يمكن تقسيم معادلة تدفق TUF إلى نوعين: معادلة التدفق العملية ومعادلة التدفق النظرية.
K— معامل أداة قياس تدفق التوربينات، P/m³.
كيف يتم حساب معامل/عامل مقياس تدفق التوربينات؟
يرتبط عامل مقياس تدفق التوربينات بمعدل التدفق (أو رقم رينولدز لخط الأنابيب)يرتبط عامل مقياس تدفق التوربينات بمعدل التدفق (أو رقم رينولدز لخط الأنابيب)
يظهر منحنى العلاقة لمعامل الجهاز في الشكل أدناه. وكما يمكن رؤيته من الشكل، يمكن تقسيم معامل جهاز قياس التدفق إلى قسمين، وهما القسم الخطي والقسم غير الخطي.
يشكل الجزء الخطي حوالي ثلثي جزء العمل الخاص به، وترتبط خصائصه بحجم هيكل مستشعر التدفق TUF ولزوجة السائل.
تتأثر خصائص أداة قياس التدفق بشكل كبير باحتكاك المحمل ومقاومة لزوجة السائل عندما يكون معدل التدفق أقل من الحد الأدنى لمعدل تدفق المستشعر،
مع تغير معدل التدفق بسرعة، يصبح فقدان الضغط في علاقة مربعة تقريبًا مع معدل التدفق. عندما يتجاوز معدل التدفق الحد الأعلى، يجب توخي الحذر من التجويف.
إن أشكال المنحنيات المميزة لـ TUF ذات الهياكل المتشابهة متشابهة، وتختلف فقط في مستوى الخطأ المنهجي.
منحنى خصائص مقياس تدفق التوربينات
يتم التحقق من عامل مستشعر تدفق التوربينات بواسطة جهاز معايرة التدفق. فهو يتجاهل تمامًا آلية تدفق السائل داخل المستشعر. ويعامل المستشعر كصندوق أسود ويحدد معامل التحويل الخاص به بناءً على المدخل (معدل التدفق) والمخرج (إشارة النبض الترددي). إنه تطبيق عملي ملائم. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن معامل التحويل هذا (معامل الجهاز) مشروط، وشروط معايرته هي شروط مرجعية. إذا انحرف عن هذا المعامل الشرطي أثناء الاستخدام، فسوف يتغير المعامل. يعتمد التغيير على نوع مستشعر تدفق التوربينات وظروف تركيب خط الأنابيب والمعلمات الفيزيائية للسائل.
وقد اقترح العلماء في الصين والخارج العديد من معادلات التدفق النظرية، والتي يمكن تطبيقها على هياكل مستشعر تدفق التوربينات المختلفة وظروف عمل السوائل. وحتى الآن، لا تزال الخصائص الهيدروديناميكية لخصائص مقياس تدفق التوربينات غير واضحة للغاية، ولها علاقة معقدة بالخصائص الفيزيائية للسوائل وخصائص التدفق. على سبيل المثال، عندما يحتوي حقل التدفق على دوامات وتوزيع سرعة غير متماثل، تكون الخصائص الهيدروديناميكية معقدة للغاية. لا يمكن اشتقاق تركيبة مقياس تدفق التوربينات من الصيغة النظرية، ولا يزال معامل ناقل تدفق التوربينات بحاجة إلى تحديده من خلال التحقق الفعلي من التدفق. ومع ذلك، فإن معادلة التدفق النظرية لها أهمية عملية كبيرة. ويمكن استخدامها لتوجيه تصميم معلمات هيكل المستشعر والتنبؤ وتقدير قانون تغير معامل الجهاز عندما تتغير ظروف استخدام الحقل.
مميزات وعيوب مقياس تدفق التوربينات
1) مقياس تدفق عالي الدقة: لقياس تدفق السوائل، يكون مقياس التدفق TUF عمومًا بدقة ±0.25%R~±0.5%R، ويمكن أن يصل مقياس تدفق التوربينات عالي الدقة إلى ±0.15%R؛ وبالنسبة لقياس تدفق الغاز، تكون دقة مقياس تدفق التوربينات عمومًا ±1%R~±1.5%R، والنوع الخاص هو ±0.5%R~±1%R. إنه مقياس تدفق دقيق للغاية بين جميع أجهزة قياس التدفق.
مقياس تدفق توربيني إلكتروني عالي الدقة من Silver Automation Instruments
2) القدرة على التكرار جيدة، يمكن أن تصل القدرة على التكرار على المدى القصير إلى 0.05%~0.2%. ونظرًا لقدرتها الجيدة على التكرار، إذا تم معايرة مقياس تدفق التوربينات بشكل متكرر أو عبر الإنترنت، فيمكنه تحقيق دقة عالية للغاية.
