Технология вихревого расходомера

Лучшее руководство по технологиям Вихревые расходомеры.

Вихревой расходомер — это разновидность скоростного расходомера, работающая на основе эффекта Кармана (разработанного в рамках исследований вихревого движения). Он в основном используется для измерения расхода жидких сред в промышленных трубопроводах, например, для регулирования расхода и учёта расхода различных сред, таких как газ, пар или жидкость.

Вихревой расходомер обладает незаменимыми преимуществами: чрезвычайно высокой чувствительностью, а нижний предел измерения расхода газа может составлять всего 2 м/с. Он широко применяется для измерения и контроля перегретого пара, насыщенного пара, сжатого воздуха, а также газов общего назначения (кислорода, азота, водорода, природного газа, угольного газа и т.д.), воды и жидкостей (таких как вода, бензин, спирт, бензол и т.д.).

Бестселлеры

Вихревые расходомеры Sino-Inst обеспечивают исключительную надежность при измерении расхода газа, жидкости и пара. Мы поставляем вихревые расходомеры трубопроводного (фланцевого, бесфланцевого) и врезного типа, а также вихревые расходомеры нового типа.

SI-3301 Газовихревой расходомер

Цифровой газовихревой расходомер SI-3301 представляет собой расходомер, работающий по принципу Karman Vortex для измерения расхода газов (воздух, кислород, азот, угольный газ, природный газ, химический газ и т. д.). Может использоваться в системе автоматического управления в качестве датчика расхода.

SI-3302 Вихревой расходомер жидкости

Вихревой расходомер жидкости SI-3302 — это расходомер, работающий по принципу вихревого потока Кармана, предназначенный для измерения расхода жидкостей (воды, высокотемпературной воды, масел, напитков, химических жидкостей и т.д.). Он может использоваться в качестве датчика расхода в системах автоматического управления. В расходомере жидкости SI-3302 используется уникальная технология инкапсуляции и защиты датчика, обеспечивающая его длительный срок службы.

SI-3303 Паровой вихревой расходомер

Цифровой вихревой расходомер пара SI-3303 – это расходомер, работающий по принципу вихревого потока Кармана для измерения расхода пара (насыщенного, перегретого и т.д.). Он может использоваться в системах автоматического регулирования в качестве датчика расхода. В расходомере пара SI-3303 используется уникальная технология инкапсуляции и защиты датчика, обеспечивающая длительный срок его службы.

SI-3304 Вихревой расходомер врезного типа

Встраиваемый вихревой расходомер SI-3304 предназначен для трубопроводов большого диаметра (более 10 дюймов). Пользователи могут устанавливать и снимать вихревой датчик без перекрытия всей работающей системы. С помощью нашего мощного вихревого расходомера клиенты могут получать данные об объемном или массовом расходе газа, воздуха или пара.

SI-3305 Интеллектуальный вихревой расходомер с прецессией газа

Интеллектуальный прецессионный вихревой расходомер газа SI-3305 — это новый тип расходомера. Он измеряет расход, температуру и давление, а также автоматически компенсирует температуру, давление и коэффициент сжимаемости. Это идеальный прибор для измерения расхода газа, используемый в нефтяной, химической, электроэнергетической, металлургической и других отраслях промышленности.

Что такое вихревой расходомер?

Вихревые расходомеры также известны как вихревые расходомеры или вихревые расходомеры Кармана. Вихревые расходомеры — это объёмные расходомеры, используемые для измерения объёмного расхода, стандартного объёмного расхода или массового расхода газов, пара или жидкостей.

Вихревые расходомеры работают по принципу образования вихрей. При обтекании жидкостью, например, водой, тупого (а не обтекаемого) тела образуется осциллирующий вихрь. Вихри попеременно сбрасываются вниз по потоку от объекта. Частота образования вихрей пропорциональна скорости жидкости, протекающей через расходомер.

Вихревые расходомеры подходят для измерения расхода в условиях, где наличие подвижных частей затруднительно. Вихревые расходомеры доступны в корпусах промышленного класса, латунных или полностью пластиковых. Они малочувствительны к изменениям условий процесса и не имеют подвижных частей. Они характеризуются относительно низким износом по сравнению с другими типами расходомеров.

