Przepływomierze wirowe stały się popularnym wyborem dla szerokiego zakresu zastosowań w zakresie pomiaru przepływu. Niniejszy przewodnik zapewni dogłębne zrozumienie przepływomierzy wirowych, w tym ich zasad działania, typów, zalet, ograniczeń i różnych zastosowań.
Jeśli jesteś również zainteresowany przepływomierzami magnetycznymi, tutaj znajdziesz post na ten temat: Co to jest przepływomierz elektromagnetyczny i jak działa?
Spis treści
Co to jest przepływomierz wirowy?
Przepływomierz wirowy to rodzaj urządzenia do pomiaru przepływu, które mierzy objętościowe natężenie przepływu płynów, takich jak ciecze, gazy i para, poprzez wykrywanie wirów wyrzucanych z korpusu wprowadzonego do strumienia przepływu. Mierniki te są znane ze swojej dokładności, niezawodności i zdolności do pomiaru szerokiego zakresu prędkości przepływu, dzięki czemu nadają się do różnych gałęzi przemysłu, w tym ropy i gazu, przetwórstwa chemicznego, gospodarki wodno-ściekowej i wytwarzania energii.
Zasady działania przepływomierzy wirowych
Działanie przepływomierza wirowego opiera się na zjawisku znanym jako Efekt von Kármána. Gdy płyn przepływa obok ciała blefującego - obiektu bez opływu - wiry są generowane naprzemiennie po obu stronach ciała. Wiry te tworzą powtarzający się wzór znany jako ulica wirowa Kármána. Częstotliwość, z jaką te wiry są wyrzucane, jest wprost proporcjonalna do prędkości przepływu płynu.
Podstawowy związek między częstotliwością wirów (f), prędkością płynu (V) i charakterystyką korpusu blefu jest określony przez liczbę Strouhala (St):
Mierząc częstotliwość wirów, przepływomierz oblicza prędkość płynu. Pomnożenie tej prędkości przez pole przekroju poprzecznego rury daje objętościowe natężenie przepływu. Większość przepływomierzy wirowych wykorzystuje czujniki piezoelektryczne, pojemnościowe lub ultradźwiękowe do wykrywania oscylacji ciśnienia spowodowanych przez przepływające wiry.
Rodzaje przepływomierzy wirowych
Przepływomierze Vortex można podzielić na kilka typów w oparciu o ich konstrukcję, instalację i specyficzne cechy. Oto najczęściej spotykane typy:
- Przepływomierze Inline Vortex:
Są to najpopularniejsze przepływomierze wirowe, w których przepływomierz jest instalowany bezpośrednio w rurociągu. Korpus przepływomierza i czujniki są zintegrowane z korpusem przepływomierza, który jest dopasowany do określonej średnicy rurociągu. Są one odpowiednie do precyzyjnych pomiarów przepływu zarówno w małych, jak i dużych rurociągach.
- Przepływomierze wirowe:
Przepływomierze wirowe mają konstrukcję sondy, w której korpus i czujnik są wprowadzane do rurociągu przez mały otwór. Przepływomierze te są zwykle stosowane w dużych rurociągach, gdzie instalacja przepływomierza inline byłaby niepraktyczna lub kosztowna. Są one ekonomiczne i odpowiednie do pomiaru przepływu w dużych rurociągach o szerokim zakresie średnic.
- Zaciskowe przepływomierze wirowe:
Są to nieinwazyjne przepływomierze wirowe, które są mocowane na zewnątrz rury. Wykorzystują czujniki ultradźwiękowe do wykrywania wirów i są idealne do zastosowań, w których przepływ nie może zostać przerwany lub w których materiał rury nie może zostać spenetrowany. Są one powszechnie stosowane w tymczasowych konfiguracjach pomiaru przepływu lub podczas modernizacji istniejących systemów.
Zalety przepływomierzy wirowych
Przepływomierze Vortex oferują szereg zalet, które czynią je preferowanym wyborem w wielu zastosowaniach przemysłowych:
- Wszechstronność:
Przepływomierze Vortex mogą mierzyć przepływ cieczy, gazów i pary, dzięki czemu są wszechstronne w różnych zastosowaniach.
- Wysoka dokładność i powtarzalność:
Mierniki te zapewniają dokładne i powtarzalne pomiary przepływu z minimalnym dryftem w czasie, dzięki czemu są niezawodne w krytycznych procesach.
- Niskie koszty utrzymania:
Brak ruchomych części sprawia, że przepływomierze wirowe wymagają mniej konserwacji w porównaniu do innych przepływomierzy, takich jak przepływomierze turbinowe lub wyporowe. Zmniejsza to również ryzyko zużycia, zwiększając ich żywotność.
- Szeroki zakres prędkości przepływu:
Przepływomierze Vortex są w stanie mierzyć szeroki zakres natężeń przepływu, od niskich do wysokich prędkości, co czyni je odpowiednimi do różnych wymagań przemysłowych.
- Bez wpływu na właściwości płynu:
Na dokładność pomiaru przepływomierzy wirowych nie wpływają znacząco zmiany właściwości cieczy, takich jak lepkość, gęstość lub temperatura, dzięki czemu są one odporne na zmienne warunki procesowe.
