Вихров разходомер или турбинен разходомер?

(I) Вихров дебитомер: Инженерно приложение на ефекта на вихрова улица на Карман

Вихровият разходомер работи въз основа на добре-известния ефект на вихрова улица на Карман. Когато течността тече през не-обтекаем обект, т.е. генератор на вихри, два реда равномерно разположени вихри се генерират последователно от двете страни надолу по течението. Тези вихри, наподобяващи спретнато подредени редици, се наричат ​​вихрова улица на Карман. Честотата на генерирането на тези вихри е тясно свързана със скоростта на течността. Чрез точно измерване на честотата на вихъра, скоростта на флуида може да бъде интелигентно изчислена и по този начин може да се определи скоростта на потока.

Например, представете си, че стоите до река и виждате как водата тече по камъните, създавайки малки, въртящи се водовъртежи зад тях. Ако можем да преброим скоростите на тези вихри, можем грубо да оценим скоростта на водния поток. Вихровият разходомер използва този принцип, но е по-прецизен и научен. Той използва сензори за откриване на малки промени в налягането или вибрации, причинени от генерирането на вихри, като ги преобразува в електрически сигнали. След обработка на сигнала и изчисление, дебитът на флуида може да бъде точно показан.

(II) Турбинен разходомер: Измерване на скоростта на въртене на кинетичната енергия на флуида

Дебитомерът на турбината разчита на силата на течността, за да задвижи въртенето на турбината. Когато течността навлезе в разходомера, тя първо преминава през направляваща лопатка, която действа като пътен служител, организирайки течността да въздейства върху турбината при стабилен дебит и посока. Под въздействието на флуида турбината започва да се върти бързо, като нейната скорост на въртене е право пропорционална на дебита на флуида. Това е подобно на използването на вентилатор за захранване на вятърна мелница; колкото по-силен е вятърът, толкова по-бързо се върти вятърната мелница.

За точно измерване на скоростта на въртене на турбината разходомерът на турбината използва магнитоелектричен сензор. На въртящата се част на турбината е монтиран магнитопровод. Докато турбината се върти, магнитопроводът също се върти, като периодично променя магнитното съпротивление на магнитната верига. Съгласно принципа на електромагнитната индукция, тази промяна в магнитното съпротивление индуцира съответните електрически импулсни сигнали в намотката. Чрез събиране, анализиране и обработка на честотата на тези електрически импулсни сигнали, съответният дебит на флуида може да бъде изчислен и показан.

След като разбрахме техните принципи на работа, сега ще сравним работните характеристики на вихровите разходомери и турбинните разходомери, което ще ни помогне да направим по-подходящ избор в практически приложения.

(I) Изпълнение на точността

По отношение на точността турбинните разходомери се отличават, като се отличават с изключително висока прецизност на измерване с обхват на грешка, обикновено контролиран в рамките на ±0,5% - ±1%. Това е подобно на използването на високо{4}}прецизна везна за претегляне, осигуряваща забележително точни стойности. Тази висока прецизност прави турбинните разходомери предпочитан избор в приложения, изискващи изключително висока точност на потока, като търговски сетълмент и фино химическо производство. При търговията с петрол както купувачите, така и продавачите се нуждаят от точно измерване на дебита на петрола; високата прецизност на турбинните разходомери гарантира честни и безпристрастни транзакции, предотвратявайки икономически спорове, произтичащи от грешки в измерването.

Вихровите разходомери също предлагат добра точност, обикновено с диапазон на грешка от ±1% - ±2%. Въпреки че е малко по-малко прецизен от турбинните разходомери, това ниво на точност е достатъчно за повечето индустриални приложения. В процесите на промишлено производство, където изискванията за прецизност не са особено строги, вихровите разходомери, с техните присъщи характеристики, също могат да играят решаваща роля, осигурявайки надеждни данни за потока за производствения процес.

(II) Приложима медия

Разходомерите Vortex са като-всеобхватни устройства, силно приспособими към различни типове медии. Независимо дали става въпрос за течности, газове или пара, те могат да се справят с тях с лекота. В химическото производство често е необходимо да се измерва скоростта на потока на течности с различни свойства. Вихровите разходомери могат да работят стабилно и точно в такава сложна медийна среда. Освен това те не са много чувствителни към промените в плътността и вискозитета на течността; дори ако тези характеристики на средата се променят до известна степен, вихровият разходомер все още може да поддържа висока точност на измерване.

