Kāpēc RTD sensorus jāuzstāda aiz orificu plāksnēm

Termovāles virpuļu atdalīšana, plūsmas traucējumi un inženiertehniskā loģika aiz sensora secības diferenciālā spiediena plūsmas mērīšanā

Galvenā problēma: virpuļu ielas un spiediena traucējumi

Plūsmas mērītāji ar atveres plāksni balstās uz precīzu diferenciālā spiediena mērījumu. Jebkuri traucējumi augšupejošā virzienā samazina precizitāti. Termovāle, kas uzstādīta augšupejošā virzienā, rada paredzamu maiņveida virpuļu modeli, ko sauc par fon Kārmaņa virpuļu ielu. Šie virpuļi rada svārstīgas spiediena viļņus, kas izplatās augšupejošā virzienā un bojā diferenciālā spiediena signālu pie atveres pieslēguma punktiem.

Yokogawa plūsmas inženieri regulāri atklāj 1,5–3% plūsmas mērījumu kļūdas, kuru pamatcēlonis ir nepareiza RTD izvietošana pirms atveres plāksnes. Spiediena svārstību frekvence no termovāles ir atkarīga no plūsmas ātruma, sekojot Stroula likumam. Parastajos procesa ātrumos 3–8 m/s šī frekvence ir diapazonā, ko spēj uztvert lielākā daļa DP raidītāju, kas nozīmē, ka raidītājs to nevar automātiski filtrēt.

Tāpēc gan ISO 5167-1, gan ASME MFC-3M standarts prasa temperatūras elementus izvietot pēc galvenā plūsmas elementa. Tas nav ieteikums — tas ir mērīšanas sistēmas integritātes nosacījums.

Fizika aiz izvietošanas pēc plūsmas

Termovāle, kas ievietota cauruļvada šķērsgriezumā, darbojas kā blīvs ķermenis. Plūsmas atdalīšanās pie termovāles rada divas maiņveida zema spiediena zonas pretējās stumbra pusēs. Šī atdalīšanās ir periodiska un atkārtojama, taču tā ievieš svārstīgu spiediena komponenti augšupejošā plūsmas laukā.

Ja termovāle atrodas pirms atveres plāksnes, rodas trīs kļūdu veidi. Pirmkārt, maiņveida virpuļi traucē ātruma profilu, kas tuvojas atveres caurumam, radot nevienmērīgu asiālo ātruma sadalījumu. Otrkārt, zema spiediena impulsi maina statiskā spiediena rādījumu pie augšupejošā pieslēguma, radot nepatiesi augstu vai zemu diferenciālo spiedienu. Treškārt, ja virpuļu atdalīšanās frekvence sakrīt ar mehāniskās rezonanses frekvenci atveres plāksnes vai flanča montāžā, paātrinās konstrukcijas nogurums.

Termovāles izvietošana pēc plūsmas novērš visus trīs kļūdu veidus. Šajā pozīcijā virpuļu iela veidojas atjaunotajā plūsmas zonā, labi aiz pēcplūsmas pieslēguma punkta. DP mērījums ir pabeigts pirms jebkādiem termiskā elementa traucējumiem nonāk plūsmas straumē.

GE Sensing vadlīnijas nosaka minimālo attālumu 5 cauruļvada diametri (5D) starp pēcplūsmas pieslēgumu un termovāles priekšējo malu. Tvaika lietojumos virs 30 m/s inženieri šo attālumu palielina līdz 10D, lai novērstu rezonanses savienojumu ar cauruļvada sienu.

Uzstādīšanas procedūra un attāluma noteikšanas noteikumi

1. solis: Nosakiet plūsmas virzienu un atzīmējiet augšupejošos un pēcplūsmas flančus uz atveres turētāja gredzena. Pārliecinieties, ka atveres plāksnes slīpums ir vērsts pēc plūsmas un augšupejošais pieslēgums atrodas 0–0,5D attālumā no plāksnes virsmas.

2. solis: Pabeidziet atveres plāksnes uzstādīšanu un pievelciet flanča skrūves ar norādīto griezes momentu. ANSI 150 klases flančiem oglekļa tērauda servisā parasti izmanto 80–110 Nm krusteniskā secībā.