3) مقياس تدفق التوربينات الإلكتروني: إشارة تردد النبضة الناتجة أو خرج 4-20 مللي أمبير، مناسب لقياس الكمية الإجمالية والاتصال بالكمبيوتر، بدون انحراف صفري وله قدرة قوية مضادة للتداخل.
4) يمكن الحصول على إشارات ذات تردد عالي جدًا (3~4 كيلو هرتز) مع دقة إشارة قوية.
5) يمكن لمقياس تدفق التوربينات ذو النطاق الواسع والقطر المتوسط والكبير أن يصل إلى 40:1~10:1، القطر الصغير هو 6:1 أو 5:1.
6) يتميز مستشعر تدفق التوربينات بهيكل مدمج وخفيف الوزن، وسهولة التركيب والصيانة، وسعة تدفق كبيرة.
7) مقياس تدفق التوربينات مناسب لقياس التدفق عالي الضغط، ولا يحتاج إلى فتح ثقوب على جسم الجهاز، ومن السهل صنع أداة قياس تدفق ذات نمط الضغط العالي.
8) هناك العديد من أنواع أجهزة استشعار تدفق التوربينات الخاصة، والتي يمكن تصميمها في أجهزة استشعار خاصة مختلفة وفقًا للاحتياجات الخاصة للمستخدمين، مثل
أجهزة قياس التدفق الصغيرة ، وأجهزة قياس التدفق من النوع عالي الضغط، ومقياس تدفق التوربينات ذو الوصلة الثلاثية، وأجهزة قياس تدفق التوربينات ذات درجة الحرارة العالية، إلخ.
9) من الصعب الحفاظ على خصائص المعايرة لفترة طويلة ويتطلب الأمر معايرة منتظمة. بالنسبة للسوائل غير المشحمة، يحتوي السائل على مادة معلقة. قد تتسبب خشونة مقياس التدفق في تآكل المحمل والتشويش، مما يحد من نطاق تطبيقه. أدى استخدام أعمدة ومحامل كربيد مقاومة للتآكل إلى تحسين الوضع. بالنسبة للتخزين والنقل التجاري ومتطلبات القياس عالي الدقة، من الأفضل تجهيز معدات المعايرة في الموقع، والتي يمكن معايرتها بانتظام للحفاظ على خصائصها.
10) لا يصلح مقياس تدفق التوربينات السائلة العامة للوسائط ذات اللزوجة العالية (مثل قياس تدفق العسل أو البيتومين أو الراتنج). مع زيادة اللزوجة، يزداد الحد الأدنى لقياس مقياس التدفق، وينخفض النطاق، وتتدهور الخطية.
11) خصائص السوائل (الكثافة، اللزوجة) لها تأثير كبير على خصائص جهاز قياس التدفق. تتأثر عدادات تدفق الغاز بسهولة بالكثافة، في حين أن عدادات تدفق السوائل حساسة للتغيرات في اللزوجة. نظرًا لأن الكثافة واللزوجة ترتبطان ارتباطًا وثيقًا بدرجة الحرارة والضغط، فإن تقلبات درجة الحرارة والضغط أمر لا مفر منه في الموقع. يجب اتخاذ تدابير التعويض وفقًا لدرجة تأثيرها على الدقة من أجل الحفاظ على دقة قياس عالية لمقياس تدفق التوربينات.
12) يتأثر مقياس التدفق بشكل كبير بتشوهات توزيع السرعة والتدفق الدوراني للتدفق الوارد. يلزم وجود مقطع أنبوب مستقيم أطول على الجانبين العلوي والسفلي لمستشعر تدفق TUF. إذا كانت مساحة التركيب محدودة، فيمكن تركيب منظم تدفق (مقوم) لتقصير طول مقطع الأنبوب المستقيم.
13) غير مناسب لقياس معدل التدفق النابض والتدفق المختلط.
14) متطلبات النظافة للوسط المقاس عالية، مما يحد من مجال تطبيقه. وكما نعلم جميعًا، فإن مقياس تدفق التوربينات السائلة يعمل فقط على السوائل النظيفة ومنخفضة اللزوجة. وعلى الرغم من إمكانية تركيب المرشحات للتكيف مع الوسائط المتسخة، إلا أنها تجلب أيضًا آثارًا جانبية مثل زيادة فقدان الضغط وزيادة الصيانة.
أنواع مقاييس تدفق التوربينات
1) مقياس تدفق التوربينات السائلة
أ. مقياس تدفق التوربينات السائلة من النوع العادي مناسب لقياس تدفق الحجم للسوائل ذات اللزوجة المنخفضة (≤45mPa・s)، بقطر اسمي DN4~DN300، ومستوى دقة 0.25~0.5%، ودرجة حرارة متوسطة -20~+150 درجة مئوية، وضغط 6.3 ميجا باسكال
ب. النوع المقاوم للتآكل: مناسب للسوائل المسببة للتآكل مثل حمض الكبريتيك المخفف وحمض الهيدروكلوريك المخفف وحمض النيتريك المخفف وما إلى ذلك، وعادةً ما يكون مناسبًا فقط للمنتجات ذات القطر الصغير (DN20~DN50).
