Технология вихревых расходомеров

В вихревых счетчиках используется отводная планка, создающая явление, известное как вихревая улица Кармана. В котором начинают формироваться и колебаться вихри. Используя различные сенсорные технологии, собственная частота этих колеблющихся вихрей преобразуется в цифровой сигнал. Затем данные обрабатываются электроникой счетчика для расчета расхода.

В жидкости предусмотрен вихревой генератор (блокирующая жидкость). Причем регулярные вихри поочередно генерируются с обеих сторон вихревого генератора. Этот вихрь называется вихревой улицей Камана. Как показано, вихревые ряды расположены асимметрично после генератора вихрей.

Предположим, частота возникновения вихрей равна f.
Средняя скорость набегающего потока измеряемой среды равна U.
Ширина передней грани генератора вихрей равна d.
А диаметр поверхностного тела D.
Согласно принципу вихревой улицы Камана существует следующая зависимость:

f = SrU1/d = SrU/md (1)

в котором

U1 – средняя скорость потока по обе стороны от вихрегенератора, м/с;
Sr–число Штраухаля;
м – отношение площади дугообразной формы с обеих сторон вихревого генератора к площади поперечного сечения трубы.

TTT

Объемный расход qv в трубопроводе равен:

qv = πD2U/4 = πD2мдф/4Sr (2)

К = f/qv = [πD2md/4Sr]-1 (3)

В формуле К – измерительный коэффициент расходомера, и количество импульсов/м3 (П/м3).

K связано не только с геометрией вихревого генератора и трубопровода, но и с числом Струхаля. Число Струхаля — безразмерный параметр, связанный с формой генератора вихря и числом Рейнольдса. На рисунке показана зависимость числа Строухолла цилиндрического вихревого генератора от числа Рейнольдса трубопровода.

Из рисунка видно, что в диапазоне ReD = 2×104 ～ 7×106 Sr можно рассматривать как константу, что является нормальным рабочим диапазоном счетчика. При измерении расхода газа формула расчета расхода VSF имеет вид

TTT

Где qVn, qV – соответственно объемный расход при стандартных условиях (0оС или 20оС, 101.325кПа) и условиях работы, м3/ч;

Pn, P – абсолютное давление при нормальных условиях и условиях работы, Па;

Тн, Т - термодинамическая температура при стандартных условиях и условиях работы, К;

Zn, Z – соответственно коэффициенты сжатия газа при стандартных условиях и условиях работы.

Это видно из приведенной выше формулы. На выходной сигнал частоты импульсов VSF не влияют изменения физических свойств и состава жидкости. Коэффициент измерения связан только с формой и размером вихревого генератора и трубопровода в определенном диапазоне чисел Рейнольдса.

Тем не менее, расходомеру необходимо определять массовый расход при материальном балансе и измерении энергии. выходной сигнал расходомера следует одновременно контролировать объемный расход и плотность жидкости. Свойства и компоненты жидкости оказывают непосредственное влияние на измерение расхода.

Как получают измерительный коэффициент К вихревого расходомера?

   Значение коэффициента K вихревого расходомера: он был отлажен и протестирован перед отправкой с завода.

Постоянная K каждого расходомера указана на паспортной табличке и в заводском сертификате.

Его физический смысл – в состоянии калибровки (Р=101.3кПа, t=20°С).

На каждый литр объёмного расхода через расходомер количество импульсов, выдаваемых расходомером, составляет 1/л.

Из-за изменения температуры измерительной среды из-за теплового расширения и сжатия изменились геометрические размеры измерительной трубы и вихревого генератора. Необходимо скорректировать постоянную расходомера.

Выражение поправочного коэффициента КТ:

КТ = 1-4.8×10-5×t- В формуле 20: t──Измеряют температуру среды, °С.

1: Рассчитайте объемный расход при фактическом рабочем состоянии трубопровода в соответствии с диапазоном расхода, установленным процессом:
Задаваемым процессом расходом может быть массовый расход (кг/ч), объемный расход в рабочем состоянии (м3/ч) или объемный расход в стандартном состоянии (Н м3/ч).

Массовый расход или объемный расход в стандартном состоянии преобразуются в .

Метод объемного расхода в рабочем состоянии заключается в следующем:

а. Максимальный расход (максимальный диапазон) Gmax (кг/ч) массового расхода преобразуется в объемный расход Qmax (м3/ч) в рабочем состоянии, и формула расчета имеет вид:
Qmax Gmax × ─ м3/ч)
        В формуле: ρ ──Плотность среды кг/м3 при рабочем состоянии прибора.

б. Максимальный расход (верхний диапазон) Q0max (Нм3/ч) стандартного состояния газа преобразуется в объемный расход Qmax (м3/ч) в рабочем состоянии, формула расчета имеет вид:
Qmax Q0max × ───── × ──── м3/ч)
В формуле: Р ─ манометрическое давление газа при рабочем состоянии прибора (МПа);
T ──Температура газа в рабочем состоянии прибора (℃).

