Τι είναι το ροόμετρο στροβίλου;

Υπό την προϋπόθεση ότι η πτερωτή αναγκάζεται να περιστραφεί, η ταχύτητά της είναι ανάλογη με τη μέση ταχύτητα ροής στον αγωγό. Η περιστροφή της πτερωτής αλλάζει περιοδικά την τιμή της μαγνητικής αντίστασης του μαγνητοηλεκτρικού μετατροπέα. Η μαγνητική ροή στο πηνίο ανίχνευσης αλλάζει περιοδικά, δημιουργώντας ένα περιοδικό επαγόμενο δυναμικό, δηλαδή ένα σήμα ηλεκτρικού παλμού, το οποίο ενισχύεται από τον ενισχυτή και αποστέλλεται στον πομπό ροής του στροβίλου για εμφάνιση.

Πώς υπολογίζετε τον συντελεστή / συντελεστή μετρητή ροής στροβίλου;

Ο συντελεστής του μετρητή ροής στροβίλου σχετίζεται με τον ρυθμό ροής (ή τον αριθμό Reynolds του αγωγού) Ο συντελεστής του μετρητή ροής στροβίλου σχετίζεται με τον ρυθμό ροής (ή τον αριθμό Reynolds του αγωγού)
Η καμπύλη σχέσης του συντελεστή οργάνου φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Όπως φαίνεται από το σχήμα, ο συντελεστής οργάνου μέτρησης ροής μπορεί να χωριστεί σε δύο τμήματα, δηλαδή τη γραμμική και τη μη γραμμική τομή.

Το γραμμικό τμήμα είναι περίπου τα δύο τρίτα του τμήματος εργασίας του και τα χαρακτηριστικά του σχετίζονται με το μέγεθος της δομής του αισθητήρα ροής TUF και το ιξώδες του ρευστού.

Τα χαρακτηριστικά του συντελεστή οργάνου μέτρησης ροής επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από την αντίσταση τριβής και ιξώδους ρευστού όταν ο ρυθμός ροής είναι χαμηλότερος από το κατώτερο όριο του ρυθμού ροής του αισθητήρα,
Καθώς ο ρυθμός ροής αλλάζει γρήγορα, η απώλεια πίεσης είναι περίπου σε τετραγωνική σχέση με τον ρυθμό ροής. Όταν ο ρυθμός ροής υπερβαίνει το ανώτερο όριο, προσέξτε την κοιλότητα.
Τα σχήματα των χαρακτηριστικών καμπυλών TUF με παρόμοιες δομές είναι παρόμοια και διαφέρουν μόνο στο επίπεδο του συστηματικού σφάλματος.

Χαρακτηριστική καμπύλη μετρητή ροής στροβίλου

1) Μετρητής ροής υψηλής ακρίβειας: για τη μέτρηση ροής υγρών, ο μετρητής ροής TUF είναι γενικά με ακρίβεια ±0,25%R~±0,5%R και ο μετρητής ροής στροβίλου τύπου υψηλής ακρίβειας μπορεί να φτάσει το ±0,15%R. και για τη μέτρηση της ροής αερίου, η ακρίβεια του μετρητή ροής του στροβίλου είναι γενικά ±1%R~±1,5%R και ο ειδικός τύπος είναι ±0,5%R~±1%R. είναι αρκετά ακριβείς μετρητές ροής μεταξύ όλων των ροόμετρων.

