Vortex Akış Ölçer Teknolojisine Giriş

Vortex akış ölçerler, akış yoluna yerleştirilen bir blöf gövdeden yayılan girdapları tespit ederek sıvıların, gazların ve buharın akış hızını ölçmek için tasarlanmış çok yönlü cihazlardır. Bu cihazlar, blöf gövdenin her iki tarafında, akış hızına orantılı bir frekansta dönüşümlü olarak girdapların üretildiği von Kármán etkisini kullanır. Bu frekans, sensörler tarafından algılanır ve kontrol sistemleriyle entegrasyon için 4–20 mA veya dijital protokoller (HART, PROFIBUS) gibi standartlaştırılmış çıkış sinyallerine dönüştürülür. Vortex akış ölçerler, geniş uygulama alanları, yüksek güvenilirlikleri ve minimum bakım gereksinimleriyle karakterize edilir ve kimyasal işleme, enerji üretimi, petrol ve gaz ve su arıtma dahil olmak üzere çeşitli endüstriler için uygundur. Sağlam tasarımları, hareketli parça olmaması ve belirli koşullar altında akışkan özelliklerindeki değişikliklere karşı bağışıklıkları, endüstriyel akış ölçüm uygulamalarında popülerliklerine katkıda bulunur.

Çalışma İlkeleri ve Algılama Mekanizmaları

Vortex akış ölçerlerin operasyonel temeli, von Kármán girdap sokağı fenomeninde yatmaktadır. Akışkan bir blöf gövdeden (aynı zamanda bir engel çubuğu olarak da adlandırılır) geçtiğinde, aşağı yönde dönüşümlü girdaplar üretir. Girdap dökülme frekansı (f), doğrudan akışkan hızı (v) ile orantılıdır ve blöf gövdenin genişliği (d) ile ters orantılıdır, denklemde açıklandığı gibi:

f=St×dv​

burada St, geniş bir Reynolds sayısı aralığında sabit kalan boyutsuz bir sabit olan Strouhal sayısını temsil eder. Ölçüm cihazına gömülü piezoelektrik veya kapasitif sensörler, girdap dökülmesinin neden olduğu basınç dalgalanmalarını algılar ve bunları elektriksel sinyallere dönüştürür. Hilbert-Huang Dönüşümü (HHT) tabanlı algoritmalar dahil olmak üzere gelişmiş sinyal işleme teknikleri, frekans tahmin doğruluğunu artırır ve boru hattı titreşimine ve akışkan türbülans girişimine karşı direnci iyileştirir. Modern vortex akış ölçerler, gerçek zamanlı sinyal koşullandırması, sıcaklık telafisi ve kendi kendine teşhis yetenekleri için dijital sinyal işlemcileri (DSP) içerir.

Temel Teknik Özellikler ve Performans Karakteristikleri

Vortex akış ölçerler, belirli uygulamalar için uygunluklarını belirleyen çeşitli temel performans parametreleri sergiler. Ölçüm doğruluğu tipik olarak sıvılar için okumanın %±0,5'i–±1'ine ve referans koşullarında gazlar ve buhar için %±1'i–±1,5'ine ulaşır. Menzil (dönüşüm oranı) genellikle 10:1 ila 20:1 arasında değişir ve bazı modeller 25:1'e kadar ulaşarak değişen akış hızlarında etkili ölçüm sağlar. Bu cihazlar, modele ve yapı malzemelerine bağlı olarak geniş sıcaklık aralıklarında (örneğin, -200°C ila +400°C) ve 420 bar'a kadar basınç değerlerinde çalışır. Vortex ölçerler tarafından üretilen basınç kaybı genellikle diferansiyel basınç cihazlarından daha düşüktür, ancak manyetik veya ultrasonik akış ölçerlerden daha yüksektir. Modern üniteler, endüstriyel otomasyon sistemleriyle sorunsuz entegrasyon sağlayan analog 4–20 mA, darbe ve HART, PROFIBUS, FOUNDATION Fieldbus veya Ethernet-APL aracılığıyla dijital iletişim dahil olmak üzere çoklu çıkış seçeneklerine sahiptir.