ج. نوع درجة الحرارة العالية: ينطبق على درجة حرارة السائل أقل من 150 درجة مئوية. تقتصر درجة حرارة السائل المقاس على مقاومة درجة الحرارة لملف الكشف.
د. مقياس تدفق توربيني من نوع المشبك الثلاثي لأغراض صحية. يمكن استخدامه لقياس مياه الشرب والزيت القابل للتحرير والحليب. مقياس تدفق توربيني مصنوع بالكامل من مادة الفولاذ المقاوم للصدأ مع وصلة ثلاثية المشابك لسهولة التركيب والتنظيف.
مقياس تدفق توربيني إلكتروني ثلاثي المشبك لأغراض صحية من Silver Automation Instruments
هـ. مقياس تدفق التوربينات من النوع عالي الضغط. يمكن تصنيع مقياس تدفق التوربينات من النوع عالي الضغط لتحمل ضغطًا مثل 1000 رطل/بوصة مربعة أو 2000 رطل/بوصة مربعة أو حتى أعلى. يمكن تصنيع مقياس تدفق التوربينات من النوع ذي الوصلة الرقاقة بسهولة إلى مقياس تدفق توربيني من النوع عالي الضغط.
مقياس تدفق التوربينات الرقمي عالي الضغط
2) مقياس تدفق توربينات الغاز
يقوم مقياس تدفق توربينات الغاز بقياس تدفق الغاز النظيف، بقطر اسمي DN25 ~ DN400، ودرجة حرارة السائل من -20 ~ +120 درجة مئوية، وضغط من 2.5 ~ 10 ميجا باسكال، ومستوى دقة 1٪ أو 1.5٪.
مقياس تدفق التوربينات من النوع الغازي مناسب لغاز البترول والغاز الاصطناعي والغاز الطبيعي وغاز البترول المسال والهواء وN2 وCO2 وما إلى ذلك. يمكن استخدام أجهزة التزييت الأوتوماتيكية لتزييت وحماية المحامل ومنع الشوائب من دخول الأجزاء المتحركة وزيادة عمر الخدمة. تستخدم معظم الهياكل أجهزة عرض محلية رقمية، ويمكن أيضًا استخدام جهاز إرسال تدفق التوربينات لإخراج إشارات نبضية عالية الدقة أو 4-20 مللي أمبير أو حتى مع بروتوكول HART أو MODBUS.
مقياس تدفق توربينات الغاز مع أجهزة تشحيم أوتوماتيكية لتزييت وحماية المحامل
هيكل مستشعر تدفق التوربينات
يتكون مستشعر TUF من جسم العداد وجسم التوجيه (العاكس) والمكره والعمود والمحمل وكاشف الإشارة
1) جسم مقياس تدفق التوربينات: جسم العداد هو الجزء الرئيسي من المستشعر، والذي يتحمل ضغط السائل المقاس، ويثبت مكونات الكشف، ويربط خط الأنابيب. جسم العداد مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ غير المغناطيسي أو سبيكة الألومنيوم الصلبة. بالنسبة لمستشعرات التدفق ذات العيار الكبير، يمكن أيضًا استخدام هيكل فسيفسائي مكون من الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ، ويتم تثبيت كاشف الإشارة على الجدار الخارجي لجسم العداد.
2) جسم التوجيه: يتم تثبيت جسم التوجيه عند مدخل ومخرج مستشعر التدفق. يوجه ويصحح السائل ويدعم الدافع. عادة ما يكون مصنوعًا من الفولاذ المقاوم للصدأ غير المغناطيسي أو الألومنيوم الصلب. مطلوب أيضًا الدليل الخلفي لمستشعر تدفق توربين الدفع العكسي لتوليد دفع عكسي كافٍ، وأشكاله الهيكلية متعددة. يحتوي الدليل الأمامي على منتج حاصل على براءة اختراع يمكنه مقاومة التداخل الشديد مع تدفق السائل.
3) التوربين، المعروف أيضًا باسم المكره، هو عنصر الكشف في المستشعر وهو مصنوع من مواد ذات نفاذية مغناطيسية عالية. تشمل المكره شفرات مستقيمة وشفرات حلزونية وشفرات على شكل حرف T. يمكن أيضًا استخدام حلقة درع مسامية مدمجة بالعديد من الموصلات المغناطيسية لزيادة تردد عدد معين من الشفرات. يتم دعم المكره بواسطة محمل في الحامل ويكون محوريًا مع جسم العداد. يعتمد عدد شفراته على حجم العيار. الشكل الهندسي وحجم المكره لهما تأثير كبير على أداء المستشعر. يجب تصميمه وفقًا لخصائص السوائل ونطاق التدفق ومتطلبات الاستخدام. التوازن الديناميكي للمكره مهم جدًا ويؤثر بشكل مباشر على أداء وعمر خدمة أداة قياس التدفق.