2) Καλή επαναληψιμότητα, η βραχυπρόθεσμη επαναληψιμότητα μπορεί να φτάσει το 0,05%~0,2%. Λόγω της καλής επαναληψιμότητάς του, εάν ο μετρητής ροής στροβίλου βαθμονομείται συχνά ή online, μπορεί να επιτύχει εξαιρετικά υψηλή ακρίβεια.
3) Ηλεκτρονικός μετρητής ροής στροβίλου: σήμα συχνότητας παλμού εξόδου ή έξοδος 4-20mA, κατάλληλος για μέτρηση συνολικής ποσότητας και σύνδεση με υπολογιστή, χωρίς μηδενική μετατόπιση και έχει ισχυρή ικανότητα κατά των παρεμβολών.
4) Σήματα πολύ υψηλής συχνότητας (3~4kHz) μπορούν να ληφθούν με ισχυρή ανάλυση σήματος.
5) Ο μετρητής ροής στροβίλου μεγάλου εύρους, μέσης και μεγάλης διαμέτρου μπορεί να φτάσει το 40:1~10:1, η μικρή διάμετρος είναι 6:1 ή 5:1.
6) Ο αισθητήρας ροής στροβίλου έχει συμπαγή και ελαφριά δομή, εύκολη εγκατάσταση και συντήρηση και μεγάλη χωρητικότητα ροής.
7) Ο μετρητής ροής στροβίλου είναι κατάλληλος για μέτρηση ροής υψηλής πίεσης, δεν χρειάζεται να ανοίξουν τρύπες στο σώμα του οργάνου και είναι εύκολο να φτιάξετε ένα όργανο μέτρησης ροής σε στυλ υψηλής πίεσης.
8) Υπάρχουν πολλοί τύποι ειδικών αισθητήρων ροής στροβίλου, οι οποίοι μπορούν να σχεδιαστούν σε διάφορους ειδικούς αισθητήρες σύμφωνα με τις ειδικές ανάγκες των χρηστών, όπως μικρομετρητές ροής , μετρητές ροής τύπου υψηλής πίεσης, μετρητής ροής στροβίλου σύνδεσης τριών σφιγκτήρων, υψηλή θερμοκρασία μετρητές ροής στροβίλου κ.λπ.
9) Είναι δύσκολο να διατηρηθούν τα χαρακτηριστικά βαθμονόμησης για μεγάλο χρονικό διάστημα και απαιτείται τακτική βαθμονόμηση. Για μη λιπαντικά υγρά, το υγρό περιέχει αιωρούμενη ύλη. Η λειαντικότητα του ροόμετρου μπορεί να προκαλέσει φθορά και εμπλοκή του ρουλεμάν, γεγονός που περιορίζει το εύρος εφαρμογής του. Η χρήση ανθεκτικών στη φθορά αξόνων και ρουλεμάν καρβιδίου έχει βελτιώσει την κατάσταση. Για τις εμπορικές απαιτήσεις αποθήκευσης και μεταφοράς και μετρήσεων υψηλής ακρίβειας, είναι καλύτερο να εξοπλίζεται ο επιτόπιος εξοπλισμός βαθμονόμησης, ο οποίος μπορεί να βαθμονομείται τακτικά για να διατηρεί τα χαρακτηριστικά του.
10) Ο γενικός μετρητής ροής υγρού στροβίλου δεν είναι κατάλληλος για μέσα υψηλού ιξώδους (όπως για μέτρηση ροής μελιού, πίσσας ή ρητίνης). Καθώς το ιξώδες αυξάνεται, το κατώτερο όριο μέτρησης του ροόμετρου αυξάνεται, το εύρος μειώνεται και η γραμμικότητα επιδεινώνεται.
11) Οι ιδιότητες του ρευστού (πυκνότητα, ιξώδες) έχουν μεγάλη επίδραση στα χαρακτηριστικά του οργάνου μέτρησης ροής. Οι μετρητές ροής αερίου επηρεάζονται εύκολα από την πυκνότητα, ενώ οι μετρητές ροής υγρού είναι ευαίσθητοι στις αλλαγές του ιξώδους. Δεδομένου ότι η πυκνότητα και το ιξώδες σχετίζονται στενά με τη θερμοκρασία και την πίεση, οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και της πίεσης είναι αναπόφευκτες επί τόπου. Πρέπει να λαμβάνονται μέτρα αντιστάθμισης ανάλογα με τον βαθμό της επίδρασής τους στην ακρίβεια, προκειμένου να διατηρηθεί η υψηλή ακρίβεια μέτρησης του μετρητή ροής του στροβίλου.
12) Ο μετρητής ροής επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από την παραμόρφωση κατανομής της ταχύτητας και την περιστροφική ροή της εισερχόμενης ροής. Απαιτείται μεγαλύτερο ευθύ τμήμα σωλήνα στην ανάντη και κατάντη πλευρά του αισθητήρα ροής TUF. Εάν ο χώρος εγκατάστασης είναι περιορισμένος, μπορεί να εγκατασταθεί ένας ρυθμιστής ροής (ανορθωτής) για να συντομεύσει το μήκος του ευθύγραμμου τμήματος του σωλήνα.
13) Δεν είναι κατάλληλο για τη μέτρηση του ρυθμού ροής της παλμικής ροής και της μικτής ροής.
14) Η απαίτηση καθαριότητας για το μετρούμενο μέσο είναι υψηλή, γεγονός που περιορίζει το πεδίο εφαρμογής του. Όπως όλοι γνωρίζουμε ο μετρητής ροής υγρού στροβίλου λειτουργεί μόνο σε καθαρό και χαμηλού ιξώδους υγρό. Αν και μπορούν να εγκατασταθούν φίλτρα για προσαρμογή σε βρώμικα μέσα, έχει επίσης παρενέργειες όπως αυξημένη απώλεια πίεσης και αυξημένη συντήρηση.

