O medidor de fluxo de vórtice é um equipamento de medição de fluxo comum, amplamente utilizado em processos industriais para medir o fluxo de gás, líquido e vapor.A seguir está uma explicação pormenorizada do seu princípio de funcionamento, estrutura, condições de funcionamento, possíveis problemas, compensação de temperatura e pressão e equipamento necessário para medir vapor saturado ou superaquecido.
1Como funciona?
Os medidores de fluxo de vórtice baseiam-se no princípio da rua de vórtice de Karman: quando um fluido flui através de um corpo assimétrico (chamado gerador de vórtice), vórtices alternados são formados a jusante dele,que são gerados e liberados a uma frequência específicaA frequência da geração de vórtices é proporcional à taxa de fluxo do fluido, de modo que a taxa de fluxo do fluido pode ser calculada detectando a frequência desses vórtices.Métodos de detecção comuns incluem sensores piezoelétricos ou sensores capacitivos para registrar a frequência do vórtice.
2Estrutura
A estrutura básica do medidor de caudal de vórtice inclui:
Geradores de vórtice: geralmente colunas triangulares ou prismas, usados para perturbar o fluido e criar vórtices.
• Sensores: Dispositivos utilizados para detectar frequências de vórtice, tais como sensores piezoelétricos ou capacitivos.
Tubo de medição de fluxo: são instalados um gerador de vórtice e uma sonda na qual o fluido flui através desta secção.
• Unidade de processamento de sinal: o sinal recolhido pela sonda é convertido em dados de velocidade ou de fluxo.
3Condições de funcionamento
Os medidores de caudal de vórtice são adequados para medir os seguintes fluidos:
• Gás: ar, nitrogénio, gás natural, etc.
• Líquido: água, óleo, etc.
Vapor: como vapor saturado e vapor superaquecido.
Nota ao utilizar:
• Requisitos de secção reta de tubos: Para assegurar uma medição precisa,é geralmente necessário manter uma secção de tubo reta suficientemente longa antes e depois do medidor de caudal de vórtice para evitar perturbações do campo de caudal.
• Faixa de velocidade do fluido: Os medidores de caudal de vórtice são adequados para caudais médios a elevados.
• Condições de temperatura e pressão:Os materiais e sensores adequados para o medidor de caudal de vórtice devem ser selecionados de acordo com as condições de trabalho específicas para se adaptarem a ambientes de temperatura ou pressão mais elevadas.
4Problemas comuns
O medidor de caudal de vórtice pode apresentar os seguintes problemas durante a utilização:
Efeitos da vibração: a vibração do tubo pode interferir na precisão do sinal, resultando em dados de medição incorretos.
Sensibilidade à baixa taxa de fluxo: em taxas de fluxo baixas, o sinal de vórtice resultante pode não ser suficientemente óbvio, reduzindo a precisão da medição.
Escala e corrosão: a escala ou corrosão na parede interna do tubo de medição pode afetar o desempenho e a estabilidade de medição do gerador de vórtice.
• Bloqueio de substâncias estranhas: substâncias estranhas que bloqueiam o tubo de medição causarão erros de medição
5- Compensação da temperatura e da pressão na medição do vapor saturado e do vapor superaquecido
Quando se mede o fluxo de vapor saturado ou superaquecido,A compensação de temperatura e pressão é importante para garantir que os resultados do caudal medido refletem o caudal de massa ou o caudal de volume em condições reais..
• Vapor saturado: A densidade do vapor saturado tem uma relação fixa com a temperatura e a pressão, pelo que a densidade pode ser calculada medindo a pressão ou a temperatura.
• Vapor superaquecido: uma vez que a sua temperatura e pressão são relativamente independentes, a temperatura e a pressão devem ser medidas simultaneamente para calcular a densidade.
Método de compensação:
Compensação de temperatura: Obter a temperatura do fluido em tempo real através da instalação de um sensor de temperatura.
• Compensação de pressão: obter a pressão do fluido em tempo real através da instalação de um transmissor de pressão.
