Vortex Axını Ölçən: İş Prinsipləri, Seçim Kriteriyaları və Sahə İşə Salınması

Karman Vorteks Effekti: Ölçmənin Fizikası

Vorteks axınölçən von Karman vorteks ayrılması prinsipinə əsaslanır. Maye axınına perpendikulyar yerləşdirilmiş küt bədən ətrafında axın keçərkən, axının aşağı hissəsində növbə ilə vortekslər əmələ gəlir. Bu vortekslər maye sürəti ilə birbaşa mütənasib tezlikdə ayrılır. Strouhal sayı (St) ayrılma tezliyini sürətlə əlaqələndirir: f = St × V / d, burada f Hz-də tezlik, V m/s-də sürət, d isə küt bədənin eni metr cinsindədir. St, etibarlı Reynolds sayı diapazonunda təxminən 0.2 səviyyəsində sabit qalır və bu, ölçənin xətti çıxış xüsusiyyətini təmin edir. Tezlik siqnalı həcmli axın üçün sıxlıq düzəlişi tələb etmir, lakin kütləvi axın hesablaması üçün inteqrasiya olunmuş təzyiq və temperatur girişləri vasitəsilə sıxlıq kompensasiyası tələb olunur.

ABB VortexMaster FSV430 seriyası detektorları alternativ vorteks ayrılmasından yaranan titrəyən qaldırma qüvvəsini aşkar etmək üçün piezoelektrik sensorlardan istifadə edir. Siqnal emalı proqram təminatı boru titrəməsi səs-küyünü süzgəcdən keçirərək həqiqi vorteks siqnallarını ayırır. Keçirici mayelərin xətti elektromaqnit axın ölçümü üçün alternativ olaraq, ABB FSM4000 Elektromaqnit Axınölçəni yüksək dəqiqlikli, Reynolds sayı məhdudiyyətsiz yaş ölçmə təmin edir.

Reynolds Sayı Məhdudiyyətləri və Tətbiq Limitləri

Vorteks ölçənlər sabit vorteks ayrılmasını davam etdirmək üçün minimum Reynolds sayı (Re) tələb edir. Təxminən Re = 10,000-dən aşağı olduqda, Strouhal sayı sabit olmur və ölçmə dəqiqliyi kəskin azalır. Buna görə, vorteks ölçənlər aşağı viskoziteli mayelərə uyğundur: su, yüngül hidrokarbon mayeləri, buxar, təbii qaz və sıxılmış hava. Yüksək viskoziteli mayelər, məsələn, yüksək viskoziteli ağır yanacaq yağı, minimum Re həddinə çatmaq üçün çox yüksək axın sürəti tələb edir.

Maksimum sürət də məhduddur. Maye tətbiqlərində kavitasiya zədələnməsi küt bədəndə buxar təzyiqi aşdıqda baş verir. Əksər vorteks ölçənlər üçün maksimum maye sürəti 7–10 m/s olaraq göstərilir. Qaz tətbiqlərində qaz kavitasiya etmədiyi üçün daha yüksək sürətlərə, 70 m/s-ə qədər icazə verilir. Buxar tətbiqləri vorteks ölçənlər üçün ən güclü istifadə sahəsidir — mexaniki hərəkətli hissələrin olmaması turbin ölçənlərdə tez-tez rast gəlinən eroziya və rulman aşınmasını aradan qaldırır.

Ölçən Seçimi Kriteriyaları və Ölçüləndirmə

• 1-ci addım: Normal işləmə axın sürətini (Q_nom), maksimum axın sürətini (Q_max) və minimum axın sürətini (Q_min) müəyyən edin. Tipik vorteks ölçən turndown nisbəti 15:1-dən 30:1-ə qədərdir. Əgər Q_max / Q_min 30:1-dən çoxdursa, başqa texnologiyanı nəzərdən keçirin.
• 2-ci addım: Boru diametri sahəsindən istifadə edərək Q_max-də sürəti hesablayın. Mayelər üçün hədəf sürət 1.5 m/s ilə 7 m/s arasında, qazlar üçün isə 3 m/s ilə 60 m/s arasında olmalıdır. Ölçənin diametrini normal işləmə sürətini bu diapazonun ortasına yaxın saxlamaq üçün seçin.
• 3-cü addım: Ölçən faktoru (K-faktoru, kub metrə düşən impulslar) göstərin. Bu dəyər ölçənin adı lövhəsində həkk olunub. İşə salma zamanı ötürücü konfiqurasiyasında K-faktorunu təsdiqləyin. Ad lövhəsi ilə konfiqurasiya edilmiş K-faktoru arasında uyğunsuzluq daimi sistematik səhvə səbəb olur. ABB VortexMaster 316L paslanmayan polad və Hastelloy C-276 yaş hissələr təklif edir; proses kimyası və təzyiq reytinqinə uyğun qasket materialını seçin.

