فلو ترانسمیتر ورتکس یا گردابی

تاریخچه گرداب ریختن

تئودور فون کارمان، فیزیکدان مجارستانی-آمریکایی، اولین کسی بود که اثری را توصیف کرد که در آن یک جسم غیر جریان (که بدن بلوف نیز نامیده می شود) در مسیر یک جریان سریع، باعث می شود که سیال به طور متناوب از جسم در دو طرف پایین دست خود جدا شود، و با جدا شدن لایه مرزی و چرخش مجدد روی خود، تشکیل گرداب ها (همچنین گرداب یا گرداب نامیده می شود). او همچنین خاطرنشان کرد که فاصله بین گرداب ها ثابت بوده و صرفاً وابسته است به اندازه سنگی که آن را تشکیل داده است.

در سمت بدنه بلوف که در آن گرداب در حال تشکیل است، سرعت سیال بیشتر و فشار کمتر است. همانطور که گرداب حرکت می کند در پایین دست، از نظر قدرت و اندازه رشد می کند و در نهایت خود را جدا می کند یا می ریزد. به دنبال آن یک گرداب در طرف دیگر تشکیل می شود طرف بدن بلوف گردابه های متناوب در فواصل مساوی قرار دارند.

طراحی گرداب متر

فلومتر گرداب معمولاً از فولاد ضد زنگ 316 یا Hastelloy® ساخته شده است و شامل بدنه بلوف، مجموعه سنسور گرداب و فرستنده است. الکترونیک، اگرچه دومی را می توان از راه دور نیز نصب کرد. آنها معمولاً در اندازه های فلنج از 1/2 اینچ تا 12 اینچ موجود هستند. هزینه نصب ورتکس متر قابل رقابت با اوریفیس متر در اندازه های زیر شش اینچ است. بدنه متر ویفر (بدون فلنج) دارای کمترین هزینه، در حالی که اگر سیال فرآیند خطرناک باشد یا در دمای بالا باشد، مترهای فلنجی ترجیح داده می شوند.

اشکال بدن بلوف (مربع، مستطیل، t شکل، ذوزنقه ای) و ابعاد برای دستیابی به ویژگی های مورد نظر آزمایش شده است. آزمایش نشان داده است که خطی بودن، محدودیت عدد رینولدز کم، و حساسیت به اعوجاج پروفیل سرعت فقط کمی با بلوف متفاوت است. فرم بدن. از نظر اندازه، بدنه بلوف باید دارای عرضی باشد که به اندازه کافی کسری از قطر لوله باشد که کل جریان در آن شرکت کند. ریختن ثانیاً، بدنه بلوف باید دارای لبه های بیرون زده در سطح بالادست باشد تا خطوط جداسازی جریان را بدون توجه به سرعت جریان ثابت کند. سوم، طول بدنه بلوف در جهت جریان باید مضربی معین از عرض بدنه بلوف باشد.

اکثر گرداب سنج ها از حسگرهای پیزوالکتریک یا نوع خازنی برای تشخیص نوسان فشار در اطراف بدنه بلوف استفاده می کنند. اینها آشکارسازها به نوسان فشار با یک سیگنال خروجی ولتاژ پایین پاسخ می دهند که فرکانس مشابه نوسان دارد. چنین سنسورهایی هستند مدولار، ارزان، به راحتی تعویض می‌شود و می‌تواند در طیف وسیعی از محدوده‌های دما کار کند – از مایعات برودتی گرفته تا بخار فوق‌گرم. حسگرها می تواند در داخل بدنه کنتور یا بیرون قرار گیرد. حسگرهای خیس شده مستقیماً توسط نوسانات فشار گرداب تحت فشار قرار می گیرند و در قسمت سخت شده محصور می شوند. موارد برای مقاومت در برابر خوردگی و اثرات فرسایش.

حسگرهای خارجی، معمولاً گیج‌های فشار پیزوالکتریک، ریزش گرداب را به‌طور غیرمستقیم از طریق نیروی اعمال‌شده بر روی میله ریزش حس می‌کنند. خارجی سنسورها در برنامه‌های بسیار فرسایشی/خورنده برای کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری ترجیح داده می‌شوند، در حالی که حسگرهای داخلی برد بهتری را ارائه می‌دهند. (حساسیت جریان کم بهتر است). همچنین نسبت به ارتعاشات لوله حساسیت کمتری دارند. محفظه الکترونیک معمولاً دارای درجه بندی ضد انفجار و آب و هوا است. و شامل ماژول فرستنده الکترونیکی، اتصالات پایانی، و به صورت اختیاری یک نشانگر نرخ جریان و/یا توتالایزر است.