مروحة مقياس تدفق التوربينات
4) العمود والمحامل: يدعمان دوران المكره ويجب أن يتمتعا بالصلابة الكافية والقوة والصلابة ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل وما إلى ذلك. يحددان موثوقية وعمر خدمة مستشعر تدفق التوربين. عادة ما يكون سبب فشل المستشعر هو العمود والمحامل، لذا فإن هيكله واختيار المواد وصيانته مهمة جدًا.
5) تُستخدم أجهزة الكشف عن الإشارات بشكل شائع في الصين. وهي تتألف من مغناطيسات دائمة وقضبان مغناطيسية (نوى حديدية) وملفات وما إلى ذلك. تتمتع المغناطيسات الدائمة بقوة جذب على الشفرات، مما يولد عزم دوران مقاومة مغناطيسية. عندما يكون معدل التدفق صغيرًا لمستشعرات تدفق التوربينات ذات القطر الصغير، يصبح عزم دوران المقاومة المغناطيسية العنصر الرئيسي بين عزم الدوران المقاوم. لهذا السبب، تنقسم المغناطيسات الدائمة إلى مواصفة كبيرة وصغيرة. تم تجهيز المستشعرات ذات القطر الصغير بمواصفات صغيرة لتقليل عزم دوران المقاومة المغناطيسية. يمكن استخدام إشارات الإخراج بقيمة فعالة تزيد عن 10 مللي فولت مباشرة مع أجهزة كمبيوتر التدفق، وعندما تكون مجهزة بمكبرات صوت، يمكنها إخراج إشارات تردد بمستوى الفولت.
دقة مقياس تدفق التوربينات
بشكل عام، يتم اختيار مقياس تدفق التوربينات بشكل أساسي لدقته العالية مع انخفاض تكلفة السعر. في الوقت الحاضر، تكون دقة مقياس تدفق التوربينات TUF تقريبًا كما يلي: بالنسبة لمقياس تدفق التوربينات لقياس السوائل، فإن السوق الدولية هي ±0.5%R و±1%R، بالنسبة لجهاز قياس تدفق الغاز، فهي ±1%R و±1.5%R. تشير الدقة المذكورة أعلاه إلى نطاق 6:1 أو 10:1. تظهر المعلمات النموذجية لمستشعرات تدفق التوربينات من Silver Automation Instruments في الجدول أدناه. بالإضافة إلى ارتباطها بجودة المنتج نفسه، فإن الدقة ترتبط ارتباطًا وثيقًا بظروف الاستخدام.
يمكن تحسين الدقة إذا تم تضييق النطاق؛ وخاصة بالنسبة لأجهزة قياس التدفق القياسية المستخدمة كأجهزة قياس التدفق القياسية، إذا تم استخدامها في نقاط ثابتة، يمكن تحسين الدقة بشكل كبير.
كلما زادت دقة مقياس التدفق، زادت حساسيته للتغيرات في الظروف في الموقع. وللحفاظ على دقته العالية، يلزم معالجة خاصة لمعامل الجهاز. إحدى طرق المعالجة هي ما يسمى بطريقة معالجة معامل الجهاز العائمة. أي أن الظروف التالية في الموقع تتم معالجتها في الوقت الفعلي: أ) تتأثر اللزوجة بدرجة الحرارة؛ ب) تتأثر الكثافة بالضغط ودرجة الحرارة؛ ج) تكرار إشارة المستشعر (يخرج المستشعر إشارتين، ويتم مراقبة نسبتهما)؛ د) الاستقرار طويل الأمد للمعامل (يتم تحديده بواسطة مخطط التحكم)، إلخ.
بالنسبة لقياس تسليم تخزين التجارة والنقل، غالبًا ما يتم تجهيز أجهزة التحقق عبر الإنترنت لتسهيل التحقق المنتظم.
إن دقة الجهاز المذكورة في دليل تعليمات الشركة المصنعة لمقياس تدفق التوربينات هي الخطأ الأساسي. ويجب تقدير الخطأ الإضافي في الموقع، ويجب أن يكون الخطأ في الموقع هو مزيج من الاثنين.