Вихревые расходомеры идеально подходят для применений, где важны низкие затраты на обслуживание. Промышленные вихревые расходомеры изготавливаются по индивидуальному заказу и должны быть рассчитаны на конкретные условия применения.

Принцип работы вихревого расходомера

Как работает вихревой расходомер? При установке в жидкость вихрегенератора в форме треугольной призмы с обеих сторон вихрегенератора попеременно образуются регулярные вихри. Такой вихрь называется вихрем Кармана. Вихревая решетка расположена асимметрично по потоку от вихрегенератора.

Принцип работы вихревого расходомера относительно прост и заключается в следующем:

1. При прохождении жидкости через вихревые лопасти образуются вихри, причем количество вихрей пропорционально расходу жидкости;
2. Под действием вихря лопасти вихря вибрируют;
3. Датчик вихря обнаруживает и измеряет частоту и амплитуду вибрации вихря;
4. Процессор сигналов преобразует частоту и амплитуду, измеренные вихревым датчиком, в значение расхода.

Далее давайте подробнее рассмотрим его принципы и формулы расчета.

При установке в жидкость необтекаемого вихрегенератора (отражательного тела) попеременно с обеих сторон вихрегенератора образуются два регулярных вихря. Этот эффект называется вихревым эффектом Кармана, как показано на рисунке ниже.

Вихревые колонны расположены асимметрично за вихрегенератором. Пусть частота генерации вихрей f, средняя скорость измеряемой среды V, ширина лобовой поверхности вихрегенератора d и диаметр корпуса D. Согласно принципу вихревого эффекта Кармана, имеет место следующее соотношение:

f=СтВ/д

Где:

• f- частота вихря Кармана, генерируемая на одной стороне генератора
• St- число Струхаля (безразмерное число)
• V-средний расход жидкости
• d-ширина вихревого генератора

Видно, что мгновенный расход можно рассчитать, измеряя частоту отрыва вихрей Кармана. Среди них число Струхаля (St) является безразмерной неизвестной величиной. На следующем рисунке показана связь между числом Струхаля (St) и числом Рейнольдса (Re).

На прямолинейном участке кривой St = 0.17 частота возникновения вихря пропорциональна расходу, что соответствует диапазону измерения вихревого датчика расхода. Пока регистрируется частота f, можно определить расход жидкости в трубе. Объёмный расход рассчитывается по расходу V. Отношение измеренного числа импульсов к объёму называется постоянной прибора (K), см. формулу:

К=Н/Q(1/м³)

Где:

• K=Постоянная прибора (1/м³).
• N = количество импульсов
• Q=Объемный расход (м3)

Преимущества и недостатки вихревого расходомера

Эффект фон Кармана

Вихревые расходомеры измеряют скорость жидкости, используя принцип действия, известный как эффект Кармана. При прохождении потока мимо плохо обтекаемого тела образуется повторяющийся узор из закрученных вихрей.

Эффект Кармана — важное явление в механике жидкости. Он часто встречается в природе. При обтекании определённых объектов стационарным потоком жидкости при определённых условиях с обеих сторон объекта периодически возникают двухрядные линейные вихри с противоположными направлениями вращения и регулярным расположением. После нелинейного воздействия образуется вихрь Кармана.

Например, когда вода переливается через опоры моста, а ветер дует через высокие башни, дымовые трубы и электрические провода, образуется вихрь Кармана. Вихревой эффект Кармана имеет ряд важных применений, поэтому важно понимать историю его исследований и связанные с ним области применения.

Что такое коэффициент К в вихревом расходомере?

Коэффициент К вихревого расходомера показывает количество импульсов, генерируемых вихревым расходомером при прохождении через него единицы объёма (или массы) жидкости. Единицей измерения обычно является количество импульсов на кубический метр (Импульс/м³) или количество импульсов на литр (Импульс/л).