Cálculo do caudal: os dados de temperatura e pressão são introduzidos em calculadoras de caudal ou sistemas automatizados para compensação de densidade em tempo real para calcular taxas de caudal de massa precisas.
6. Hardware necessário
Para obter uma compensação precisa de temperatura e pressão, geralmente é necessário o seguinte equipamento:
• Corpo de medidor de caudal de vórtice: equipado com interface de saída de sinal padrão.
Sensores de temperatura (como termopares ou resistências térmicas): utilizados para medir a temperatura do vapor.
• Transmissor de pressão: Utilizado para medir a pressão do vapor.
Calculadoras de caudal ou sistemas DCS/PLC: utilizadas para receber sinais de temperatura, pressão e caudal e realizar cálculos de compensação.
7Adicione.:
Por que é necessária uma compensação de temperatura e pressão ao medir vapor saturado ou superaquecido?
A compensação de temperatura e pressão é necessária quando se mede vapor saturado ou superaquecido, principalmente porque a densidade do vapor varia significativamente com a temperatura e a pressão.Sem compensação, os medidores de fluxo de vórtice só podem medir o fluxo de volume, e para controle preciso do processo e cálculo de energia, geralmente precisamos saber o fluxo de massa ou fluxo de volume padrão.
1. Mudança de densidade do vapor
• Vapor saturado: no estado saturado, há uma correspondência estrita entre a temperatura e a pressão do vapor.Então a densidade pode ser derivada medindo um parâmetroNo entanto, ainda é necessário obter a densidade em tempo real para compensação devido à alteração das condições de trabalho.
• Vapor superaquecido: a temperatura e a pressão variam independentemente e a densidade não pode ser determinada simplesmente por um parâmetro.é necessário medir tanto a temperatura e pressão para calcular a densidade do vapor.
2Tipo de fluxo e objectivo de medição
• Fluxo de volume: o medidor de fluxo de vórtice mede directamente o fluxo de volume do fluido, ou seja, o volume através da secção medida em unidade de tempo.Este valor não reflete directamente a massa a diferentes temperaturas e pressões..
Taxa de fluxo de massa: Esta é uma quantidade mais útil no controle de processo e no cálculo de energia, uma vez que se relaciona com a massa real do fluido.Você precisa usar a fórmula:
• Compensação da densidade: através de medições de temperatura e pressão,A densidade em tempo real é calculada e compensada para garantir que o resultado medido seja um caudal de massa ou caudal de volume padrão preciso..
3.Necessidades de cálculo da energia do vapor
Em muitas aplicações industriais, especialmente aquelas que envolvem aquecimento a vapor ou equipamentos movidos a vapor, a transferência de energia do vapor é fundamental.A entalpia (conteúdo de calor) do vapor está diretamente relacionada com sua temperatura e pressãoSem compensação, os dados fornecidos pelo medidor de caudal não podem ser utilizados com precisão para cálculos de energia.
• A compensação em tempo real fornece os parâmetros reais do estado do vapor para um equilíbrio e controlo energéticos mais precisos.
4.Mudanças dinâmicas das condições de trabalho reais
A temperatura e a pressão em um sistema de vapor podem mudar ao longo do tempo, como em condições de alta ou baixa carga, e essa flutuação fará com que a densidade do vapor mude.para assegurar medições precisas, estas alterações devem ser captadas e compensadas dinamicamente.
Conclusão
A compensação de temperatura e pressão é necessária para medir vapor saturado e superaquecido porque pode:
• O caudal de volume medido pelo caudalímetro corrigido é o caudal de massa.
• Fornece dados de fluxo de vapor mais precisos para o controlo do processo.
• Assegurar a precisão dos cálculos energéticos e a eficiência dos processos.
Medição de temperatura e pressão em tempo real e combinação destes dados para cálculos de densidade, é possível compensar as alterações na densidade de vapor,tornar as medições mais fiáveis e precisas.
Conclusão
O medidor de fluxo de vórtice é amplamente utilizado na indústria devido à sua estrutura simples, fácil manutenção e ampla gama de aplicações.A compensação de temperatura e pressão é essencial para garantir a precisão e a fiabilidade dos dados de fluxo..
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