Τύποι μετρητών ροής στροβίλου

1) Μετρητής ροής υγρού στροβίλου
ένα. Κανονικού τύπου Ο μετρητής ροής υγρού στροβίλου είναι κατάλληλος για τη μέτρηση της ροής όγκου υγρών χαμηλού ιξώδους (≤45mPa・s), με ονομαστική διάμετρο DN4~DN300, επίπεδο ακρίβειας 0,25~0,5%, μέση θερμοκρασία -20~+150 ℃ και πίεση 6,3 MPa
σι. Τύπος ανθεκτικός στη διάβρωση: Κατάλληλο για διαβρωτικά υγρά όπως αραιό θειικό οξύ, αραιό υδροχλωρικό οξύ, αραιό νιτρικό οξύ κ.λπ., γενικά μόνο προϊόντα μικρής διαμέτρου (DN20~DN50).
ντο. Τύπος υψηλής θερμοκρασίας: Εφαρμόζεται σε θερμοκρασία υγρού κάτω από 150℃. Η θερμοκρασία του μετρούμενου υγρού περιορίζεται από την αντίσταση θερμοκρασίας του πηνίου ανίχνευσης.
ρε. Μετρητής ροής στροβίλου τύπου τριών σφιγκτήρων για λόγους υγιεινής. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση του πόσιμου νερού, του επεξεργάσιμου λαδιού και του γάλακτος. Ο μετρητής ροής στροβίλου από όλο το υλικό από ανοξείδωτο χάλυβα είναι με σύνδεση τριφυλλιού για εύκολη εγκατάσταση και εύκολο καθάρισμα.

μι. Μετρητής ροής στροβίλου τύπου υψηλής πίεσης. Ο μετρητής ροής στροβίλου μπορεί να κατασκευαστεί σε τύπο υψηλής πίεσης για να αντέξει, όπως 1000psi, 2000 psi ή ακόμα υψηλότερο. Ο μετρητής ροής στροβίλου τύπου σύνδεσης γκοφρέτας μπορεί εύκολα να κατασκευαστεί σε μετρητή ροής στροβίλου τύπου υψηλής πίεσης.

2) Μετρητής ροής αεριοστροβίλου

Ο μετρητής ροής αεριοστροβίλου μετρά τη ροή καθαρού αερίου, με ονομαστική διάμετρο DN25 ~ DN400, θερμοκρασία υγρού -20 ~ +120 ℃, πίεση 2,5 ~ 10 MPa και επίπεδο ακρίβειας 1% ή 1,5%.

Ο μετρητής ροής στροβίλου τύπου αερίου είναι κατάλληλος για πετρελαϊκό αέριο, τεχνητό αέριο, φυσικό αέριο και υγραέριο πετρελαίου, αέρα, N2, CO2 κ.λπ. Τα αυτόματα λιπαντικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη λίπανση και την προστασία των ρουλεμάν, την πρόληψη της εισόδου ακαθαρσιών σε κινούμενα μέρη και την αύξηση διάρκεια ζωής. Οι περισσότερες δομές χρησιμοποιούν συσκευές ψηφιακής τοπικής απεικόνισης και ο πομπός ροής στροβίλου μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την έξοδο σημάτων παλμών υψηλής ανάλυσης ή 4-20 mA ή ακόμα και με πρωτόκολλο HART ή MODBUS.

Δομή αισθητήρα ροής στροβίλου

Ο αισθητήρας TUF αποτελείται από ένα σώμα μετρητή, ένα σώμα οδηγό (εκτροπέα), μια πτερωτή, έναν άξονα, ένα ρουλεμάν και έναν ανιχνευτή σήματος
1) Σώμα ροόμετρου στροβίλου: Το σώμα του μετρητή είναι το κύριο μέρος του αισθητήρα, το οποίο αντέχει την πίεση του μετρούμενου ρευστού, στερεώνει τα εξαρτήματα ανίχνευσης και συνδέει τον αγωγό. Το σώμα του μετρητή είναι κατασκευασμένο από μη μαγνητικό ανοξείδωτο χάλυβα ή σκληρό κράμα αλουμινίου. Για αισθητήρες ροής μεγάλου διαμετρήματος, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί μια δομή μωσαϊκού που αποτελείται από ανθρακούχο χάλυβα και ανοξείδωτο χάλυβα και ο ανιχνευτής σήματος είναι εγκατεστημένος στο εξωτερικό τοίχωμα του σώματος του μετρητή.