Турбинните разходомери, от друга страна, са по-скоро "чисти изроди". Те са по-подходящи за измерване на чисти течности с нисък-вискозитет, като вода и леки масла. Това е така, защото турбинните разходомери имат въртящи се части вътре. Ако течността съдържа суспендирани частици, пяна или други примеси, това може лесно да причини повреда или блокиране на ротора на турбината, сериозно засягайки точността на измерване и вероятно дори причинявайки неизправност на разходомера. В хранително-вкусовата промишленост, където е необходимо да се измерва скоростта на потока на чисти течни суровини, турбинните разходомери могат да работят отлично поради тяхната висока точност и добра адаптивност към чисти течности. Въпреки това, ако е необходимо да се измери дебитът на отпадъчни води, съдържащи примеси, турбинните разходомери не са подходящи; в този случай вихровият разходомер може да бъде по-добър избор.

(III) Разходи и поддръжка

От гледна точка на разходите, вихровите разходомери имат сравнително ниска първоначална инвестиция, което е привлекателно за компании с ограничени бюджети. Освен това, техните разходи за поддръжка също са ниски, като годишните разходи за поддръжка са приблизително 1% от стойността на оригиналното оборудване. Това се дължи главно на липсата на движещи се механични части, простата и здрава структура и ниската чувствителност към неизправности по време на работа, което води до по-малко натоварване и честота на поддръжката. При дългосрочни-промишлени проекти ниските разходи за поддръжка на вихровите разходомери могат да спестят на компаниите значителни средства.

Турбинните разходомери имат относително по-висока първоначална инвестиция поради техните по-високи производствени процеси и изисквания за точност. Разходите за тяхната поддръжка обаче не трябва да се подценяват. Поради въртящите се части вътре е необходимо редовно калибриране и смазване, за да се осигури точност на измерването и нормална работа. Годишните разходи за поддръжка на турбинен разходомер могат да достигнат 3%-5% от стойността на оригиналното оборудване. По време на употреба въртенето на турбината трябва да се проверява редовно, за да се предотврати задръстване на турбината, причинено от примеси на течност или корозия. Ако се установи износване на турбината, частите трябва да се сменят незабавно. Тези задачи по поддръжката изискват определена инвестиция на работна ръка и ресурси.

В практическите приложения правилното инсталиране и използване са от решаващо значение за работата на разходомери. По-долу са някои съображения за инсталирането и използването на вихрови разходомери и турбинни разходомери.

(I) Точки на инсталиране

Вихровите разходомери имат относително облекчени изисквания за монтажни условия, което е една от причините за тяхната популярност в промишлените сфери. Като цяло те имат по-ниски изисквания за прави тръбни секции нагоре и надолу по веригата; дължината на правата тръбна секция нагоре по веригата обикновено трябва да бъде само 10 пъти диаметъра на тръбата (10D), а дължината на правата тръбна секция надолу по веригата трябва да бъде само 5 пъти диаметъра на тръбата (5D). Това позволява лесен монтаж дори в ситуации с ограничено пространство и сложно разположение на тръбите. Освен това, вихровите разходомери са гъвкави в посоката на монтаж и могат да се монтират хоризонтално или вертикално. Когато инсталирате хоризонтално, обърнете внимание на позицията на сензора и се опитайте да избегнете инсталирането му в най-ниската точка на тръбата, за да предотвратите въздушни мехурчета или примеси да повлияят на измерването; при вертикално инсталиране течността трябва да тече отдолу нагоре, за да се избегне натрупването на газ вътре в сензора и да се осигури точност на измерването.

