Medidor de vazão de vórtice rotativo: como ele se torna o “campeão oculto” na medição de vazões de gases pequenas e médias?
No campo da medição do fluxo de gás industrial, em resposta a diversas demandas que vão desde a distribuição de gás natural até sistemas de ar comprimido, da utilização de biogás ao monitoramento de gases de processo, os medidores de vazão vortex tradicionais têm um desempenho excepcionalmente bom em condições de alto fluxo, mas muitas vezes lutam em faixas de fluxo menores e velocidades de fluxo mais baixas. Neste ponto, uma variante especializada conhecida como medidor de vazão vortex varrido está emergindo silenciosamente no mercado, aproveitando suas vantagens técnicas exclusivas para enfrentar inúmeros desafios na medição de gás. Este artigo irá aprofundar-se em seu princípio de funcionamento, principais vantagens e aplicação de seleção, e explicar como inovadores como a Hongqi Automation infundiram recursos inteligentes nele.
I. Essência Técnica: Não apenas fluxo vortex, mas uma "versão aprimorada" do fluxo vortex
O medidor de vazão vortex, embora pertença à mesma família de medidores de vazão do tipo vibração de fluido, tem um princípio de funcionamento significativamente diferente do medidor de vazão vortex clássico:
Medidor de vazão vortex clássico: Quando um fluido passa por um corpo de bloqueio (um objeto rombudo), dois vórtices alternados e regulares (vórtices de Karman) são gerados a jusante. O sensor detecta a frequência desses vórtices.
Medidor de vazão vortex rotativo: Depois que o fluido passa por um conjunto de palhetas guia espirais especialmente projetadas, ele é forçado a girar, formando um forte fluxo vortex (oscilação vortex). O centro deste vórtice (núcleo vortex) realiza um movimento espiral ao longo do eixo de entrada dentro do tubo de medição. Sua frequência de oscilação é proporcional à taxa de fluxo. O sensor (geralmente localizado na parede do tubo) detecta as mudanças periódicas de pressão ou velocidade varridas pela parede do tubo por este núcleo vortex.
É precisamente essa diferença fundamental que levou a uma melhoria de desempenho revolucionária:
Sensibilidade de baixo fluxo extremamente alta: O fenômeno da oscilação vortex pode ser gerado de forma estável em números de Reynolds muito baixos. Portanto, a taxa de fluxo inicial é extremamente baixa e a relação de faixa é extremamente ampla (até 1:100 ou até maior), tornando-o particularmente adequado para condições de trabalho com grandes flutuações de fluxo ou predominância de baixas taxas de fluxo.
2. Forte capacidade anti-interferência: A frequência do sinal é diretamente proporcional à taxa de fluxo e a força do sinal (amplitude) é alta. Os requisitos para a seção de tubo reto a montante são relativamente relaxados e é menos sensível à vibração da tubulação e à distorção do campo de fluxo em comparação com os medidores de vazão vortex tradicionais.
3. Excelente adaptabilidade do meio:Tem uma certa tolerância à umidade e ao teor de poeira dos gases. Ele funciona de forma mais estável ao medir gases não ideais, como gás úmido, ar comprimido e biogás.
II. Principais Cenários de Aplicação: Onde ele brilha mais?
O medidor de vazão vortex não é uma solução universal, mas nos seguintes cenários, é frequentemente a solução ideal ou a única viável:
Medição de gás natural de fluxo médio e pequeno:
Cenário: Após a caixa reguladora de pressão do prédio residencial, usuários industriais e comerciais de pequeno e médio porte, caldeiras a gás natural e plataforma de teste de fogões a gás.
Vantagens: Cobre uma ampla gama de alguns metros cúbicos por hora a vários milhares de metros cúbicos por hora, resolvendo o problema de turbinas tradicionais ou medidores de vazão vortex que "não podem medir ou medir com imprecisão" nas taxas de fluxo mais baixas. Além disso, não possui peças mecânicas móveis e requer baixa manutenção.
Gerenciamento de energia de ar comprimido na fábrica:
Cenário: Monitoramento do consumo de gás para equipamentos de produção individuais, pequenas oficinas e ferramentas pneumáticas.
Vantagens: Pode medir com precisão o fluxo pequeno intermitente e pulsante de gás, fornecendo dados confiáveis para auditorias de eficiência energética e detecção de vazamentos. O período de retorno do investimento é curto.
Medição de gases secundários da indústria:
Cenário: Biogás, gás de alto-forno e gases de exaustão com baixa pressão e composição variável.
Vantagens: O requisito de limpeza do meio é relativamente brando e o projeto de baixa perda de pressão reduz o impacto no sistema de processo.
Laboratório e Controle de Processos
Cenário: Dispositivos de reação e instrumentos analíticos que exigem controle preciso de pequenas taxas de fluxo de gases de processo.
Vantagens: Alta resolução, excelente repetibilidade e linearidade, atendendo aos requisitos de controle preciso.
III. Fatores-chave para seleção e mal-entendidos comuns
1. Claramente, a faixa de fluxo é da maior importância: Certifique-se de selecionar o modelo com base nas taxas de fluxo mínimas e máximas reais, aproveitando ao máximo sua ampla vantagem de relação de faixa para evitar a situação de "usar um cavalo grande para puxar uma carroça pequena".
2. Preste atenção à perda de pressão: Embora seja superior às placas de orifício, o medidor de vazão vortex em espiral ainda tem uma perda de pressão significativa. Em sistemas onde a pressão da tubulação já é relativamente baixa (como biogás e metano de leito de carvão de baixa pressão), é necessário calcular se a perda de pressão está dentro da faixa permitida.
3. A limpeza do meio ainda tem requisitos: Embora tenha forte adaptabilidade, se o gás contiver manchas de óleo, impurezas viscosas ou poeira excessiva, ainda pode aderir às palhetas guia ou sensores por um longo período, afetando o desempenho. Nesses casos, um filtro deve ser instalado na extremidade a montante.
4. Funções inteligentes podem ser selecionadas sob demanda: Para alocação de custos internos, o tipo básico é suficiente; para monitoramento remoto, gerenciamento de energia ou liquidação comercial, deve-se preferir escolher os produtos de tipo inteligente integrado fornecidos por empresas como Aotek, pois seus custos gerais de longo prazo são realmente menores.
Perspectivas Futuras: Integração Profunda com Sistemas de Energia Inteligentes
Com o desenvolvimento da Internet das Coisas e do gerenciamento de ativos de carbono, o papel dos medidores de vazão vortex evoluirá ainda mais:
Sensores naturais para fluxo de energia e fluxo de carbono: Como um dispositivo de medição primário para o consumo de gás, seus dados serão automaticamente vinculados aos fatores de emissão de carbono, tornando-se a fonte de dados autoritativa para a contabilidade de emissões de carbono do Escopo 1 das empresas.
Os nós-chave da análise de micro-equilíbrio da rede de tubulações: Em redes de tubulações de energia complexas de fábrica ou regionais, a implantação extensiva de medidores de vazão vortex em espiral inteligentes pode fornecer dados de fluxo microscópicos de alta densidade para o sistema de gêmeos digitais, permitindo uma análise precisa do equilíbrio da rede de tubulações e localização de vazamentos.