2) Σώμα οδηγού: Το σώμα οδηγού είναι εγκατεστημένο στην είσοδο και στην έξοδο του αισθητήρα ροής. Οδηγεί και ανορθώνει το ρευστό και υποστηρίζει την πτερωτή. Συνήθως είναι κατασκευασμένο από μη μαγνητικό ανοξείδωτο χάλυβα ή σκληρό αλουμίνιο. Ο πίσω οδηγός του αισθητήρα ροής του στροβίλου αντίστροφης ώσης απαιτείται επίσης για να δημιουργήσει επαρκή αντίστροφη ώση και οι δομικές του μορφές είναι πολλές. Ο μπροστινός οδηγός έχει ένα πατενταρισμένο προϊόν που μπορεί να αντισταθεί σε σοβαρές παρεμβολές στη ροή του υγρού.
3) Η τουρμπίνα, γνωστή και ως φτερωτή, είναι το στοιχείο ανίχνευσης του αισθητήρα και είναι κατασκευασμένη από υλικά υψηλής μαγνητικής διαπερατότητας. Οι πτερωτές περιλαμβάνουν ευθείες λεπίδες, σπειροειδείς λεπίδες και λεπίδες σχήματος Τ. Ένας πορώδης δακτύλιος θωράκισης ενσωματωμένος με πολλούς μαγνητικούς αγωγούς μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την αύξηση της συχνότητας ενός συγκεκριμένου αριθμού λεπίδων. Η πτερωτή στηρίζεται από ένα ρουλεμάν στο στήριγμα και είναι ομοαξονικό με το σώμα του μετρητή. Ο αριθμός των λεπίδων του εξαρτάται από το μέγεθος του διαμετρήματος. Το γεωμετρικό σχήμα και το μέγεθος της πτερωτής έχουν μεγάλη επίδραση στην απόδοση του αισθητήρα. Θα πρέπει να σχεδιαστεί σύμφωνα με τις ιδιότητες του υγρού, το εύρος ροής και τις απαιτήσεις χρήσης. Η δυναμική ισορροπία της πτερωτής είναι πολύ σημαντική και επηρεάζει άμεσα την απόδοση και τη διάρκεια ζωής του οργάνου μέτρησης ροής.

4) Άξονας και ρουλεμάν: Υποστηρίζουν την πτερωτή για να περιστρέφεται και πρέπει να έχουν επαρκή ακαμψία, αντοχή, σκληρότητα, αντοχή στη φθορά, αντίσταση στη διάβρωση κ.λπ. Καθορίζουν την αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής του αισθητήρα ροής στροβίλου. Η αστοχία του αισθητήρα συνήθως προκαλείται από τον άξονα και τα ρουλεμάν, επομένως η δομή, η επιλογή υλικού και η συντήρησή του είναι πολύ σημαντικές.

5) Οι ανιχνευτές σήματος χρησιμοποιούνται συνήθως στην Κίνα. Αποτελούνται από μόνιμους μαγνήτες, μαγνητικές ράβδους (πυρήνες σιδήρου), πηνία κ.λπ. Οι μόνιμοι μαγνήτες ασκούν ελκτική δύναμη στις λεπίδες, δημιουργώντας ροπή μαγνητικής αντίστασης. Όταν ο ρυθμός ροής είναι μικρός για αισθητήρες ροής στροβίλου μικρής διαμέτρου, η ροπή μαγνητικής αντίστασης γίνεται το κύριο στοιχείο μεταξύ των ροπών αντίστασης. Για το λόγο αυτό, οι μόνιμοι μαγνήτες χωρίζονται σε δύο προδιαγραφές, μεγάλο και μικρό. Οι αισθητήρες μικρής διαμέτρου είναι εξοπλισμένοι με μικρές προδιαγραφές για τη μείωση της ροπής μαγνητικής αντίστασης. Τα σήματα εξόδου με πραγματική τιμή μεγαλύτερη από 10 mV μπορούν να χρησιμοποιηθούν απευθείας με υπολογιστές ροής και όταν είναι εξοπλισμένα με ενισχυτές, μπορούν να εξάγουν σήματα συχνότητας σε επίπεδο βολτ.

