og eftirlit.

Fyrir tengda umfjöllun um vöru-hliðarávinninginn inniheldur vefkortið einnig síðu umkostir vortex flæðimælis.

Takmarkanir: Þegar hvirfilmælir er kannski ekki besti kosturinn

• Mjög lágt flæði:Hvirfilfall verður að vera nógu sterkt til að hægt sé að greina það. Ef venjulegt rennsli er of lágt getur mælirinn misst stöðugleika.
• Sterkur pípu titringur:Ytri titringur getur litið út eins og flæðismerki eða bætt hávaða við úttak skynjarans.
• Stutt beint pípuhlaup:Olnbogar, lækkar, dælur og stjórnventlar geta raskað hraðasniðinu og haft áhrif á hvirfilmyndun.
• Óhreinir, klístraðir eða-vökvar með mikla seigju:Útfellingar eða seigfljótandi flæði getur veikt hvirfilmynstrið eða breytt áhrifaríkri rúmfræði bjálkahlutans.
• Óstöðugt tveggja-fasa flæði:Blaut gufa, gas-vökvablöndur eða pulsandi flæði geta dregið úr áreiðanleika.
• Röng stærð:Ef aðeins er valið eftir þvermál pípunnar getur það leitt til veikburða hringiðumerkja við eðlilegt rekstrarflæði.

Vortex flæðimælir vs aðrar flæðimælisgerðir

Vortex vs hverflaflæðismælir

A túrbínurennslismælirnotar snúnings snúning til að mæla flæði. Það getur verið nákvæmt fyrir hreina vökva og sumar lofttegundir, en hreyfanlegir hlutar gætu þurft meira viðhald. Hvirfilmælir hefur enga hluta sem snúast, sem gerir hann aðlaðandi fyrir gufu- og veituþjónustu. Túrbínumælar gætu samt verið ákjósanlegir fyrir ákveðnar hreinar vökvanotkun þar sem rekstrarskilyrði eru stöðug og nauðsynleg afköst passa við hverflatækni.

Vortex vs segulflæðismælir

Segulflæðismælir mælir leiðandi vökva með rafsegulinnleiðslu. Það getur ekki mælt gufu, gas eða ó-leiðandi vökva. Hvirfilmælir getur mælt gufu og margar lofttegundir, en hann hentar síður fyrir óhreina, klístraða eða mjög lítið-flæði. Fyrir leiðandi vökva eins og vatn og skólp, eiga segulmælar oft skilið samanburð.

Vortex vs mismunaþrýstingsflæðismælir

Mismunandi þrýstingsmælar, eins og opplötur, búa til þrýstingsfall og reikna flæði út frá mismunaþrýstingi. Þau eru mikið notuð og kunnugleg í mörgum plöntum. Hvirfilmælar geta boðið upp á fyrirferðarmeiri samþætta lausn í sumum gufu- eða gasþjónustu, en DP kerfi geta samt verið valin þegar staðlar álversins, núverandi tækjabúnaður eða sérstakar rekstraraðstæður krefjast þess.

Vortex vs Ultrasonic flæðimælir

Ultrasonic flæðimælar nota hljóðbylgjur til að mæla flæði. Sumar klemmur-á hönnun er hægt að setja fyrir utan pípuna, sem er gagnlegt þegar ekki er hægt að skera pípuna. Hvirfilmælar krefjast uppsetningar í vinnslulínunni en geta verið hagnýtar fyrir gufu og marga iðnaðargas- eða fljótandi þjónustu. Fyrir frekari lestur, sjá tengda síðu áultrasonic flæði mælingar meginreglu.

Ábendingar um uppsetningu fyrir betri nákvæmni

Haltu nógu beinni pípuhlaupi

Hvirfilmælar þurfa stöðugt rennslissnið. Settu mælinn upp með nóg af beinni pípu uppstreymis og niðurstreymis í samræmi við handbók framleiðanda, sérstaklega nálægt olnbogum, lækkarum, stækkunartækjum, dælum og stjórnlokum. Nauðsynleg lengd getur verið mismunandi eftir gerð og pípufyrirkomulagi.

Forðastu sterkan pípu titring

Vegna þess að skynjarinn skynjar litlar þrýstingssveiflur eða titring getur ytri titringur truflað merkið. Notaðu réttan rörstuðning og forðastu að setja mælinn nálægt miklum titringsgjafa þegar mögulegt er.