3. solis: Izmēriet 5D no pēcplūsmas pieslēguma punkta pa cauruļvada centru. Atzīmējiet šo vietu kā minimālo atļauto termovāles ievietošanas punktu.

4. solis: Izvēlieties termovāles iegremdēšanas dziļumu tā, lai jutīgais gals atrastos cauruļvada centrā, kas atbilst 50–60% no iekšējā diametra. 100 mm nomināla caurules diametra gadījumā iegremdēšanas dziļumam jābūt 50–60 mm no caurules iekšējās sienas virsmas.

5. solis: Uzstādiet termovāli, izmantojot metināmu ligzdu vai flanča uzmavu, atkarībā no procesa spiediena klases. Spiedienam virs 40 bāriem izmantojiet flanča termovāli, kas atbilst ASME PTC 19.3 TW-2016 modināšanas frekvences aprēķinu prasībām.

6. solis: Ievietojiet Pt100 RTD elementu termovālē un pieslēdziet to ar apstiprinātu pagarinājuma kabeli. 3-vadu Pt100 konfigurācijā pārbaudiet, vai raidītājā ir ieslēgta vadu pretestības kompensācija — Yokogawa YTA510 to atbalsta rūpnieciskai rūpnīcai.

7. solis: Veiciet tiešraides pārbaudi, salīdzinot raidītāja izvadi ar atsauces termometru stabilas plūsmas laikā. Pieļaujamā novirze ir ±0,5°C uz uzskaites nodošanas lietojumiem.

Biežākās lauka kļūdas un labošanas pasākumi

Uzstādīšanas secības apgriešana — Daži līgumslēdzēji uzstāda termovāli augšupejošā taisnajā posmā, lai ietaupītu cauruļvada vietu, pieņemot, ka DP raidītājs izlīdzinās kļūdu. Šis pieņēmums ir nepareizs. DP raidītājs reaģē uz momentāno diferenciālo spiedienu, nevis uz laika vidējo vērtību. Nekavējoties pārvietojiet termovāli uz pēcplūsmas pusi.

Nepietiekams augšupejošais taisnais posms — ISO 5167 prasa 10D–40D taisnu cauruli augšupejošā virzienā atkarībā no beta attiecības un augšupejošā savienojuma veida. 90° līkums tieši pirms beta-0,6 atveres plāksnes prasa 26D taisnu posmu. Inženieri bieži pārbauda tikai termovāles pozīciju un pilnībā ignorē augšupejošā cauruļvada atbilstību.

Termovāles iegremdēšanas dziļums zem centra līnijas — Termovāle, kas sasniedz tikai 40% no caurules rādiusa, mēra temperatūru, ko ietekmē robežslānis, nevis kopējo šķidruma temperatūru. Tvaika lietojumos šī kļūda var pārsniegt 3°C, kas tieši ietekmē blīvuma korekciju, ko veic plūsmas dators.

Gan GE Panametrics, gan Yokogawa lietojumu inženieri dokumentē gadījumus, kad termovāles vibrācijas izraisīja RTD elementa lūzumu 90 dienu laikā pēc nodošanas ekspluatācijā. Risinājums ir pārbaudīt modināšanas frekvences attiecību (fn/fs) pirms uzstādīšanas, izmantojot ASME PTC 19.3 TW izklājlapu. Attiecība virs 0,8 prasa stingrāku termovāles konstrukciju vai citu iegremdēšanas dziļumu.

Nobeigums un rīcības ieteikumi

RTD uzstādīšana pēc atveres plāksnes nav tikai izkārtojuma izvēle — tā ir mērīšanas precizitātes prasība, ko atbalsta ISO 5167 un ASME PTC 19.3. Virpuļu atdalīšana no augšupejošām termovālēm bojā DP rādījumus un var izraisīt konstrukcijas nogurumu. Ievērojiet 5D minimālo attāluma noteikumu no pēcplūsmas pieslēguma, pārbaudiet iegremdēšanas dziļumu pie caurules centra līnijas un apstipriniet modināšanas frekvences atbilstību pirms uzstādīšanas. Šie soļi novērš mērījumu novirzi, aizsargā jūsu plūsmas datora blīvuma kompensāciju un nodrošina atbilstību regulējošām prasībām uzskaites nodošanas mērīšanas stacijās.