Για υγρά, συνήθως χρησιμοποιείται νερό για τη βαθμονόμηση του αισθητήρα ροής του στροβίλου. Όταν η ακρίβεια είναι 0,5, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για υγρά κάτω από 5×10-6mm²/s χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η επίδραση του ιξώδους. Όταν το ιξώδες του ρευστού είναι μεγαλύτερο από 5×10-6mm²/s, μπορεί να βαθμονομηθεί με ρευστό ισοδύναμου ιξώδους χωρίς να γίνουν διορθώσεις ιξώδους. Επιπλέον, μπορούν να ληφθούν ορισμένα μέτρα για την αντιστάθμιση της επίδρασης του ιξώδους, όπως ο περιορισμός του εύρους χρήσης, η αύξηση του κατώτερου ορίου παροχής ή ο πολλαπλασιασμός του συντελεστή οργάνου με τον συντελεστή διόρθωσης αριθμού Reynolds κ.λπ.

Η επίδραση του ιξώδους στον συντελεστή του οργάνου σχετίζεται με τον τύπο και τις παραμέτρους της δομής του αισθητήρα, το μέγεθος του διαφράγματος κ.λπ. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι έκφρασης της επίδρασης του ιξώδους στον συντελεστή του οργάνου: η σχέση μεταξύ του συντελεστή οργάνου και του αριθμού Reynolds, σχέση μεταξύ του συντελεστή οργάνου και της συχνότητας εξόδου σε πολλά ιξώδη και της σχέσης μεταξύ του συντελεστή οργάνου και του λόγου της συχνότητας εξόδου διαιρεμένη με το κινηματικό ιξώδες και ούτω καθεξής. Ορισμένοι κατασκευαστές μετρητών ροής στροβίλου έχουν αυτές τις πληροφορίες, αλλά δεν τις έχουν όλοι οι κατασκευαστές.

Στην εφαρμογή της βιομηχανίας πετρελαίου, το TUF έχει προωθηθεί και χρησιμοποιηθεί λόγω ορισμένων χαρακτηριστικών σε σύγκριση με το ογκομετρικό ροόμετρο.

Τα κύρια χαρακτηριστικά είναι το μικρό βάρος, η απλή και συμπαγής δομή, η μεγάλη χωρητικότητα ροής, η εύκολη συντήρηση, η ανοχή ορισμένων ακαθαρσιών χωρίς μπλοκάρισμα του καναλιού ροής και η ανώτερη ασφάλεια. Ήδη από τη δεκαετία του 1960, το Πετρέλαιο της Βόρειας Θάλασσας στο Ηνωμένο Βασίλειο χρησιμοποιούσε TUF για μέτρηση αργού πετρελαίου και η ιαπωνική Tokiko κυκλοφόρησε επίσης ένα TUF τύπου Porter μεγάλου ιξώδους για τη μέτρηση του βαρέος πετρελαίου.

Απαιτήσεις για την πυκνότητα αερίου για μετρητή ροής αεριοστροβίλου

Ο μετρητής ροής αεριοστροβίλου εξετάζει κυρίως την επίδραση της πυκνότητας του ρευστού στον παράγοντα οργάνου. Η επίδραση της πυκνότητας είναι κυρίως στην περιοχή χαμηλής ροής, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Η αύξηση της πυκνότητας (δηλαδή η αύξηση της πίεσης) κάνει το τμήμα της ευθείας γραμμής της χαρακτηριστικής καμπύλης να επεκτείνεται στην κατώτερη περιοχή ροής ορίου, το εύρος του αισθητήρα διευρύνεται και η γραμμικότητα βελτιώνεται. Εάν ο μετρητής ροής αεριοστροβίλου είναι βαθμονομημένος στον αέρα σε κανονική πίεση, η πίεση λειτουργίας του μετρούμενου μέσου είναι διαφορετική κατά τη χρήση και η κάτω οριακή ροή του υπολογίζεται με τον ακόλουθο τύπο

Όπου qVminand qVaminare Το κατώτερο όριο του ρυθμού ροής όγκου του μετρούμενου μέσου και αέρα υπό πίεση p και πίεση pa (101,325 kPa) αντίστοιχα, m³/h.
P. Pa- πίεση εργασίας (απόλυτη πίεση) και ατμοσφαιρική πίεση (101.325 kPa), kPa;
δ - Σχετική πυκνότητα του μετρούμενου μέσου, αδιάστατη.