اختيار نطاق التدفق لمقياس تدفق التوربينات
يؤثر اختيار نطاق تدفق مقياس تدفق التوربينات بشكل كبير على دقته وعمر الخدمة. بشكل عام، لا ينبغي أن تكون السرعة المقابلة للحد الأقصى للتدفق أثناء التشغيل عالية جدًا. تنقسم ظروف الاستخدام إلى عملية قياس التدفق المستمر وعملية قياس التدفق المتقطع. يعني التشغيل المستمر أن وقت العمل يتجاوز 8 ساعات في اليوم، ويعني التشغيل المتقطع أن وقت العمل أقل من 8 ساعات في اليوم. بالنسبة للتشغيل المستمر، يجب تحديد الحد الأقصى للتدفق عند الحد الأدنى للحد الأعلى لتدفق أداة التدفق، بينما بالنسبة للتشغيل المتقطع؛ يمكن تحديد مستشعر تدفق التوربينات عند الحد الأعلى. بشكل عام، لقياس التدفق المستمر، يتم ضرب الحد الأقصى الفعلي للتدفق في 1.4 باعتباره الحد الأعلى لتدفق نطاق التدفق، بينما بالنسبة للتشغيل المتقطع، يتم ضربه في 1.3.
إذا كان قطر مستشعر تدفق التوربين غير متوافق مع قطر خط أنابيب العملية، فيجب تعديل خط الأنابيب باستخدام مخفض وأنبوب مستقيم متساوي القطر.
بالنسبة لأنابيب العمليات ذات معدلات التدفق المنخفضة، يصبح معدل التدفق الأدنى هو القضية الأولى التي يجب مراعاتها عند اختيار حجم مستشعر تدفق التوربين. عادةً، يتم استخدام معدل التدفق الأدنى الفعلي مضروبًا في 0.8 كمعدل تدفق الحد الأدنى لنطاق التدفق، مع ترك هامش معين. إذا تم تجهيز جهاز إرسال تدفق التوربين بوظيفة خطية مجزأة، فعندما لا تتمكن قيمة الحد الأدنى لتدفق المستشعر من تلبية معدل التدفق الأدنى الفعلي، فيجب مطالبة الشركة المصنعة لمقياس تدفق التوربين بإجراء معايرة التدفق عند معدل التدفق الأدنى الفعلي ومحيطه، وإدخال معامل الجهاز المقاس في جهاز إرسال تدفق التوربين، بحيث يمكن تقليل قيمة الحد الأدنى لتدفق الجهاز مع الحفاظ على دقة القياس.
مستوى دقة مقياس التدفق لتطبيقات مختلفة
يجب أن تكون متطلبات مستوى دقة الجهاز حذرة ويجب النظر إليها من منظور اقتصادي. على سبيل المثال، فإن أداة تسوية التجارة لخطوط أنابيب النفط (الغاز) ذات القطر الكبير لها أهمية اقتصادية كبيرة، ومن المجدي من حيث التكلفة الاستثمار في الجهاز أكثر. أما بالنسبة لحجم النقل الصغير أو التحكم في العملية، فلا يلزم سوى مستوى متوسط من الدقة، ولا ينبغي السعي وراء الدقة العالية بشكل أعمى. يتوافق مستشعر الانفجار الآمن جوهريًا مع طراز حاجز الأمان والشركة المصنعة، ويتم التحقق من مستوى الانفجار ورقم الموافقة. إذا كنت تريد عرض تدفق الكتلة (أو تدفق الحجم في ظل ظروف قياسية)، فأنت بحاجة إلى تحديد مستشعر الضغط أو درجة الحرارة أو مقياس الكثافة أو اختيار مقياس تدفق الكتلة مباشرة. يتم الآن تضمين أداة عرض مقياس تدفق التوربينات في كمبيوتر التدفق بناءً على معالج دقيق يمكنه التواصل مع الكمبيوتر المضيف. الجهاز متفوق بكثير على عرض تدفق التوربينات القديم من حيث وظائف الجهاز ونطاق التطبيق. في الوقت الحاضر، تميل جميع أنواع مقاييس التدفق المستخدمة كقياس تجاري إلى أن تكون مجهزة بأجهزة عرض القراءة المباشرة. لا يوجد فقط عرض للقياس الإجمالي، ولكن يمكن أيضًا إضافة معوض (كمبيوتر تدفق يعمل بكامل طاقته) لإخراج إشارات الإرسال عن بعد.
ما هي السوائل التي يمكن قياسها بواسطة مقياس تدفق التوربينات؟
يتطلب مقياس تدفق التوربينات أن يكون السائل نظيفًا (أو نظيفًا بشكل أساسي) وأحادي الطور ومنخفض اللزوجة. أمثلة السوائل المستخدمة بشكل شائع هي كما يلي: بما في ذلك مقياس تدفق التوربينات للمياه والديزل والهواء والأكسجين والهيدروجين عالي الضغط والحليب والقهوة وما إلى ذلك؛ البتروكيماويات: البنزين والزيت الخفيف ووقود الطائرات والديزل الخفيف والنفتا والإيثيلين والبولي إيثيلين والستايرين والغاز المسال وثاني أكسيد الكربون والغاز الطبيعي؛ المحاليل الكيميائية: الأيثانول، إلخ؛ السوائل العضوية: الكحول والأثير والبنزين والتولوين والزيلين والبوتادين ورباعي كلوريد الكربون والميثيلامين والأكريلونيتريل وما إلى ذلك؛ السوائل غير العضوية: الفورمالديهايد وحمض الأسيتيك وما إلى ذلك. بالنسبة للوسائط المسببة للتآكل، يجب الانتباه إلى اختيار المواد المستخدمة. لا ينصح باستخدام وسائط بها العديد من الشوائب أو الوسائط الكاشطة.
