Miért válik instabillá a Vortex áramlásmérő – vagy éppen miért nem működik – a telepítés után?

Tapasztalt már olyan örvényáramlásmérőt, amely rossz pontosságot, nagy jelingadozást, vagy akár teljes jelveszteséget mutat a telepítés után?

Sok esetben a kiváltó ok nem maga a műszer, hanem a nem megfelelő méretezés és beszerelés. A Vortex áramlásmérők nagyon érzékenyek a sebességprofilra, az áramlási rendszerre és a csővezeték konfigurációjára. Ezen részletek kis eltérései jelentős mérési hibákhoz vezethetnek.

Ez a cikk az iparági szabványok és ellenőrzött kísérleti kutatások alapján ismerteti a megfelelő méretezés, a szűkítő kiválasztása és az egyenes csőre vonatkozó követelmények mögött meghúzódó kulcsfontosságú mérnöki elveket.

1. Mérőméretezés a széles lekapcsolási arányhoz: Miért szükséges gyakran az átmérő csökkentése

Elérni a széles lekapcsolási arány és megfelelő jelerősséget biztosítanak alacsony áramlási sebesség mellett, általános mérnöki gyakorlat csökkentse az áramlásmérő átmérőjét a csővezetékhez képest a folyadék sebességének növelése érdekében.

Mert sebességprofil-függő áramlásmérők -mint például:

• Vortex áramlásmérők
• Örvényprecessziós áramlásmérők
• Elektromágneses áramlásmérők

ezt az átmérő-illesztést általában a használatával érik el koncentrikus reduktorok .

Általános méretezési elv

• A legtöbb alkalmazásban a Az áramlásmérő névleges átmérője egyenlő vagy kisebb legyen, mint a csőátmérő .
• Mert vortex flowmeters, the calculated meter size is often egy-két névleges mérettel kisebb mint a csővezeték.

Példa

• Csővezeték: 8" (DN200)
• Vortex áramlásmérő: 4" (DN100)

Különleges esetekben – mint pl olajtároló átadás vagy alacsony átfolyású nitrogénmérés — még nagyobb csökkentés is alkalmazható a szélsőséges lekapcsolási igények kielégítésére.

A túlméretezés azonban továbbra is gyakori probléma. Több projektben vortex áramlásmérőket választottak ki túl nagy , aminek eredménye:

• Nem megfelelő sebesség normál működés közben
• Működés az effektív mérési tartományon kívül
• A jel súlyos instabilitása az üzembe helyezés után

Az eset megjegyzése:

Mert nitrogen service with a 4" pipeline selected for start-up demand, installing a 1/2" vortex flowmeter represents an extreme reduction. Both the pipeline sizing logic and the meter selection require careful revaluation.

2. Szűkítő kiválasztása: Mindig koncentrikus reduktorokat használjon

Amikor a csőátmérő csökkentésére vagy bővítésére van szükség az örvényárammérő berendezéseknél:

Koncentrikus reduktorokat kell használni.

Az excentrikus reduktorok aszimmetrikus sebességprofilokat hoznak létre, amelyek jelentősen rontják a mérési pontosságot a sebességre érzékeny műszerekben.

3. Csökkentett átmérőjű telepítések egyenes csőkövetelményei

Szűkítő geometriai követelményei

Az áramlási torzulás minimalizálása érdekében:

• A A szűkítő kúpszöge α nem haladhatja meg a 15°-ot
• Ilyen körülmények között a szűkítő az egyenes csőhossz részeként kezelhető

Mindkettőt az elülső és a lefelé irányuló reduktoroknak koncentrikus, fokozatos reduktoroknak kell lenniük.