Значение коэффициента точности вихревого расходомера K отлажено и проверено перед выпуском с завода. Постоянная точности k каждого расходомера указана на заводской табличке и в заводском сертификате. Её физический смысл заключается в том, что в состоянии калибровки (P = 101.3 кПа, t = 20 ℃) на каждый литр объёмного расхода, проходящего через расходомер, количество импульсов, выдаваемых расходомером, составляет 1/л.

Формула: K=f/Q

f: Частота импульсов, выдаваемая вихревым датчиком (Гц)

Q: Мгновенный расход (м3/ч или л/с)

Пример:
Если K=1000P/м³, то при расходе 10м³/ч частота выходных импульсов составит:
f=K*Q=1000×10=10,000 2.78P/h≈XNUMX Гц

Установка вихревого расходомера

Вихревой расходомер можно устанавливать на трубопроводе горизонтально, вертикально или под наклоном. Однако необходимо учитывать требования к прямолинейным участкам переднего и заднего трубопровода, а также некоторые особенности монтажа. В противном случае это может повлиять на гладкость среды в трубопроводе и точность измерений прибора.

Меры предосторожности при установке вихревого расходомера:

1. Рационально выбирайте место установки и окружающую среду вихревого расходомера. Необходимо учитывать удобство установки и обслуживания. Избегайте использования мощного электрооборудования, высокочастотного оборудования и мощной коммутационной аппаратуры. Избегайте воздействия источников тепла и излучения высокой температуры. Избегайте мест с сильной вибрацией, агрессивных сред и т. д.

2. Должно быть достаточно прямых участков трубопровода вверх и вниз по течению.

• Если точка установки датчика вихревого расходомера расположена перед двумя 90°-отводами в одной плоскости, то: длина прямого участка трубы вверх по потоку ≥25D, длина прямого участка трубы вниз по потоку ≥5D.
• Если перед точкой установки датчика имеются два колена по 90° в разных плоскостях, то: прямой участок трубы перед датчиком ≥25D.
• Колено, тогда: прямой участок трубы вверх по течению ≥40D и прямой участок трубы вниз по течению ≥5D.
• Регулирующий клапан должен быть установлен на расстоянии 5D ниже датчика.
• Если его необходимо установить перед датчиком, то длина прямого участка трубы перед датчиком должна быть не менее 50D, а перед датчиком — не менее 5D.

3. Входной и выходной трубопроводы точки установки должны быть концентричны датчику, а отклонение от соосности должно быть не менее 0.5DN.

4. Примите меры по снижению вибрации трубопровода. Старайтесь избегать установки датчика на трубопроводах с сильной вибрацией, особенно на трубопроводах с большой поперечной вибрацией.

При необходимости установки необходимо принять меры по снижению вибрации, а также установить устройства крепления трубопровода в двух плоскостях до и после датчика, а также установить виброгасящие прокладки.

5. Горизонтальный монтаж трубопровода является распространенным методом установки датчиков расхода.
При измерении расхода газа, если измеряемый газ содержит небольшое количество жидкости, датчик следует установить в более высоком месте трубопровода.
При измерении расхода жидкости, если измеряемая жидкость содержит небольшое количество газа, датчик следует устанавливать в более низком месте трубопровода.

6. Установка датчика в вертикальный трубопровод.
При измерении расхода газа вихревым расходомером датчик может быть установлен на вертикальном трубопроводе, при этом направление потока не ограничивается.
Если измеряемый газ содержит небольшое количество жидкости, направление потока газа должно быть снизу вверх.
При измерении расхода жидкости направление потока должно быть снизу вверх: это не приведет к увеличению веса жидкости на зонде.

7. Датчик устанавливается сбоку горизонтальной трубы. Независимо от измеряемой среды, датчик можно установить сбоку горизонтальной трубы. Он особенно подходит для измерения перегретого пара, насыщенного пара и низкотемпературных жидкостей. При наличии условий можно использовать боковой монтаж, при этом температура жидкости оказывает меньшее влияние на усилитель.