متطلبات مقياس تدفق التوربينات لقياس لزوجة السائل
مقياس تدفق التوربينات السائلة هو مقياس تدفق حساس للزوجة. توضح الأشكال أدناه العلاقة بين اللزوجة ومعامل الجهاز لسوائل TUF ذات الشفرات المستقيمة والشفرات الحلزونية على التوالي. يمكن ملاحظة ذلك من الشكل أنه عندما تزداد لزوجة السائل، تصبح المنطقة الخطية لمعامل الجهاز أضيق ويصبح معدل التدفق الحد الأدنى أصغر.
العلاقة بين معامل اللزوجة ومقياس تدفق التوربينات ذات الشفرات المستقيمة
العلاقة بين معامل اللزوجة ومقياس تدفق التوربينات ذات الشفرات الحلزونية
بالنسبة للسوائل، يتم استخدام الماء عادةً لمعايرة مستشعر تدفق التوربينات. عندما تكون الدقة 0.5، يمكن استخدامها للسوائل التي تقل عن 5×10-6 مم²/ثانية دون مراعاة تأثير اللزوجة. عندما تكون لزوجة السائل أعلى من 5×10-6 مم²/ثانية، يمكن معايرتها بسائل ذي لزوجة مكافئة دون إجراء تصحيحات اللزوجة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن اتخاذ بعض التدابير للتعويض عن تأثير اللزوجة، مثل تضييق نطاق الاستخدام، أو زيادة الحد الأدنى لمعدل التدفق، أو ضرب معامل الجهاز بمعامل تصحيح رقم رينولدز، إلخ.
يرتبط تأثير اللزوجة على معامل الجهاز بنوع هيكل المستشعر والمعلمات وحجم الفتحة وما إلى ذلك. هناك عدة طرق للتعبير عن تأثير اللزوجة على معامل الجهاز: العلاقة بين معامل الجهاز ورقم رينولدز، والعلاقة بين معامل الجهاز وتردد الإخراج عند عدة لزوجة والعلاقة بين معامل الجهاز ونسبة تردد الإخراج مقسومًا على اللزوجة الحركية وما إلى ذلك. بعض مصنعي مقاييس تدفق التوربينات لديهم هذه المعلومات، ولكن ليس كل الشركات المصنعة لديها.
في تطبيق صناعة البترول، تم الترويج لاستخدام TUF بسبب بعض الخصائص مقارنة بمقياس التدفق الحجمي.
الميزات الرئيسية هي الوزن الخفيف والبنية البسيطة والمدمجة وسعة التدفق الكبيرة والصيانة السهلة والتسامح مع بعض الشوائب دون سد قناة التدفق والسلامة الفائقة. في وقت مبكر من ستينيات القرن العشرين، استخدم حقل نفط بحر الشمال في المملكة المتحدة TUF لقياس النفط الخام، كما أطلقت شركة Tokiko اليابانية أيضًا نوع Porter TUF واسع اللزوجة لقياس النفط الثقيل.
متطلبات كثافة الغاز لمقياس تدفق توربينات الغاز
يأخذ مقياس تدفق توربينات الغاز في الاعتبار بشكل أساسي تأثير كثافة السوائل على عامل الجهاز. يكون تأثير الكثافة بشكل أساسي في منطقة التدفق المنخفض، كما هو موضح في الشكل أدناه. تؤدي زيادة الكثافة (أي زيادة الضغط) إلى توسيع جزء الخط المستقيم من المنحنى المميز إلى منطقة التدفق الحد الأدنى، ويتم توسيع نطاق المستشعر، وتحسين الخطية. إذا تم معايرة مقياس تدفق توربينات الغاز في الهواء عند ضغط طبيعي، فإن ضغط العمل للوسط المقاس يختلف أثناء الاستخدام، ويتم حساب تدفق الحد الأدنى الخاص به بالصيغة التالية
حيث qVminو qVaminare الحد الأدنى لمعدل تدفق الحجم للوسط المقاس والهواء تحت الضغط p والضغط pa (101.325kPa) على التوالي، متر مكعب/ساعة؛
P. Pa- ضغط العمل (الضغط المطلق) والضغط الجوي (101.325 كيلو باسكال)، كيلو باسكال؛
د - الكثافة النسبية للوسط المقاس، بدون أبعاد.
