Вихревой расходомер — это обычное оборудование для измерения расхода, широко используемое в промышленных процессах для измерения расхода газа, жидкости и пара. Ниже приводится подробное объяснение его принципа работы, конструкции, условий эксплуатации, возможных проблем, компенсации температуры и давления, а также необходимого оборудования при измерении насыщенного или перегретого пара.
1. Как это работает
Вихревые расходомеры основаны на принципе вихревой дорожки Кармана: когда жидкость протекает через асимметричное тело (называемое генератором вихрей), после него образуются чередующиеся вихри, которые генерируются и высвобождаются с определенной частотой. Частота образования вихрей пропорциональна скорости потока жидкости, поэтому скорость потока жидкости можно рассчитать, определив частоту этих вихрей. Общие методы обнаружения включают пьезоэлектрические датчики или емкостные датчики для регистрации частоты вихря.
2. Структура
В базовую конструкцию вихревого расходомера входят:
Генераторы вихрей: обычно треугольные столбцы или призмы, используемые для возмущения жидкости и создания вихрей.
• Сенсорные зонды: устройства, используемые для обнаружения вихревых частот, такие как пьезоэлектрические или емкостные датчики.
Трубка измерения расхода: установлены вихревой генератор и зонд, в котором жидкость протекает через эту секцию.
• Блок обработки сигналов: сигнал, собранный датчиком, преобразуется в данные о скорости или расходе.
3. Условия эксплуатации
Вихревые расходомеры подходят для измерения следующих жидкостей:
• Газ: например, воздух, азот, природный газ и т. д.
• Жидкость: например, вода, масло и т. д.
Пар: например, насыщенный пар и перегретый пар.
Обратите внимание при использовании:
• Требования к прямому участку трубы: для обеспечения точных измерений обычно необходимо поддерживать достаточно длинный прямой участок трубы до и после вихревого расходомера, чтобы избежать возмущений поля потока.
• Диапазон скоростей жидкости: вихревые расходомеры подходят для средних и высоких скоростей потока.
• Условия температуры и давления. Правильные материалы и датчики вихревого расходомера необходимо выбирать в соответствии с конкретными условиями работы, чтобы адаптироваться к средам с более высокой температурой или давлением.
4. Распространенные проблемы
В процессе эксплуатации вихревой расходомер может столкнуться со следующими проблемами:
Эффекты вибрации. Вибрация трубы может повлиять на точность сигнала, что приведет к неверным данным измерений.
Чувствительность к низкой скорости потока. При низкой скорости потока результирующий вихревой сигнал может быть недостаточно очевидным, что снижает точность измерений.
Окалина и коррозия: Окалина или коррозия на внутренней стенке измерительной трубы могут повлиять на производительность и стабильность измерений вихревого генератора.
• Блокировка посторонними предметами: Посторонние предметы, блокирующие измерительную трубу, приводят к ошибкам измерения.
5. Компенсация температуры и давления при измерении насыщенного и перегретого пара.
При измерении расхода насыщенного или перегретого пара важна компенсация температуры и давления, чтобы гарантировать, что результаты измерения расхода отражают массовый расход или объемный расход в реальных условиях.
• Насыщенный пар. Плотность насыщенного пара имеет фиксированную зависимость от температуры и давления, поэтому плотность можно рассчитать путем измерения давления или температуры.
• Перегретый пар: поскольку его температура и давление относительно независимы, для расчета плотности необходимо измерять температуру и давление одновременно.
Метод компенсации:
Температурная компенсация: получение температуры жидкости в режиме реального времени путем установки датчика температуры.
• Компенсация давления: получение давления жидкости в режиме реального времени путем установки датчика давления.
Расчет расхода: данные о температуре и давлении вводятся в калькуляторы расхода или автоматизированные системы для компенсации плотности в реальном времени для расчета точного массового расхода.
6. Необходимое оборудование
Для достижения точной компенсации температуры и давления обычно требуется следующее оборудование:
• Корпус вихревого расходомера: оснащен стандартным интерфейсом вывода сигнала.
Датчики температуры (например, термопары или терморезисторы): используются для измерения температуры пара.
• Датчик давления: используется для измерения давления пара.
Калькуляторы расхода или системы DCS/PLC: используются для получения сигналов температуры, давления и расхода и выполнения компенсационных расчетов.
7. Добавить:
Почему необходима компенсация температуры и давления при измерении насыщенного или перегретого пара?
Компенсация температуры и давления необходима при измерении насыщенного или перегретого пара, главным образом потому, что плотность пара значительно меняется в зависимости от температуры и давления. Без компенсации вихревые расходомеры могут измерять только объемный расход, а для точного управления процессом и расчета энергии нам обычно необходимо знать массовый расход или стандартный объемный расход. Вот почему:
1. Изменение плотности пара
• Насыщенный пар: В насыщенном состоянии существует строгое соответствие между температурой и давлением пара. Любое изменение температуры или давления приводит к изменению плотности, поэтому плотность можно определить путем измерения такого параметра, как температура или давление. Однако для компенсации из-за изменения условий работы по-прежнему необходимо получать плотность в реальном времени.
• Перегретый пар: температура и давление изменяются независимо, а плотность невозможно определить по одному параметру. Поэтому для расчета плотности пара необходимо измерить и температуру, и давление.
2. Тип расхода и цель измерения.
• Объемный расход: Вихревой расходомер непосредственно измеряет объемный расход жидкости, то есть объем через измеряемый участок в единицу времени. Для газов и паров это значение не отражает напрямую массу при разных температурах и давлениях.
Массовый расход: это более полезная величина при управлении процессом и расчете энергии, поскольку она связана с фактической массой жидкости. При расчете массового расхода нужно пользоваться формулой:
• Компенсация плотности: посредством измерений температуры и давления плотность в реальном времени рассчитывается и компенсируется, чтобы гарантировать, что измеренный результат соответствует точному массовому расходу или стандартному объемному расходу.
3.Необходимость расчета энергии пара
Во многих промышленных применениях, особенно в тех, которые связаны с паровым нагревом или оборудованием с паровым приводом, передача энергии пара является ключевой. Энтальпия (теплосодержание) пара напрямую связана с его температурой и давлением. Без компенсации данные, предоставляемые расходомером, не могут быть точно использованы для расчетов энергии.
• Компенсация в реальном времени обеспечивает истинные параметры состояния пара для более точного энергетического баланса и контроля.
4.Динамические изменения реальных условий труда
Температура и давление в паровой системе могут меняться со временем, например, в условиях высокой или низкой нагрузки, и эти колебания приводят к изменению плотности пара. Следовательно, чтобы обеспечить точные измерения, эти изменения необходимо фиксировать и динамически компенсировать.
заключение
Компенсация температуры и давления необходима для измерения насыщенного и перегретого пара, поскольку она может:
• Объемный расход, измеренный скорректированным расходомером, является массовым расходом.
• Предоставляет более точные данные о расходе пара для управления процессом.
• Обеспечить точность энергетических расчетов и эффективность процессов.
Измеряя температуру и давление в режиме реального времени и объединяя эти данные для расчета плотности, можно компенсировать изменения плотности пара, делая измерения более надежными и точными.
заключение
Вихревой расходомер широко используется в промышленности благодаря своей простой конструкции, простоте обслуживания и широкому спектру применения. При измерении насыщенного и перегретого пара необходима компенсация температуры и давления для обеспечения точности и надежности данных о расходе.
Спасибо