سبک های جریان سنج گرداب

گرداب سنج های هوشمند سیگنال خروجی دیجیتالی را ارائه می دهند که حاوی اطلاعات بیشتری از نرخ جریان است. ریزپردازنده در فلومتر می تواند به طور خودکار برای شرایط لوله مستقیم ناکافی، برای تفاوت بین قطر سوراخ و قطر لوله جفت، برای انبساط حرارتی بلوف درست است. بدنه، و برای ضریب K زمانی که عدد رینولدز به زیر 10000 می‌رسد، تغییر می‌کند.

فرستنده‌های هوشمند نیز با زیربرنامه‌های تشخیصی برای سیگنال‌دهی قطعات یا سایر خرابی‌ها ارائه می‌شوند. فرستنده های هوشمند می توانند روال تست را آغاز کنند برای شناسایی مشکلات هم با متر و هم با برنامه. این تست‌های درخواستی همچنین می‌توانند به تأیید ISO 9000 کمک کنند.

برخی از فلومترهای گردابی می توانند جریان جرمی را تشخیص دهند. یکی از این طرح ها فرکانس گرداب و قدرت پالس گرداب را به طور همزمان اندازه گیری می کند. از این قرائت ها، چگالی سیال فرآیند را می توان تعیین کرد و جریان جرمی را تا 2% از دهانه محاسبه کرد.

طرح دیگری با سنسورهای متعدد برای تشخیص نه تنها فرکانس گرداب، بلکه دما و فشار سیال فرآیند ارائه شده است. بر اساس آن داده ها، هم چگالی و هم نرخ جریان جرمی را تعیین می کند. این متر دقت سرعت 1.25% را هنگام اندازه گیری جریان جرمی مایعات ارائه می دهد. و 2% دقت نرخ برای گازها و بخار. اگر آگاهی از فشار و دمای فرآیند به دلایل دیگر ارزش داشته باشد، این متر یک ابزار مناسب را فراهم می کند. جایگزین کم هزینه تر برای نصب فرستنده های جداگانه.

برنامه ها و محدودیت ها

گرداب مترها معمولاً برای کاربردهای بچینگ یا سایر کاربردهای جریان متناوب توصیه نمی شوند. دلیل آن تنظیم نرخ جریان دریبل در ایستگاه بچینگ است می تواند کمتر از حداقل حد رینولدز کنتور باشد. هر چه تعداد کل دسته کوچکتر باشد، احتمال خطای حاصله بیشتر است.

گازهای کم فشار (چگالی کم) پالس فشار کافی قوی تولید نمی کنند، به خصوص اگر سرعت سیال کم باشد. بنابراین، این احتمال وجود دارد که در چنین خدماتی برد پذیری کنتور ضعیف خواهد بود و دبی های کم قابل اندازه گیری نخواهد بود. از طرفی در صورتی که بردپذیری کاهش یافته قابل قبول باشد و متر درست باشد اندازه جریان معمولی، جریان سنج گردابی هنوز هم می تواند در نظر گرفته شود.

اگر سیال فرآیند تمایل به پوشش یا تجمع روی بدنه بلوف داشته باشد، مانند سرویس لجن و دوغاب، در نهایت ضریب K متر را تغییر خواهد داد. گرداب ریزش فلومترها برای چنین کاربردهایی توصیه نمی شوند. با این حال، اگر یک سیال کثیف فقط مقادیر متوسطی از مواد جامد غیر پوششی داشته باشد، احتمالاً کاربرد دارد. قابل قبول این امر با آزمایش 2 ساله روی دوغاب سنگ آهک نشان داده شد. در پایان آزمایش، فاکتور K تنها 0.3 درصد از نسخه اصلی تغییر کرده است کالیبراسیون کارخانه، اگرچه بدنه بلوف و لوله جریان به شدت آسیب دیده و سوراخ شده بودند.

هنگام اندازه‌گیری جریان چند فازی (ذرات جامد در گاز یا مایع، حباب‌های گاز در مایع، قطرات مایع در گاز)، دقت گردابه‌سنج به دلیل عدم توانایی متر در تمایز بین فازها. بخار مرطوب و با کیفیت پایین یکی از این کاربردها است: فاز مایع باید به طور همگن در داخل پراکنده شود. از بخار و خطوط جریان عمودی برای جلوگیری از شل شدن باید اجتناب شود. هنگامی که لوله افقی است، فاز مایع احتمالاً در پایین لوله حرکت می کند. و بنابراین قسمت داخلی لوله باید در قسمت پایین باز نگه داشته شود. این را می توان با نصب بدنه بلوف به صورت افقی به دست آورد. عدم دقت اندازه گیری در چنین کاربردهایی حدود 5 درصد جریان واقعی است، اما با قابلیت تکرار خوب.