العلاقة بين ضغط الغاز وخطأ العامل
تحويل تدفق الحجم إلى تدفق الكتلة
يقيس مقياس تدفق التوربين التدفق الحجمي الفعلي. سواء كان الأمر يتعلق بتوازن المواد أو قياس الطاقة، فمن الضروري قياس تدفق الكتلة (أي التدفق القياسي). يجب تحويل معدل التدفق الحجمي في ظل هذه الظروف بالصيغة التالية:
في الصيغة
qv,qvn – حجم التدفق تحت ضغط التشغيل والضغط القياسي، م3/ساعة
P,T,Z-في ظل ظروف التشغيل الضغط المطلق (باسكال) ودرجة الحرارة الديناميكية الحرارية (ك) ومعامل انضغاط الغاز
Pn،Tn،Zn- هي على التوالي الضغط المطلق (Pa)، ودرجة الحرارة الديناميكية الحرارية (K)، ومعامل انضغاط الغاز في ظل الظروف القياسية.
التطبيق الذي لا يناسبه مقياس تدفق التوربينات
السوائل التي تحتوي على العديد من الشوائب، مثل مياه التبريد المتداولة، ومياه الأنهار، ومياه الصرف الصحي، ووقود الوقود، وما إلى ذلك؛ الأماكن التي تتغير فيها التدفقات بسرعة، مثل نظام إمداد مياه الغلايات، ونظام إمداد الهواء بمطرقة هوائية، وما إلى ذلك؛ عند قياس السوائل، لا يكون ضغط خط الأنابيب مرتفعًا ويكون التدفق كبيرًا، وقد يكون الضغط على الجانب السفلي من الجهاز قريبًا من ضغط البخار المشبع، وهناك خطر حدوث تجويف. على سبيل المثال، يمكن أن يتدفق الأمونيا السائل بحرية من الخزان عالي المستوى، لذلك فهو غير مناسب للتركيب في منفذ التفريغ؛ بالقرب من آلات اللحام الكهربائية والمحركات والمرحلات ذات جهات الاتصال، وما إلى ذلك، توجد أماكن تداخل كهرومغناطيسي خطيرة؛ طول أقسام الأنابيب المستقيمة العلوية والسفلية غير كافٍ بشكل خطير، مثل غرفة محرك السفينة؛ إذا كان نظام إمداد المياه الأوتوماتيكي للغلاية يبدأ ويوقف المضخة بشكل متكرر، فسيؤدي ذلك إلى التأثير على الدافع وإتلاف المستشعر بسرعة؛ عند اختيار الوسائط المسببة للتآكل أو الكاشطة، يجب توخي الحذر والاتصال بالشركة المصنعة للتشاور
التكلفة عند اختيار مقياس تدفق التوربينات
عند اختيار TUF للتطبيقات عالية الدقة، يجب مراعاة العوامل الاقتصادية من جوانب عديدة. تكلفة شراء مقياس تدفق التوربينات ليست سوى جزء من التكلفة. يجب أيضًا مراعاة النفقات التالية: تكلفة المعدات المساعدة للتركيب (مثل المزيلات والمرشحات وما إلى ذلك) أو فروع الالتفافية بما في ذلك الصمامات وما إلى ذلك؛ تكلفة المعايرة، من أجل الحفاظ على الدقة العالية، يجب معايرتها بشكل متكرر، وحتى مجموعة من معدات المعايرة عبر الإنترنت يجب تركيبها في الموقع، والتي تكلف مبلغًا كبيرًا؛ تكلفة الصيانة، والتي تُستخدم لاستبدال الأجزاء المتآكلة من TUF، وهو أمر ضروري للحفاظ على الأداء العالي.
خطوات اختيار مقياس تدفق التوربينات
1) تأكد من نوع السوائل التي ستقيسها؟
2) حدد نوع مقياس تدفق التوربينات. اختر وفقًا للخصائص الفيزيائية للسائل. بالنسبة للغاز والسائل، استخدم مقياس تدفق التوربينات من النوع الغازي ومقياس تدفق التوربينات من النوع السائل على التوالي. لا يمكن استخدامهما بالتبادل. إذا تجاوزت لزوجة السائل 5mPa•s في ظل ظروف العمل، فيجب اختيار نوع عالي اللزوجة. بالنسبة للسوائل المسببة للتآكل الحمضي، استخدم النوع المقاوم للأحماض.
اختر وفقًا للظروف البيئية، واختر الأدوات المناسبة وفقًا لدرجة الحرارة المحيطة والرطوبة، وما إلى ذلك. إذا كان هناك جو قابل للانفجار أو الاشتعال، فيجب اختيار مستشعر مقاوم للانفجار.