Endüstriler Arasında Uygulama Senaryoları

Vortex akış ölçerler, çok sayıda endüstriyel sektörde kritik işlevler görür. Kimyasal işlemede, ham madde besleme akışlarını, reaktör girişlerini ve bitmiş ürün transferlerini ölçerler ve tamamen kaynaklı paslanmaz çelik yapılar aşındırıcı ortamları işler. Enerji üretim tesisleri, yüksek sıcaklıklara ve basınçlara dayanma yetenekleri güvenilir çalışmayı sağlayan kazan sistemlerinde ve besleme suyu kontrolünde buhar akış ölçümü için bu ölçerleri kullanır. Petrol ve gaz endüstrisi, uzak konumlarda minimum bakım gereksinimlerinden yararlanarak yakıt gazı izleme, üretilen su ölçümü ve alev gazı muhasebesi için vortex ölçerleri kullanır. HVAC uygulamaları, enerji yönetim sistemleri için soğutulmuş ve sıcak su akış ölçümünü içerir. Ek olarak, vortex ölçerler, imalat tesislerinde basınçlı hava ve endüstriyel gaz akışlarını etkili bir şekilde izleyerek, proses optimizasyonu ve maliyet tahsisi için doğru veriler sağlar.

Kurulum Kılavuzları ve En İyi Uygulamalar

Uygun kurulum, optimum vortex akış ölçer performansı için kritiktir. Yukarı ve aşağı yönlü düz boru gereksinimleri, dirsekler, vanalar veya pompalar tarafından oluşturulan akış bozukluklarına bağlı olarak tipik olarak 10 ila 30 boru çapı arasında değişir. Ölçüm cihazı, yatay kurulumlarda hava ceplerinden kaçınmaya özel dikkat göstererek, sıvı uygulamaları için tam bir boru koşulunu korumak üzere yönlendirilmelidir. Buhar ve gaz ölçümü için, kurulumlar yoğuşma birikimini önlemek için dikey borularda aşağı doğru akışı önceliklendirmelidir. Düşük iletkenlikli akışkanları ölçerken, elektrostatik yükleri dağıtmak için topraklama halkaları veya topraklama elektrotları önerilir. Boru hattı hizasızlığı, ölçüm hatalarından kaçınmak için en aza indirilmelidir ve ölçüm cihazı gövdesi üzerindeki mekanik stresi önlemek için destek sağlanmalıdır. İzolasyon vanaları ve baypas boru hatları, proses kesintisi olmadan bakımı kolaylaştırırken, uygun sızdırmazlık ve kablo girişleri, alan sınıflandırmasına karşılık gelen çevresel koruma sağlar.

Endüstriyel Uygulamalarda Avantajlar ve Sınırlamalar

Vortex akış ölçerler, hareketli parça olmaması nedeniyle minimum bakım, akışkan türleri arasında geniş uygulama alanı ve hacimsel akışı ölçerken yoğunluk, basınç veya sıcaklık değişikliklerinden etkilenmeyen kararlılık gibi önemli avantajlar sunar. Basit yapıları, yüksek güvenilirlik ve uzun hizmet ömrü sağlar ve modern dijital iletişim yetenekleri gelişmiş teşhis ve uzaktan yapılandırma sağlar. Ancak, bu ölçerler, girdap dökülmesini korumak için minimum akış hızları gerektirir (sıvılar için tipik olarak 0,3–0,5 m/s, gazlar için 3–5 m/s), bu da çok düşük akış hızlarında etkinliklerini sınırlar. Ayrıca, önemli boru titreşiminin olduğu veya akışkanın blöf gövdeyi kaplayabilecek aşırı partiküller içerdiği uygulamalarda ölçüm hatalarına karşı hassastırlar. Uygun ölçüm cihazı seçimi ve uygulama başarısı için bu kısıtlamaları anlamak esastır.

Gelecekteki Gelişmeler ve Teknoloji Trendleri

Vortex akış ölçer teknolojisi, ortaya çıkan çeşitli önemli trendlerle birlikte gelişmeye devam ediyor. Gelişmiş dijital sinyal işleme teknikleri, sinyal-gürültü oranını iyileştirerek, kullanılabilir menzili ve titreşim bağışıklığını genişletir. Çok parametreli yetenekler artık kütle akış hesaplaması ve enerji izleme için entegre sıcaklık ve basınç ölçümünü içerir. İletişim, Endüstriyel Nesnelerin İnterneti (IIoT) mimarileriyle daha kolay entegrasyon için Ethernet-APL ve kablosuz protokollere doğru ilerliyor. Teşhisler, tahmin edici bakım stratejilerini destekleyen ıslak buhar algılama yeteneklerini ve gerçek zamanlı performans izlemeyi içerecek şekilde ilerledi. Üreticiler ayrıca, petrol ve gaz üretimi için yüksek basınçlı versiyonlar ve ilaç ve gıda endüstrileri için hijyenik modeller dahil olmak üzere zorlu uygulamalar için özel tasarımlar geliştiriyor.

-Endress+Hauser

-ALLEN BRADLEY 

-YOKOGAWA 

-MTL

-P+F

-Daha fazla ürün