2: Рассчитать максимальную частоту fmax вихревой дорожки по максимальному объемному расходу Qmax (м3/ч) в рабочем состоянии:
fmax ─── × Qmax × K × KT Гц)
В формуле: К ── коэффициент счетчика (1/L), значение К указано на паспортной табличке счетчика;
          KT──Температурный поправочный коэффициент.

Например, мы знаем, что коэффициент измерения вихревого расходомера диаметром 10 дюймов составляет 1.2 имп/литр. Используя приведенную выше формулу, можно рассчитать измерительный коэффициент вихревого расходомера 20 дюймов: 0.15 имп/л. Пульс/литр.

Таким образом, мы можем спроектировать и обработать вихревой расходомер любого калибра в соответствии с фактическими условиями работы, а также рассчитать его теоретический коэффициент прибора, который обеспечивает теоретическую основу для калибровки фактического коэффициента прибора.

Вихревые расходомеры могут широко использоваться в больших, средних и малых трубах. Водоснабжение и водоотведение, производственный цикл, очистка сточных вод, нефть и химические реагенты. Измерение расхода сжатого воздуха, насыщенного и перегретого пара, природного газа и различных сред. И может использоваться в качестве преобразователя расхода в автоматизированных системах управления. долгоиграющий. На что следует обратить внимание при установке вихревого расходомера:
 1. Разумно выбирайте место и среду установки вихревого расходомера. При этом учитывается удобство установки и обслуживания. Избегайте мощного силового оборудования, высокочастотного оборудования, мощного переключателя мощности. Избегайте воздействия высокотемпературных источников тепла и радиации. Избегайте мест с сильной вибрацией, агрессивных сред и т. д. 
2. Должно быть достаточно прямых участков трубы вверх и вниз по течению. Если точка установки датчика вихревого расходомера находится выше двух 90 в одной плоскости. Колено, затем: прямой участок трубы выше по потоку ≥25D, прямой участок трубы ниже по потоку ≥5D. При наличии двух 90-х в разных плоскостях перед местом крепления датчика. Отводы, затем: прямой участок трубы выше по потоку ≥40D, прямой участок трубы ниже по потоку ≥5D. Регулирующий клапан должен быть установлен за пределами 5D после датчика. Если его необходимо установить перед датчиком, прямой участок трубы перед датчиком должен быть не менее 50D, а за ним - не менее 5D.
3. Трубопроводы перед и после точки установки должны быть концентричны датчику. А коаксиальное отклонение не должно быть менее 0.5DN.
4. На трубопроводе приняты меры по снижению вибрации. Старайтесь избегать установки датчика на трубу с сильной вибрацией, особенно боковой. При необходимости его установки необходимо принять меры по снижению вибрации. При этом устройства для крепления труб должны быть установлены на 2D перед и после датчика соответственно, а также должны быть добавлены антивибрационные прокладки.
5. Установка на горизонтальные трубы является распространенным способом установки датчиков расхода. При измерении расхода газа, если измеряемый газ содержит небольшое количество жидкости, датчик следует устанавливать выше в трубопроводе. При измерении расхода жидкости, если измеряемая жидкость содержит небольшое количество газа, датчик следует устанавливать в нижней части трубопровода.
6. Установка датчиков в вертикальных трубах. При измерении расхода газа вихревым расходомером датчик можно установить на вертикальной трубе с неограниченным направлением потока. Если измеряемый газ содержит небольшое количество жидкости, направление потока газа должно быть снизу вверх. При измерении расхода жидкости поток жидкости должен идти снизу вверх: это не приведет к увеличению веса жидкости на зонде.
7. Датчик устанавливается сбоку горизонтального трубопровода. Независимо от того, какая жидкость измеряется, датчик можно устанавливать сбоку на горизонтальных трубах, особенно для измерения перегретого пара, насыщенного пара и низкотемпературных жидкостей. Если условия позволяют использовать боковую нагрузку, температура жидкости будет оказывать меньшее влияние на усилитель.
8. Датчик переворачивается на горизонтальной трубе. Этот метод установки обычно не рекомендуется. Этот метод установки не подходит для измерения обычных газов и перегретого пара. Может использоваться для измерения насыщенного пара, подходит для измерения жидкостей с высокой температурой или в ситуациях, когда трубы необходимо часто чистить.
9. Установка датчиков на изолированные трубы. При измерении высокотемпературного пара изоляция не должна превышать трети высоты опоры.
10． Выбор точек измерения давления и температуры. В соответствии с потребностями измерения, когда давление и температура необходимо измерять рядом с датчиком. Точка измерения давления должна находиться на расстоянии 3–5D от датчика. И точка измерения температуры должно находиться на 6-8D ниже по потоку от датчика.