8. Датчик устанавливается в перевернутом положении на горизонтальном трубопроводе. Этот способ установки, как правило, не рекомендуется. Он не подходит для измерения расхода обычных газов и перегретого пара. Его можно использовать для измерения насыщенного пара, высокотемпературных жидкостей или в случаях, когда требуется частая очистка трубопровода.

9. Установите датчик на изолированную трубу. При измерении высокотемпературного пара высота слоя изоляции не должна превышать одной трети высоты кронштейна.

10. Выбор точек измерения давления и температуры. В зависимости от требований к измерениям, при необходимости измерения давления и температуры вблизи датчика, точка измерения давления должна располагаться на расстоянии 3–5° ниже по потоку от датчика. Точка измерения температуры должна располагаться на расстоянии 6–8° ниже по потоку от датчика.

Цена вихревого расходомера

На цену вихревых расходомеров влияют следующие условия измерения:

1. Диаметр трубопровода
2. Требования к точности
3. Измерьте давление
4. Измерьте температуру
5. Выходной сигнал
6. Взрывозащищенность

Ключевые элементы, которые следует учитывать перед выбором вихревого расходомера

• Какая жидкость измеряется?
• Максимальное и минимальное давление
• Диапазоны расхода
• Температура жидкости
• Диапазон плотности жидкости
• Диапазон вязкости
• Размер трубы
• Максимально допустимое падение давления
• График труб или толщина стенок
• Материал трубы
• Ближайшее препятствие вверх по течению

Применение вихревых расходомеров

Вихревые расходомеры широко используются в промышленной циркуляции, очистке сточных вод и измерении расхода нефти в крупных, средних и малых трубопроводах. Вихревые расходомеры также часто используются для измерений в паре, насыщенном и перегретом паре. Их можно специально применять для измерения расхода в следующих случаях.

1. Измерение расхода сталеплавильного и коксового газа;

2. Измерение расхода воздуха и объема вторичного воздуха котла;

3. Измерение расхода дымовых газов в дымоходе;

4. Измерение потока аэрации при водоподготовке;

5. Измерение расхода газа в производственном процессе цементных заводов, табачных фабрик и стекольных заводов;

6. Измерение расхода сжатого воздуха в компрессоре;

7. Измерение расхода газа, сжиженного газа, попутного газа , водорода и других газов.

Другие решения для измерения расхода

• Калибровка и повторная калибровка расходомера
• Технология ультразвукового расходомера
• Технология теплового массового расходомера
• Технология массового расходомера Кориолиса
• Технология расходомера дифференциального давления
• Технология турбинных расходомеров
• Технология магнитного расходомера

Вихревой расходомер — это широко используемый расходомер. Его принцип работы заключается в использовании создаваемого вихрем потока для измерения расхода жидкости. Выше представлен наш подробный анализ вихревого расходомера, включающий его принцип действия, конструкцию, режим работы, область применения, преимущества и недостатки. Надеемся, что он поможет вам выбрать подходящий вихревой расходомер.

Вихревой расходомер обладает превосходными характеристиками во многих отношениях, но его выбор также должен соответствовать реальным условиям эксплуатации. Sino-Inst поддерживает различные настройки параметров вихревого расходомера. Если вам необходимо приобрести расходомер или у вас есть технические вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нашим инженером по продажам!

Чжан Вэй

Чжан Вэй обладает 20-летним опытом работы инженером по автоматизированному контрольно-измерительному оборудованию, специализируясь на исследованиях, проектировании, установке, вводе в эксплуатацию и техническом обслуживании автоматизированных приборов.

Обладает опытом работы с различными протоколами связи приборов (такими как Modbus, Profibus и др.), имеет солидный опыт проектирования аппаратных схем и программирования программного обеспечения (владеет языком C и программированием ПЛК). Имеет обширный опыт работы над проектами; проекты, в которых он руководил и в которых принимал участие, достигли выдающихся результатов, повысив точность продукции, снизив затраты и увеличив эффективность производства.

Обладает превосходными коммуникативными и координационными навыками, а также сильным командным духом, что позволяет ему оперативно реагировать на потребности клиентов и предоставлять высококачественные решения в области автоматизации и контрольно-измерительной аппаратуры.