Düz Boru Tələbləri və Quraşdırma Ən Yaxşı Təcrübələri

Vorteks ölçənlər yuxarı axın pozuntularına qarşı çox həssasdır. Asimmetrik sürət profilləri, fırlanma və impulsasiya vorteks ayrılma nümunəsini pozur və dəqiqliyi azaldır. ABB VortexMaster üçün standart yuxarı axın tələbləri:

• 1-ci addım: Eyni müstəvidə tək 90° əyilmədən sonra 15D yuxarı axın (D nominal boru diametridir).
• 2-ci addım: Müstəvidən kənar iki 90° əyilmədən sonra 25D yuxarı axın. Müstəvidən kənar əyilmələr uzun məsafələrdə davam edən fırlanma yaradır.
• 3-cü addım: İdarəetmə klapanları, nasoslar və ya kompressorlar sonrası 40D yuxarı axın. Bu qurğular ciddi türbülans profilləri yaradır.
• 4-cü addım: Hər halda minimum 5D aşağı axın.
• 5-ci addım: Fiziki olaraq düz boru uzunluğu məhdud olduqda yuxarı axına axın kondisioneri quraşdırın. Boru dəsti kondisioneri tələb olunan yuxarı axın düz boru uzunluğunu 25D-dən 10D-ə endirir.

Vorteks ölçəni elektronika korpusu yan və ya üst tərəfdə olmaqla quraşdırın. Şaquli boru quraşdırmalarında maye tətbiqləri üçün axın istiqamətinin yuxarı olduğundan əmin olun ki, küt bədəndə qaz cibciyi yaranmasın.

Sahə İşə Salma və Çıxışın Yoxlanması

• 1-ci addım: Ötürücü adı lövhəsindəki K-faktorunun axın kompüteri və ya DCS etiket konfiqurasiyasına daxil edilmiş dəyər ilə uyğunluğunu təsdiqləyin.
• 2-ci addım: Proses qoşulma flanşının reytinqini və qasketin düzgün yerləşdirilməsini yoxlayın.
• 3-cü addım: Kablolama polaritetini və ekran torpaqlamasını təsdiqləyin. ABB VortexMaster ötürücüləri 4–20 mA HART ilə çıxış verir. Dövrə impedansının HART diapazonunda (250–1100 ohm) olduğundan əmin olun.
• 4-cü addım: Enerji verin və diaqnostik displeydə siqnal vəziyyətlərini yoxlayın. ABB VortexMaster proqram təminatı axın minimum aşkar edilə bilən sürətdən aşağı düşdükdə aşağı siqnal xəbərdarlıqları verir.
• 5-ci addım: Blok klapanını yavaş-yavaş təxminən 25%-ə açın və çıxışın mütənasib artdığını təsdiqləyin. Birdən tam açma işə salma zamanı hidravlik şok yarada bilər və piezoelektrik sensoru zədələyə bilər.

Buxar axını idarəetmə girişi kimi istifadə edən Woodward turbin tənzimləyiciləri üçün axın siqnalının tənzimləyici kartda gözlənilən mühəndislik vahidləri ilə uyğunluğunu təsdiqləyin. Woodward 505 Təkmilləşdirilmiş Rəqəmsal Tənzimləyici və Woodward 8200-1300 Buxar Turbinləri üçün Rəqəmsal Tənzimləyici maksimumun faizi kimi axını təmsil edən 4–20 mA analoq girişləri qəbul edir. Yanlış konfiqurasiya edilmiş diapazon tənzimləyicinin yükləmə dəyişikliklərinə düzgün reaksiya verməməsinə, turbin işə düşərkən sürət dalğalanmasına səbəb ola bilər.

Əlavə olaraq, axın dayandırıldıqda sıfırlama yoxlaması aparın. Vorteks ölçən dəqiq 4.00 mA çıxış verməlidir. 4.2 mA-dan yuxarı hər hansı qalıq çıxış titrəmə müdaxiləsinin göstəricisidir. Ölçən bədənindən üç boru diametri radiusunda mexaniki titrəmə mənbələrini müəyyən edin və izolyasiya edin.

Nəticə və Tövsiyələr

Vorteks axınölçənlər buxar, qaz və aşağı viskoziteli maye xidmətində uzunmüddətli yüksək dəqiqlik təmin edir və aşınan hərəkətli hissələri yoxdur. ABB VortexMaster ötürücüləri Woodward turbin idarəetmə sistemləri ilə birləşərək sübut olunmuş yüksək performanslı buxar ölçmə tətbiqini təmsil edir. Uğur Reynolds sayı diapazonuna uyğun düzgün ölçüləndirmə, kifayət qədər yuxarı axın düz boru uzunluğu, təsdiqlənmiş K-faktor konfiqurasiyası və tanınmış sıfır referansı ilə diqqətli işə salmadan asılıdır. P&ID mərhələsində düz boru tələblərini boru kəməri dizaynına daxil edin ki, sonradan baha başa gələn təmir işlərindən qaçınılsın.

Müəllif: Zhang Haowen, PLC, DCS və idarəetmə sistemləri sahəsində 10 ildən çox təcrübəsi olan sənaye avtomatlaşdırma mühəndisidir.