- Odpowiedni do zastosowań wysokotemperaturowych i wysokociśnieniowych:
Wiele przepływomierzy wirowych jest zaprojektowanych tak, aby wytrzymać wysokie temperatury i ciśnienia, co czyni je idealnymi do zastosowań związanych z parą i gorącymi płynami.
Ograniczenia przepływomierzy wirowych
Pomimo licznych zalet, przepływomierze wirowe mają pewne ograniczenia, które należy wziąć pod uwagę przy ich wyborze do konkretnego zastosowania:
- Minimalne wymagania dotyczące przepływu:
Przepływomierze Vortex mają minimalny próg przepływu, poniżej którego nie mogą dokładnie mierzyć przepływu. To sprawia, że nie nadają się do bardzo niskich natężeń przepływu lub zastosowań, w których przepływ może być przerywany lub bardzo niski.
- Wrażliwość na wibracje:
Mierniki te mogą być wrażliwe na drgania rur, co może powodować błędy w pomiarze przepływu. Aby zminimalizować wpływ drgań, konieczna jest odpowiednia instalacja i podparcie.
- Spadek ciśnienia:
Obecność stropu w strumieniu przepływu powoduje spadek ciśnienia, który może być problemem w niektórych zastosowaniach. Ten spadek ciśnienia jest zwykle niewielki, ale należy go uwzględnić w systemach wrażliwych na straty ciśnienia.
- Wymagania dotyczące rur prostych:
Aby uzyskać dokładne pomiary, przepływomierze wirowe wymagają pewnej długości prostej rury przed i za przepływomierzem. Może to ograniczać ich instalację w miejscach, w których proste odcinki rur nie są dostępne.
- Nie nadaje się do płynów o wysokiej lepkości:
Przepływomierze wirowe nie są idealne do pomiaru przepływu cieczy o wysokiej lepkości, ponieważ tworzenie się wirów jest utrudnione przez wysoką lepkość, co prowadzi do niedokładnych pomiarów.
Zastosowania przepływomierzy wirowych
Przepływomierze Vortex są stosowane w wielu gałęziach przemysłu ze względu na ich wszechstronność i niezawodność. Niektóre z typowych zastosowań obejmują:
- Przemysł naftowy i gazowy:
Przepływomierze Vortex są szeroko stosowane w przemyśle naftowym i gazowym do pomiaru przepływu gazu ziemnego, pary i cieczy w różnych procesach. Są one szczególnie przydatne do pomiaru przepływu pary w procesach zwiększonego wydobycia ropy naftowej.
- Przemysł chemiczny i petrochemiczny:
W zakładach chemicznych przepływomierze wirowe są wykorzystywane do pomiaru przepływu różnych substancji chemicznych, gazów i cieczy. Ich solidność i kompatybilność z różnymi rodzajami cieczy sprawiają, że są one doskonałym wyborem do takich zastosowań.
- Gospodarka wodno-ściekowa:
Przepływomierze Vortex są powszechnie stosowane w oczyszczalniach ścieków do pomiaru przepływu wody, zawiesin i innych cieczy. Są one szczególnie przydatne do monitorowania przepływu w dużych rurach i otwartych kanałach.
- HVAC i automatyka budynków:
W systemach ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (HVAC) przepływomierze wirowe są wykorzystywane do pomiaru przepływu wody, pary i powietrza w celu efektywnego zarządzania energią i optymalizacji systemu.
- Wytwarzanie energii:
Przepływomierze Vortex są szeroko stosowane w elektrowniach do pomiaru przepływu pary i wody chłodzącej, a także gazu ziemnego w turbinach i kotłach. Są one szczególnie skuteczne w zastosowaniach wysokotemperaturowych i wysokociśnieniowych.
- Przemysł spożywczy i napojów:
W przemyśle spożywczym przepływomierze wirowe są wykorzystywane do pomiaru przepływu cieczy, takich jak woda, soki i inne płyny. Są one preferowane ze względu na ich konstrukcję sanitarną i kompatybilność z procesami czyszczenia w obiegu zamkniętym (CIP).
- Przemysł farmaceutyczny:
Przepływomierze Vortex są wykorzystywane do pomiaru przepływu różnych cieczy i gazów w procesach produkcji farmaceutycznej. Ich dokładność i niezawodność pomagają utrzymać precyzyjną kontrolę nad przepływem cieczy w krytycznych zastosowaniach.
Przepływomierze Vortex są cennym narzędziem w nowoczesnych zastosowaniach przemysłowych ze względu na ich wszechstronność, dokładność i niezawodność. Dzięki możliwości pomiaru przepływu cieczy, gazów i pary, oferują one szereg korzyści, w tym niskie koszty utrzymania, wysoką dokładność i przydatność w trudnych warunkach. Przy wyborze przepływomierza wirowego do konkretnego zastosowania należy jednak wziąć pod uwagę jego ograniczenia, takie jak wrażliwość na wibracje i potrzebę minimalnego natężenia przepływu.
Ogólnie rzecz biorąc, przepływomierze wirowe nadal są popularnym wyborem do pomiaru przepływu w różnych branżach, od ropy i gazu po żywność i napoje. Rozumiejąc ich zasady działania, typy, zalety i ograniczenia, branże mogą wykorzystać te urządzenia do osiągnięcia wydajnego i dokładnego pomiaru przepływu, zapewniając optymalną kontrolę i wydajność procesu.
Zostaw komentarz