Passaðu mælistærðina við raunverulegt flæðisvið

Ekki velja hvirfilmæli eingöngu vegna þess að hann passar við þvermál pípunnar. Ef eðlilegt rennsli er of lágt getur hringiðumerkið verið veikt. Í sumum tilfellum getur notkun minni mælistærð bætt hraðann, en athuga þarf þrýstingstap og vinnslumörk áður en valið er.

Athugaðu vökvaástand

Vökvinn ætti að styðja við stöðuga hvirfilmyndun. Mikil útfelling, óstöðugur púls, tveggja-flæði eða mikil seigja getur gert mælinguna óáreiðanlegri.

Fyrir frekari tengdan uppsetningarlestur frá vefkortinu, sjával á uppsetningarstöðu hringflæðismælisogUppsetningarpunktar hringhraðaflæðismælis.

Hvernig á að velja réttan hringflæðismæli

Áður en þú biður um tilboð eða velur líkan skaltu undirbúa eftirfarandi ferlisupplýsingar:

• Vökvagerð: mettuð gufa, ofhituð gufa, þjappað loft, gas, vatn eða efnavökvi
• Pípustærð og pípuefni
• Venjulegur, lágmarks og hámarksrennsli
• Rekstrarþrýstingur
• Rekstrarhiti
• Vökvaþéttleiki og seigja, ef fyrir hendi
• Nauðsynlegt úttaksmerki, svo sem púls, 4–20 mA, HART, RS485 eða Modbus
• Krafa um nákvæmni
• Fáanlegt andstreymis og niðurstreymis beinni rörlengd
• Uppsetningarstilling og ferlitenging
• Kröfur um efnissamhæfi
• Kröfur um-sprengingaröryggi eða hættulegt-svæði, ef við á
• Hvort þörf sé á hita- og þrýstingsjöfnun

Hagnýt regla er að byrja á venjulegu rekstrarflæði, ekki pípustærð. Mælirinn ætti að virka þægilega yfir venjulegt svið en samt ná lágmarks- og hámarksskilyrðum. Ef venjulegt rennsli er of nálægt neðri mælanlegum mörkum getur hringiðumerkið verið óstöðugt jafnvel þótt mælirinn passi líkamlega í rörið.

Algeng einkenni og hvað þau geta þýtt

• Enginn lestur við lágt flæði:Rennslishraði getur verið undir lágmarks mælanlegu bili.
• Óstöðugur lestur:Mögulegar orsakir eru titringur í pípum, truflað flæði, léleg jarðtengingu eða pulsandi flæði.
• Lestur er til staðar þegar flæði er stöðvað:Ytri titringur eða rafhljóð geta haft áhrif á merkið.
• Stórt frávik eftir uppsetningu:Mælirinn gæti verið of nálægt lokum, beygjum, læknum eða dælum.
• Gufulestur passar ekki við orkunotkun:Uppbót gæti vantað, rangt eða byggt á óviðeigandi þrýstingi og hitastigi.

Fyrir tengt efni úrræðaleit, sjáathugaðu málsmeðferð fyrir bilun í hringflæðismælioghvernig á að leysa hvirfilflæðismæli.

Niðurstaða

Vinnureglan um hringflæðismæli er einföld í hugmyndafræði en viðkvæm fyrir raunverulegum ferliskilyrðum. Bleikur býr til hvirfilbylgjur til skiptis, skynjarinn skynjar tíðni hvirfils og sendirinn breytir þeirri tíðni í flæðishraða. Þetta gerir hvirfilmæla gagnlega fyrir gufu, lofttegundir, þjappað loft, vatn og marga hreina vökva með -seigju.

Fyrir áreiðanlega niðurstöðu ætti val ekki að byggjast á pípustærð eingöngu. Rennslissvið, lágmarkshraði, þrýstingur, hitastig, þéttleiki, seigja, bein pípalengd, titringur, bótaþörf og hreinleiki vökva hafa allt áhrif á frammistöðu. Þegar þessar aðstæður henta getur hringhraðaflæðismælir verið sterkur kostur fyrir iðnaðarflæðismælingar. Þegar þeir henta ekki, mun samanburður á segulmagnaðir, hverfla, ultrasonic, hitamassa eða mismunaþrýstingstækni leiða til betri ákvörðunar.