افت فشار دائمی از طریق یک گرداب سنج تقریباً نصف یک صفحه روزنه است، تقریباً دو سر سرعت. (هد سرعت به عنوان V2/g تعریف می شود، جایی که V سرعت جریان و g ثابت گرانشی در واحدهای ثابت است.) اگر لوله و متر به اندازه مناسب و هم اندازه باشند، افت فشار به احتمال زیاد فقط چند psi است. با این حال، کوچک کردن (نصب یک متر کوچکتر از اندازه خط) به منظور افزایش رینولدز می تواند افت هد را به بیشتر افزایش دهد. از 10 psi همچنین باید اطمینان حاصل کرد که فشار ورید منقبض شده از فشار بخار سیال فرآیند پایین نمی‌آید، زیرا باعث ایجاد کاویتاسیون می‌شود. به طور طبیعی، اگر فشار برگشتی روی کنتور کمتر از فشار بخار باشد، سیال فرآیند چشمک می زند و قرائت کنتور معنی دار نخواهد بود.

مزایای اصلی گرداب سنج ها حساسیت کم آنها به تغییرات در شرایط فرآیند و سایش کم نسبت به روزنه ها یا متر توربین ها است. همچنین، هزینه های اولیه و نگهداری کم است. به همین دلایل، آنها در بین کاربران مقبولیت بیشتری پیدا کرده اند.

توصیه های نصب

هنگام نصب یک فلومتر گردابی در یک فرآیند موجود که محدوده جریان مشخص نیست، توصیه می شود ابتدا اندازه گیری های تقریبی انجام شود. (با استفاده از دستگاه های اولتراسونیک قابل حمل پیتوت یا گیره دار). در غیر این صورت، هیچ تضمینی وجود ندارد که یک ورتکس متر با اندازه خط اصلا کار کند.

گرداب سنج به یک پروفیل سرعت جریان متقارن و توسعه یافته نیاز دارد، عاری از هرگونه اعوجاج یا چرخش. این امر مستلزم استفاده از مستقیم به بالا است و لوله کشی پایین دست برای تنظیم جریان. طول مستقیم لوله باید به اندازه متر و طول آن تقریباً یکسان باشد همانطور که برای نصب اوریفیس با نسبت بتا 0.7 مورد نیاز است. اکثر سازندگان جریان سنج گردابی حداقل قطر لوله 30 را توصیه می کنند پایین دست شیرهای کنترل و 3 تا 4 قطر لوله بین کنتور و شیرهای فشار پایین دست. عناصر دما باید کوچک و در فاصله 5 تا واقع شوند 6 قطر پایین دست.

تقریباً نیمی از نصب‌های گرداب‌سنج نیاز به پایین کشیدن لوله‌های فرآیندی بزرگ توسط کاهنده‌ها و منبسط‌کننده‌های متحدالمرکز دارند. حتی اگر صاف کننده های جریان نصب شده اند، هنوز مقداری لوله کشی مستقیم (آرامش) مورد نیاز خواهد بود.

ورتکس متر را می توان به صورت عمودی، افقی یا در هر زاویه ای نصب کرد، البته تا زمانی که آنها را سیل نگه دارید. کنتور را می توان با نصب آن در یک سیل نگه داشت خط جریان عمودی رو به بالا هنگام نصب فلومتر در جریان رو به پایین یا افقی، لوله کشی پایین دست باید بالا نگه داشته شود می توان از شیرهای چک برای پر از مایع نگه داشتن لوله در مواقعی که جریانی وجود ندارد استفاده کرد. در صورت تعویض شیرهای بلوک و بای پس مورد نیاز است حسگر در طراحی خاص نیاز به توقف جریان و باز شدن فرآیند دارد.

فلنج های جفت (در خط لوله 40 یا برنامه 80 جفت گیری) باید دارای قطر و سوراخ صاف با فلومتر باشند. فلنج های گردن جوش ترجیح داده می شوند، و نباید از فلنج های کاهنده استفاده کرد. سطح داخلی لوله جفت گیری باید عاری از رسوب آسیاب، گودال ها، سوراخ ها، لکه های برآمدگی و برجستگی برای مسافت باشد. 4 قطر بالادست و 2 قطر پایین دست متر. سوراخ‌های کنتور، واشرها و لوله‌های مجاور باید به دقت تراز شوند تا حذف شوند. هرگونه مانع یا گام

لرزش بیش از حد لوله را می توان با حمایت از لوله کشی در دو طرف کنتور، یا با چرخاندن کنتور به طوری که سنسور به خارج از کنتور منتقل شود، از بین برد. صفحه ارتعاش سر و صدای فرآیند ناشی از صدای دریچه، تله بخار یا پمپ ها می تواند در شرایط جریان صفر منجر به قرائت های بالا یا غیرصفر شود. بیشتر وسایل الکترونیکی کنتور امکان افزایش تنظیمات فیلتر نویز را فراهم می کنند، اما افزایش کاهش نویز معمولاً حساسیت کم جریان سنج را نیز کاهش می دهد. یکی از گزینه ها این است که کنتور را به قسمتی از فرآیند با نویز کمتر منتقل کنید.