За разлика от тях, турбинните разходомери имат по-строги изисквания за условията на монтаж. Изисква стриктна гаранция за прав тръбен участък 20 пъти диаметъра на тръбата (20D) нагоре и прав тръбен участък 5 пъти диаметъра на тръбата (5D) надолу. Това е така, защото точността на измерване на турбинния разходомер е силно зависима от стабилността на режима на флуидния поток. Само достатъчно дълъг прав тръбен участък може да гарантира, че флуидът поддържа стабилна скорост и посока на потока при навлизане в разходомера, избягвайки неравномерни сили, генерирани от нестабилни режими на потока, като вихри и турбуленция върху лопатките на турбината, като по този начин се гарантира точността на резултатите от измерването. Ако правата тръбна секция нагоре по веригата е с недостатъчна дължина, флуидът може да тече неравномерно при навлизане в разходомера, което води до увеличаване на грешките при измерване. При инсталиране на турбинен разходомер трябва да се обърне специално внимание на посоката на флуида; трябва да се гарантира, че посоката на потока на флуида съответства на посоката, посочена от стрелката върху корпуса на сензора. Ако посоката на монтаж е неправилна, турбината няма да се върти правилно, което прави невъзможно точното измерване на потока и дори може да повреди разходомера.

(II) Предпазни мерки при употреба

Когато използвате вихров разходомер, трябва да се обърне специално внимание, за да се избегнат външни смущения. Тъй като вихровият разходомер измерва потока чрез откриване на сигнали, генерирани от вихри, тези сигнали са относително слаби и лесно се влияят от външни електромагнитни полета, вибрации и други фактори. Следователно, по време на монтажа, вихровите разходомери трябва да се държат далеч от източници на силни електромагнитни смущения, като големи двигатели и трансформатори. Едновременно с това се уверете, че разходомерът има правилно заземяване, за да намалите въздействието на електромагнитните смущения върху сигнала. Ако вихровият разходомер е монтиран в среда със силна вибрация, са необходими ефективни мерки за потискане на вибрациите, като например използване на подложки за поглъщане на вибрациите и гъвкави съединения, за да се предотврати предаването на вибрации към разходомера и повлияване на точността на измерване.

За турбинните разходомери е от решаващо значение да се избягват силни вибрации и удари по време на употреба. Тъй като турбината вътре в разходомера е прецизен въртящ се компонент, силна вибрация или удар може да причини деформация или повреда на ротора на турбината или да ускори износването на лагера, като по този начин повлияе на точността на измерване и експлоатационния живот на разходомера. При ежедневна работа избягвайте пускането или спирането на голямо оборудване в близост до разходомера, тъй като това може да причини вибрации на тръбопровода. Освен това, когато поддържате или ремонтирате тръбопроводната система, внимавайте да предпазите разходомера на турбината от случайни удари. Освен това, тъй като точността на измерване на турбинните разходомери се влияе от промените в температурата и налягането на флуида, наблюдавайте внимателно температурата и налягането на флуида по време на употреба, за да сте сигурни, че остават в работния обхват на разходомера. Ако промените в температурата и налягането са значителни, може да се наложи компенсация и корекция на резултатите от измерването, за да се осигури точност.

В нефтохимическата промишленост вихровите разходомери се използват широко за измерване на пара и корозивни среди. Турбинните разходомери се използват по-често в приложения за търговия и пренос на рафиниран нефт поради тяхната висока точност.

В общинските отоплителни системи вихровите разходомери са предпочитаният избор за измерване на топла вода, тъй като тяхната устойчивост на висока -температура и ниска загуба на налягане отговарят идеално на изискванията на системата.

В хранително-вкусовата и фармацевтичната промишленост, където хигиенните изисквания са изключително високи, всички-разходомери за турбини от неръждаема стомана са по-подходящи, тъй като гладките им вътрешни стени са по-малко податливи на растеж на бактерии.

Вихровите разходомери често се избират за-наблюдение на тръбопроводи на дълги разстояния, тъй като те почти не увеличават загубата на налягане в системата, което е от решаващо значение за намаляване на консумацията на енергия при изпомпване.

Принцип на приоритет на медиите:

Вихровите разходомери се предпочитат за сценарии, включващи примеси, корозивни среди или многофазен поток; турбинните разходомери са избрани за чисти течности с нисък-вискозитет, изискващи високо{1}}прецизно измерване.

Принцип на съвпадение на точността:

За сценарии като търговски сетълмент и прецизен контрол, турбинните разходомери изискват точност от ±0,5%; вихровите разходомери могат да се използват за рутинен контрол на промишлени процеси.

Принцип на адаптивност на поддръжката:

Вихровите разходомери са избрани за отдалечени райони без условия за поддръжка или дългосрочни{0}}експлоатационни проекти; турбинните разходомери са избрани за сценарии с възможности за редовна поддръжка и строги изисквания за точност.