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Explicación del medidor de flujo de turbina | Operación y calibración

Explicación del medidor de flujo de turbina | Operación y calibración

了解一種非常常見的流量測量設備,稱為渦輪流量計。

在本文中,我們將討論一種非常常見的流量測量設備,稱為渦輪流量計。

本次我們討論此類流量計,渦輪流量計有一個或兩個主要部分。 有些人會告訴您,渦輪流量計只有一個部分:機械部件。

其他人將渦輪流量計稱為具有 2 個部分:機械部件和電氣部件。

在本文中,我們將渦輪流量計視為兩部分零件設備。

好吧……我們開始討論吧。

渦輪流量計如何工作?

首先,讓我們談談渦輪流量計的工作原理。

渦輪流量計直接插入流體中的管道中。

渦輪流量計的機械部分有一個渦輪轉子,放置在流動的水流路徑中。

渦輪流量計唯一的運動部件是機械轉子。轉子的轉速取決於流速。轉子葉片通常由不銹鋼製成。

當轉子旋轉時,每個轉子葉片通過一個葉片拾取點將產生一個渦電流脈衝。

根據轉子葉片本身和葉片拾取單元的特性,以不同的方式產生渦電流脈衝。

tubineflowmeter tech 01
渦輪流量計原理-FRV流量計

渦電流磁性感測器

在大多數渦輪流量計中,磁鐵安裝在葉片上,並使用磁性渦電流拾取感測器來產生脈衝。

流速越高,轉子轉動得越快,脈衝數也就越多。

Magnetic Turbine Flow Meters technolgoy 02
渦輪葉片原理-FRV流量計

所產生脈衝的形狀和電壓電平完全取決於所使用的渦電流拾取單元感測器的類型。

1) 電子渦電流拾音器感測裝置可以是一個簡單的 2 線直流磁性渦電流拾音器,產生 AC 型輸出。

2 wire passive magnetic pickup sensor technology 03
2線式渦輪感測器裝置-輸出波形

2) 渦電流拾取感測裝置可以是 3 線交流裝置,例如霍爾效應傳感器,可產生更清潔和更均勻的方波脈衝。

3 wire active device Hall Effect sensor technology 04
3線式渦輪感測器裝置-輸出波形

體積流量才是流量單位

正如我們之前所說,渦輪轉子將根據流體流速以不同的速度轉動。

流體速度是物質粒子每單位時間行進距離的量度。典型的速度單位是英尺/秒或米/秒。

流體速度在渦輪流量計的運行中起著非常重要的作用,但在大多數應用中,渦輪流量計用於測量體積流量。

Fluid Velocity technology 06
體積流量單位-流速x時間

體積流量是指單位時間內通過某一點的流體體積。

如果您可以計算在一分鐘內流過某個點的液體加侖數,您將能夠說明體積流量。

體積流量以單位表示,例如:

– 每分鐘加侖數 (GPM)
– 立方米每秒 (m³/s)
– 立方英尺每秒 (ft³/s)

Volumetric Flowrate technology 07

K係數

好的……所以現在我們已經回顧了流體速度和體積流量,讓我們來談談如何使用渦輪流量計來測量體積流量。

當您購買渦輪流量計時,它應該帶有標籤或校准證書,聲明其 K 係數。

這個 K 係數是每個渦輪流量計獨有的,由製造商確定。

如前所述,渦輪流量計將產生脈衝,脈衝率取決於流體速度。

獨特的 K-係數聲明了通過它的每個產品單元將產生的脈衝數。

K 係數將以產生的脈衝數表示,例如每加侖 150 個脈衝。

The K Factor technology 08
K係數原理

流量計頻率計算

假設我們正在使用渦輪流量計來測量以加侖/分鐘 (GPM) 為單位的流量。

該渦輪流量計的 K 係數為每加侖 3 個脈衝。

回想一下,頻率測量的單位是赫茲(HZ)。 1 赫茲等於每秒 1 個週期。

考慮到這一點,我們說渦輪流量計每秒產生一個脈衝頻率,我們用赫茲(HZ)表示。

如果我們有一個每加侖 3 個脈衝的 K 係數,那麼在 200 加侖每分鐘 (GPM) 的體積流量下的輸出頻率是 10 赫茲或每秒 10 個脈衝。

如果您想知道我們從哪裡得出這些值,製造商一般會校正後提供一個非常方便的 K 係數對照流量來供您使用。

Flow Meter frequency technology 09
頻率計算原理-渦輪流量計

我們可以將渦輪流量計連接到 PLC 頻率輸入卡。 輸入頻率現在代表體積流量。

如果我們PLC程序正在執行迴路校準,我們可以使用具有可變頻率輸出的校準器來模擬渦輪流量計。

Turbine Flow Meter Calibration technology 10
渦輪流量計脈衝輸出與PLC頻率溝通技術

典型的現場PLC控制迴路

這是渦輪體積流量測量迴路的示例。

一個 2 線直流渦電流拾取單元產生類似 AC 的脈衝,這些脈沖在發送到高速計數器 PLC 輸入模塊之前由放大器調節。

Typical Field Control Loop technology 11
渦輪感測器輸出與PLC脈衝模組接線

渦輪流量計的安裝

典型安裝需要直管上游 10 倍數管徑和下游 5 倍數管徑。

Flow meter installation tips technology 12
流量計前後距離設計

渦輪流量計只能在清潔的潤滑液中使用,因為懸浮顆粒很容易損壞設備。

渦輪轉子必須位於流動的精確中心,渦輪轉子層流精度至關重要,通常需要矯直葉片。

Turbine Flow Meter straightening vanes technology 13
渦輪流量計-機械葉片設計
使用渦輪流量計的缺點

儘管它們是當今使用的最精確的體積流量計之一,但它們確實有一些缺點。

1) K 係數在整個流量測量範圍內並不總是一致的。 渦輪流量計在非常低的流速下不准確。

Disadvantages of Volumetric Flow Meters technology 14
精度曲線-渦輪流量計

2) 粘度是一個問題,因為較稠或較稀的流體會改變轉子速度並影響儀表的校準。

請記住,渦輪流量計 K 係數是在工廠使用一組特定參數確定的。

How does viscosity affect flow rate technology 15
黏度影響-渦輪流量計

3) 不建議將它們用於蒸汽。 與其他機械設備一樣,轉子軸承也會磨損。

渦輪流量計在哪裡使用?

渦輪流量計應用於哪些行業?考慮到它們的受歡迎程度,一個更好的問題可能是渦輪流量計沒有使用哪些行業?

您會在石油和天然氣中找到渦輪流量計,包括水力壓裂、水和廢水、化學、電力、食品和飲料、航空航天、製藥以及紙漿和造紙。

Turbine Flow Meters are used in What industries technology 17
應用產業-渦輪流量計
Logotipo del medidor de flujo de turbina FRV
渦輪流量計-FRV系列