4. Minimális upstream egyenes hosszúsági követelmények (tipikus értékek)

D = belső csőátmérő

5. Az örvénylő áramlásmérők általános telepítési feltételei

A megfelelően felszerelt örvényáramlásmérőnek meg kell felelnie a következő feltételeknek:

a) Vízszintesen vagy függőlegesen (folyadékoknál: alulról felfelé áramlási irány) a névleges átmérőnek megfelelő csőbe szerelve

b) Megfelelő, akadálymentes felfelé és lefelé irányuló egyenes csőhosszak az előírások szerint

c) koaxiális igazítás a csővezetékkel; a tömítések nem hatolhatnak be az áramlásba

d) A több szakaszból álló csővezetéknek egyenesnek kell maradnia, minimális tengelyeltérés mellett

e) Hőmérsékletmérés:

• Lehetőleg beépített védőcsövön keresztül
• Ellenkező esetben keresse meg az érzékelőt 2–5D lefelé

f) Nyomásmérés:

• Lehetőleg beépített nyomócsapon keresztül
• Ellenkező esetben keresse meg a koppintást 2–7D lefelé

g) Nincsenek szelepek vagy bypass vezetékek az egyenes csőszakaszokon belül

h) Nincsenek áramlásszabályozó szelepek a mérő előtt

i) Ha gázbuborékok vagy szennyeződések vannak jelen, szereljen fel leválasztókat vagy szűrőket az egyenes futás előtt

6. Tipikus egyenes csőhosszak (zárt cső mérése)

7. Szelep elhelyezése és kétfázisú áramlási szempontok

• Kerülje el a szelepeket vagy a bypass-okat az áramlásmérő közelében
• A nyomáscsökkentő szelepek fázisváltozást okozhatnak az áramlás irányában
• A kétfázisú áramlást (gáz a folyadékban vagy folyadék a gázban) kerülni kell
• Szükség esetén használjon gázleválasztókat vagy szűrőket az áramlás irányában

8. Miért kell az excentrikus reduktorokat kerülni?

A Coriolis tömegáramlásmérők és a pozitív elmozdulásmérők függetlenek a sebességprofiltól.

Az összes többi áramlásmérő sebességprofil függő, és egyenes felfelé és lefelé irányuló csőhosszakat igényel.

Kulcsfontosságú iparági útmutató:

• A nyomáskülönbség-berendezésekre vonatkozó beépítési követelményeknek meg kell felelniük ISO 5167-1
• Mert other flowmeters, manufacturer installation guidelines must be strictly followed
• Az excentrikus reduktorok súlyosan megzavarják a sebességprofilokat és nem szabad sebességfüggő mérők közelében használni

9. A koncentrikus reduktorok hatása a sebességprofilra (kísérleti bizonyíték)

által végzett kísérleti tanulmányok TNO és Delft hidraulika levegő és víz segítségével mutassa be:

• Koncentrikus szűkítő átmérőaránnyal D_meter / D_pipe ≈ 0,44 az aszimmetrikus sebességprofilt szinte szimmetrikussá alakíthatja (aszimmetria < 2%)
• A downstream velocity profile resembles a dugós sebességprofil (PTVP)
• at 5D lefelé , a profil stabil marad:
  Re = 50 000–250 000 (levegő)
  Re = 20 000–500 000 (víz)
• Koncentrikus reduktorok ne szüntesse meg az örvénylést , különösen a térbeli hajlítások okozta
• Az örvényoldó eszközökre szükség lehet ≥6D hosszúság , az örvény hangmagasságától függően

A megállapítások összefoglalása

• Koncentrikus reduktorok significantly improve velocity symmetry
• Ay do not remove swirl
• Csak a koncentrikus reduktorok biztosítják ezt az előnyt
• Az excentrikus reduktorok súlyos sebességtorzulást okoznak

10.Csökkentett átmérőjű telepítések egyenes csőre vonatkozó követelményei

(D_méter / D_cső ≤ 0,7)

Végső mérnöki elvitel

Ha az örvényáramlásmérő alulteljesít, az oka ritkán a „műszer minősége”.

Gyakrabban ez a rendszerszintű probléma amely magában foglalja:

• Nem megfelelő átmérőválasztás
• Nem megfelelő típusú reduktor
• Nem megfelelő egyenes csőhossz
• Torz sebességprofil

Correct sizing koncentrikus reduktorok disciplined piping design a stabil, pontos örvényáramlásmérés alapja.

Ha helyesen tervezi meg az áramlási mezőt, a műszer elvégzi a feladatát.