وفقًا لطريقة توصيل الأنابيب، يمكن تركيب مستشعر تدفق التوربينات أفقيًا أو رأسيًا. عند التركيب أفقيًا، تشمل طرق توصيل الأنابيب توصيل الحافة، والتوصيل الملولب، والتوصيل بالمشبك. يُستخدم التوصيل بالمشفة للأنابيب متوسطة العيار، ويُستخدم التوصيل الملولب لمقياس تدفق التوربينات صغير الحجم والأنابيب عالية الضغط، والتوصيل بالمشبك مناسب فقط للأنابيب منخفضة الضغط والصغيرة القطر.
3) حدد المواصفات. وفقًا لظروف الاستخدام في الموقع، مثل نطاق التدفق، وقطر الأنبوب، وضغط السائل ودرجة حرارته، وموقع التركيب، وما إلى ذلك، ومتطلبات الأداء، مثل الدقة، والقدرة على التكرار، ووضع العرض، وما إلى ذلك، راجع عينة الاختيار الخاصة بشركة تصنيع مقياس تدفق التوربينات أو دليل التعليمات لاختيار المواصفات والنماذج المحددة. يمكنك الاتصال بشركة Silver Automation Instruments للحصول على مواصفات مقياس تدفق التوربينات. من الممكن أيضًا ألا يتم العثور على مقياس تدفق مناسب ويجب اختيار مقاييس تدفق أخرى.
نظرًا لوجود العديد من أنواع ومواصفات TUF، وخاصة الاختلافات في جودة المنتج بين مختلف مصنعي مقاييس تدفق التوربينات، فمن الضروري جمع أكبر قدر ممكن من المعلومات حول الشركات المصنعة والمعايير ذات الصلة، وإجراء تحقيقات ومقارنات متكررة قبل اتخاذ القرار.
احتياطات التثبيت
مكان التثبيت يجب تركيب مستشعر تدفق التوربين في مكان يسهل صيانته وحيث يكون خط الأنابيب خاليًا من الاهتزاز والتداخل الكهرومغناطيسي القوي والإشعاع الحراري. TUF حساس لتشوه توزيع سرعة التدفق والتدفق الدوراني في خط الأنابيب. يجب تطوير التدفق الداخل إلى المستشعر بالكامل. لذلك، من الضروري تجهيز قسم الأنابيب المستقيمة اللازمة أو منظم التدفق وفقًا لنوع مانع التدفق العلوي للمستشعر 2. إذا كان وضع مانع التدفق العلوي غير واضح، فمن المستحسن عمومًا ألا يقل طول قسم الأنابيب المستقيم العلوي عن 20D وألا يقل طول قسم الأنابيب المستقيمة السفلي عن 5D. إذا كانت مساحة التثبيت لا يمكنها تلبية المتطلبات المذكورة أعلاه، فيمكن تركيب منظم تدفق بين مانع التدفق والمستشعر. عند التثبيت، يجب اتخاذ تدابير لتجنب أشعة الشمس المباشرة والمطر.
اتجاه التدفق تم تصميم جميع أجهزة قياس تدفق التوربينات SILVER لقياس التدفق في اتجاه واحد فقط.
يتم الإشارة إلى الاتجاه بواسطة السهم الموجود على الجسم.
أطوال المسارات المستقيمة المطلوبة لمقياس تدفق التوربينات يمكن أن تؤثر أجهزة تعديل التدفق مثل المرفقين والصمامات والمخفضات على الدقة. انظر الرسم التخطيطي أدناه لتركيب نظام مقياس التدفق النموذجي.
تم تقديم الإرشادات الموصى بها لتعزيز الدقة وتعظيم الأداء. المسافة الموضحة هنا هي الحد الأدنى من المتطلبات؛ قم بمضاعفتها للحصول على أطوال الأنابيب المستقيمة المطلوبة.
المنبع: يجب أن يكون طول الأنبوب المستقيم الأدنى 10 أضعاف القطر الداخلي للأنبوب. على سبيل المثال، مع الأنبوب مقاس 50 مم، يجب أن يكون هناك 500 مم من الأنبوب المستقيم في المنبع مباشرةً. الطول المطلوب للأنبوب المستقيم في المنبع هو 1000 مم.
المصب: يجب أن يكون طول الأنبوب المستقيم الأدنى 5 أضعاف القطر الداخلي للأنبوب على الأقل. على سبيل المثال، مع الأنبوب مقاس 50 مم، يجب أن يكون هناك 250 مم من الأنبوب المستقيم في اتجاه المنبع مباشرةً. الطول المطلوب للأنبوب المستقيم في اتجاه المنبع هو 500 مم.
انظر الرسم البياني أدناه لمتطلبات طول الأنبوب المستقيم عند وجود جهاز تغيير.
المعايير وإجراءات التحقق
باعتبارها واحدة من مقاييس التدفق الرئيسية لتسوية التجارة في قياس الطاقة، تولي مقاييس تدفق التوربينات أهمية كبيرة لصياغة الوثائق القانونية في جميع أنحاء العالم، لأنها تشكل أس