Ротационный вихревой расходомер: как он стал «скрытым чемпионом» в измерении малых и средних расходов газов?
В области измерения расхода промышленных газов, отвечая на разнообразные потребности, начиная от распределения природного газа до систем сжатого воздуха, от использования биогаза до мониторинга технологических газов, традиционные вихревые расходомеры показывают исключительные результаты в условиях высоких расходов, но часто испытывают трудности в меньших диапазонах расходов и при более низких скоростях потока. В этот момент на рынке тихо появляется специализированный вариант, известный как вихревой расходомер, использующий свои уникальные технические преимущества для решения многочисленных задач в измерении газа. Эта статья углубится в его принцип работы, основные преимущества и применение при выборе, а также объяснит, как такие новаторы, как Hongqi Automation, внедрили в него интеллектуальные функции.
I. Техническая суть: Не просто вихревой поток, а «улучшенная версия» вихревого потока
Вихревой расходомер, хотя и относится к тому же семейству расходомеров вибрационного типа, имеет существенно отличающийся принцип работы от классического вихревого расходомера:
Классический вихревой расходомер: Когда жидкость обтекает тело обтекания (тупой объект), ниже по потоку генерируются два чередующихся и регулярных вихря (вихри Кармана). Датчик обнаруживает частоту этих вихрей.
Роторный вихревой расходомер: После того, как жидкость проходит через набор специально разработанных спиральных направляющих лопастей, она вынуждена вращаться, образуя сильный вихревой поток (вихревые колебания). Центр этого вихря (вихревой сердечник) совершает спиральное движение вдоль оси входа внутри измерительной трубки. Его частота колебаний пропорциональна скорости потока. Датчик (обычно расположенный на стенке трубки) обнаруживает периодические изменения давления или скорости, проходящие по стенке трубки этим вихревым сердечником.
Именно это фундаментальное различие привело к революционному улучшению производительности:
Чрезвычайно высокая чувствительность к низкому расходу: Явление вихревых колебаний может стабильно генерироваться при очень низких числах Рейнольдса. Поэтому начальный расход чрезвычайно низок, а коэффициент диапазона чрезвычайно широк (до 1:100 или даже выше), что делает его особенно подходящим для рабочих условий с большими колебаниями расхода или преобладанием низких расходов.
2. Сильная помехозащищенность: Частота сигнала прямо пропорциональна скорости потока, а сила сигнала (амплитуда) высока. Требования к прямому участку трубопровода выше по потоку относительно смягчены, и он менее чувствителен к вибрации трубопровода и искажению поля потока по сравнению с традиционными вихревыми расходомерами.
3. Отличная адаптируемость к среде: Он имеет определенную устойчивость к влажности и содержанию пыли в газах. Он работает более стабильно при измерении неидеальных газов, таких как влажный газ, сжатый воздух и биогаз.
II. Основные сценарии применения: Где он сияет больше всего?
Вихревой расходомер не является универсальным решением, но в следующих сценариях он часто является оптимальным или единственным возможным решением:
Измерение расхода природного газа среднего и малого расхода:
Сцена: После регуляторного ящика жилого дома, малых и средних промышленных и коммерческих потребителей, газовых котлов и испытательной платформы газовых плит.
Преимущества: Он охватывает широкий диапазон от нескольких кубических метров в час до нескольких тысяч кубических метров в час, решая проблему традиционных турбинных или вихревых расходомеров, которые «не могут измерять или измеряют неточно» при самых низких расходах. Кроме того, у него нет движущихся механических частей и требуется низкое техническое обслуживание.
Управление энергией сжатого воздуха на заводе:
Сцена: Мониторинг потребления газа для отдельного производственного оборудования, небольших цехов и пневматических инструментов.
Преимущества: Он может точно измерять прерывистый и пульсирующий малый расход газа, предоставляя надежные данные для аудита энергоэффективности и обнаружения утечек. Срок окупаемости инвестиций короткий.
Измерение побочных газов от промышленности:
Сцена: Биогаз, доменный газ и выхлопные газы с низким давлением и переменным составом.
Преимущества: Требование к чистоте среды относительно мягкое, а конструкция с низкими потерями давления снижает воздействие на технологическую систему.
Лабораторный контроль и управление технологическими процессами
Сцена: Реакционные устройства и аналитические приборы, требующие точного контроля малых расходов технологических газов.
Преимущества: Высокое разрешение, отличная повторяемость и линейность, отвечающие требованиям точного контроля.
III. Ключевые факторы выбора и распространенные заблуждения
1. Очевидно, что диапазон расхода имеет первостепенное значение: Обязательно выбирайте модель на основе фактических минимальных и максимальных расходов, в полной мере используя преимущество широкого диапазона, чтобы избежать ситуации «использования большой лошади для перевозки маленькой тележки».
2. Обратите внимание на потери давления: Хотя он превосходит диафрагмы, вихревой расходомер все еще имеет значительные потери давления. В системах, где давление в трубопроводе уже относительно низкое (например, биогаз и метан угольных пластов низкого давления), необходимо рассчитать, находится ли потеря давления в допустимом диапазоне.
3. Чистота среды по-прежнему имеет требования: Хотя он обладает высокой адаптируемостью, если газ содержит масляные пятна, вязкие примеси или чрезмерное количество пыли, он все равно может прилипать к направляющим лопастям или датчикам в течение длительного периода времени, влияя на производительность. В таких случаях следует установить фильтр на входе.
4. Интеллектуальные функции можно выбирать по требованию: Для внутреннего распределения затрат достаточно базового типа; для удаленного мониторинга, управления энергией или коммерческих расчетов следует предпочесть выбор интегрированных интеллектуальных продуктов, предоставляемых такими компаниями, как Aotek, поскольку их долгосрочные общие затраты фактически ниже.
Перспективы на будущее: Глубокая интеграция с интеллектуальными энергетическими системами
С развитием Интернета вещей и управления углеродными активами роль вихревых расходомеров будет развиваться дальше:
Естественные датчики для потока энергии и потока углерода: Как основное измерительное устройство для потребления газа, его данные будут автоматически связаны с факторами выбросов углерода, становясь авторитетным источником данных для учета выбросов углерода Scope 1 предприятий.
Ключевые узлы анализа микробаланса сети трубопроводов: В сложных заводских или региональных энергетических сетях трубопроводов широкое развертывание интеллектуальных вихревых расходомеров может предоставить данные о микроскопическом потоке высокой плотности для системы цифрового двойника, обеспечивая точный анализ баланса сети трубопроводов и определение местоположения утечек.
