Какво е влиянието на профила на потока върху вихров разходомер?

Като доставчик на разходомери Vortex бях свидетел от първа ръка на критичната роля, която тези устройства играят в различни индустрии. Един от най-значимите фактори, които могат да повлияят на работата на вихровия разходомер, е профилът на потока. В тази публикация в блога ще изследвам ефектите от профила на потока върху разходомер Vortex, като се позовавам на моя опит и познания в индустрията.

Разбиране на профила на потока

Преди да се задълбочим в ефектите върху Vortex разходомери, важно е да разберем какво означава профилът на потока. Профилът на потока се отнася до разпределението на скоростта на течността в напречното сечение на тръбата. В идеален сценарий профилът на потока е напълно развит и симетричен. Напълно развит поток се получава, когато течността е изминала достатъчно разстояние от всякакви смущения като завои, клапани или помпи.

Има два основни вида профили на потока: ламинарен и турбулентен. При ламинарен поток течността се движи на гладки слоеве с малко или никакво смесване между тях. Разпределението на скоростта е параболично, с максимална скорост в центъра на тръбата и нулева скорост при стената на тръбата. Турбулентният поток, от друга страна, се характеризира с хаотично и неравномерно движение на флуида. Разпределението на скоростта при турбулентен поток е по-равномерно в напречното сечение на тръбата, но все още има вариации.

Влияние на профила на потока върху работата на вихровия разходомер

Работата на вихровия разходомер се основава на принципа на вихровата улица на von Kármán. Когато флуид преминава покрай блъф тяло (известен също като разделителна лента) в разходомера, вихрите се отделят последователно от двете страни на блъф тялото. Честотата, с която тези вихри се отделят, е право пропорционална на скоростта на течността.

точност

Точността на вихровия разходомер е силно зависима от стабилен и предвидим профил на потока. Ако профилът на потока не е напълно развит, вихрите, отделени от блъфовото тяло, може да са неправилни. Например, в ситуация, при която има внезапна промяна в диаметъра на тръбата или близко коляно, потокът може да бъде изкривен. Това изкривяване може да причини неравномерно отделяне на вихри, водещо до неточно измерване на честотата и, следователно, неточно отчитане на скоростта на потока.

Според моя опит клиентите, които са инсталирали разходомери Vortex, без да са взели предвид правилно разположението на тръбопровода нагоре по веригата, често срещат проблеми с точността. Например, ако вихров разходомер е инсталиран твърде близо до клапан, който често се отваря и затваря, произтичащите смущения на потока могат да нарушат модела на вихрово отделяне. За да се осигурят точни измервания, обикновено се препоръчва да има достатъчна дължина права тръба преди и след разходомера. Типично изискване е 10 - 20 диаметъра на правата тръба нагоре и 5 - 10 диаметъра на тръбата надолу.

Повторяемост

Повторяемостта е друг важен показател за ефективността на разходомерите. Вихров разходомер с добра повторяемост ще осигури постоянни измервания на дебита при същите работни условия. Стабилният профил на потока е от решаващо значение за поддържане на повторяемостта. Ако профилът на потока се промени поради фактори като операции на клапани или запушвания на тръби, честотата на отделяне на вихри също може да варира, дори ако действителният дебит остава постоянен.

Спомням си случай, в който клиент използваше вихров разходомер в химически процес. Те забелязаха непоследователни показания с течение на времето. След подробна проверка установихме, че малко запушване в тръбата нагоре по течението причинява периодични промени в профила на потока. След като запушването беше отстранено и профилът на потока беше възстановен до нормален, повторяемостта на разходомера се подобри значително.

Смущения в профила на потока и тяхното смекчаване

Има няколко често срещани източника на смущения в профила на потока, които могат да засегнат разходомери Vortex:

• Тръбни завои: Колената в тръбопроводната система могат да доведат до отделяне на потока и образуване на модели на вторичен поток. Това може да доведе до неравномерен профил на потока. За смекчаване на ефектите от извивките на тръбите могат да се монтират стабилизатори на потока преди разходомера Vortex. Регулаторите на потока изравняват потока и спомагат за създаването на по-равномерен профил на потока.
• Клапани: Вентилите, особено когато са частично отворени, могат да причинят значителни смущения на потока. Сферичните вентили, например, имат по-сложен път на потока в сравнение със сферичните кранове и могат да генерират по-значителни изкривявания на потока. Когато инсталирате вихров дебитомер близо до клапан, е важно да вземете предвид типа на вентила и неговия ефект върху профила на потока. В някои случаи може да се наложи да се използва комбинация от стабилизатори на потока и подходящо разположение на тръбопроводите, за да се сведе до минимум въздействието на смущенията на потока, предизвикани от вентила.
• Помпи: Центробежните помпи могат да внесат завихряне и пулсации в потока. Завихрянето може да наруши модела на вихрово отделяне във вихров дебитомер, докато пулсациите могат да причинят колебания в измерения дебит. За справяне с тези проблеми могат да се монтират устройства против завихряне след помпата и могат да се използват гасители на пулсациите, за да се намали амплитудата на пулсациите.

Сравнение с други разходомери

Когато обсъждаме ефекта от профила на потока върху разходомери, интересно е да сравним вихровия разходомер с други видове разходомери, като напримерЕлектромагнитен разходомер LDGи наТурбинен разходомер.

Електромагнитният разходомер LDG измерва дебита въз основа на принципа на електромагнитната индукция. Той е относително по-малко засегнат от смущения в профила на потока в сравнение с вихровите разходомери. Тъй като измерва средната скорост на флуида по цялото напречно сечение на тръбата, незначителните вариации в профила на потока нямат значително влияние върху неговата точност. Това обаче изисква течността да е проводима.

Турбинният разходомер, от друга страна, измерва скоростта на потока чрез отчитане на въртенето на перката на турбината в потока от течност. Подобно на разходомера Vortex, работата му може да бъде повлияна от смущения в профила на потока. Неравномерните профили на потока могат да причинят неравномерно въртене на лопатката на турбината, което води до неточни измервания на потока. Турбинните разходомери обаче може да са по-чувствителни към потоци с ниска скорост в сравнение с вихровите разходомери.

Заключение и призив за действие

В заключение, профилът на потока има дълбок ефект върху работата на вихровия разходомер. Поддържането на стабилен и напълно развит профил на потока е от съществено значение за постигане на точни и повтарящи се измервания на скоростта на потока. Като доставчик на Vortex Flowmeter, ние разбираме предизвикателствата, породени от смущенията в профила на потока, и предлагаме решения като правилни насоки за инсталиране, стабилизатори на потока и поддръжка на място.

Ако сте на пазара за надеждно и точно решение за измерване на потока, нашитеВихрови разходомериса отличен избор. Ние се ангажираме да предоставяме висококачествени продукти и професионални услуги, за да отговорим на вашите специфични нужди. Не се колебайте да се свържете с нас за повече информация или да обсъдим вашите изисквания за измерване на потока. Нашият екип от експерти е готов да ви помогне при избора на правилния разходомер за вашето приложение и да гарантира оптималната му работа.

Референции

• Милър, RW (1996). Инженерен наръчник за измерване на потока. Макгроу - Хил.
• Spitzer, DW (2001). Измерване на потока: Практически ръководства за измерване и контрол. ISA Press.
• ISO 5167 - 1:2003. Измерване на потока на флуида с помощта на устройства за диференциално налягане, поставени в тръбопроводи с кръгло напречно сечение, работещи изцяло - Част 1: Общи принципи и изисквания.