Μετάβαση στο περιεχόμενο

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΡΟΗΣ

Ροόμετρα τουρμπίνας: η παροχή από την ταχύτητα ενός ρότορα

Το ροόμετρο (ή παροχόμετρο) τουρμπίνας έχει έναν ρότορα με πτερύγια στη μέση του σωλήνα, που τον γυρίζει η ίδια η ροή: όσο πιο γρήγορα κινείται το ρευστό, τόσο πιο γρήγορα γυρίζει ο ρότορας. Ένας αισθητήρας στο σώμα του οργάνου μετρά τα πτερύγια καθώς περνούν, και κάθε παλμός αντιστοιχεί σε γνωστό όγκο — άρα η συχνότητα των παλμών δίνει την παροχή και το πλήθος τους τον συνολικό όγκο. Είναι ακριβές, μικρό σε όγκο και ακολουθεί γρήγορα τις αλλαγές της ροής, και ταιριάζει σε καθαρά υγρά χαμηλού ιξώδους —νερό, διαλύτες, ελαφριά καύσιμα— και σε καθαρά αέρια. Δεν ταιριάζει σε παχύρρευστα ή βρόμικα ρευστά, τα έδρανά του φθείρονται με τον χρόνο, και θέλει ευθύ τμήμα ή ευθυγραμμιστή ροής πριν από αυτό. Τα ροόμετρα τουρμπίνας δεν είναι ακόμη στον online κατάλογό μας· για υγρά, τα προμηθεύουμε από τη Flomec.

Ο κατασκευαστής με τον οποίο συνεργαζόμαστε

Πώς λειτουργεί ένα ροόμετρο τουρμπίνας

Στον άξονα του σωλήνα βρίσκεται ένας ρότορας με κεκλιμένα πτερύγια, σαν μικρή προπέλα, που στηρίζεται πριν και μετά από αυτόν και γυρίζει σε έδρανα. Το ρευστό που περνά σπρώχνει τα κεκλιμένα πτερύγια και γυρίζει τον ρότορα, και μέσα στο εύρος του οργάνου ο ρότορας γυρίζει με ταχύτητα ανάλογη της μέσης ταχύτητας της ροής. Η διατομή του οργάνου είναι σταθερή, και η ταχύτητα επί τη διατομή είναι η ογκομετρική παροχή: η ταχύτητα του ρότορα μετρά λοιπόν την παροχή όγκου. Επειδή ο ρότορας είναι ελαφρύς, ακολουθεί γρήγορα τις αλλαγές της ροής.

Οι στροφές μετριούνται έξω από τη ροή. Ένας μαγνητικός αισθητήρας στο σώμα του οργάνου ανιχνεύει κάθε πτερύγιο καθώς περνά: το πτερύγιο αλλάζει το μαγνητικό πεδίο και δημιουργεί έναν παλμό τάσης. Οι παλμοί ανά μονάδα όγκου —ανά λίτρο ή ανά κυβικό μέτρο— είναι ο συντελεστής K του οργάνου, που τον προσδιορίζει ο κατασκευαστής για κάθε όργανο, περνώντας από αυτό γνωστό όγκο. Η συχνότητα των παλμών διαιρεμένη με τον συντελεστή K δίνει την παροχή, και το πλήθος των παλμών διαιρεμένο με τον συντελεστή K τον συνολικό όγκο. Μια ηλεκτρονική μονάδα ένδειξης δείχνει και τα δύο ή τα στέλνει σε PLC ως παλμούς ή ως σήμα 4–20 mA.

Ο συντελεστής K μένει σταθερός μόνο μέσα στο γραμμικό εύρος του οργάνου, που στα υγρά είναι συνήθως περίπου 10:1 ανάμεσα στη μέγιστη και στην ελάχιστη παροχή. Στο κάτω άκρο, η τριβή στα έδρανα και η αντίσταση του ρευστού κρατούν πίσω τον ρότορα, και το όργανο δείχνει λιγότερο· γι’ αυτό κάθε ροόμετρο τουρμπίνας έχει ελάχιστη παροχή. Μετρά και το ιξώδες: όσο πιο παχύρρευστο γίνεται το υγρό, τόσο ο συντελεστής K μετατοπίζεται και το γραμμικό εύρος στενεύει — γι’ αυτό τα ροόμετρα τουρμπίνας φτιάχνονται για υγρά χαμηλού ιξώδους, και ο συντελεστής K που δίνει ο κατασκευαστής ισχύει για συγκεκριμένο ιξώδες.

Με τον ίδιο τρόπο μετριούνται και τα αέρια, με όργανα φτιαγμένα για αέριο: πιο ελαφρύ ρότορα, με πτερύγια σχεδιασμένα για την πολύ μικρότερη πυκνότητα. Τα ροόμετρα τουρμπίνας αερίου χρησιμοποιούνται ευρέως στο φυσικό αέριο. Όπως κάθε ογκομετρικό όργανο σε αέριο, μετρούν τον όγκο στην πίεση και στη θερμοκρασία της γραμμής, γι’ αυτό η μέτρηση ανάγεται σε κανονικές συνθήκες με βάση την πίεση και τη θερμοκρασία — συχνά από έναν διορθωτή όγκου δίπλα στο όργανο.

  • Η ροή του ρευστού
  • Ο ρότορας με τα κεκλιμένα πτερύγια, που τον γυρίζει η ροή — η ταχύτητά του είναι ανάλογη της ταχύτητας της ροής
  • Ο μαγνητικός αισθητήρας στο σώμα του οργάνου, που ανιχνεύει κάθε πτερύγιο καθώς περνά
  • Ένας παλμός για κάθε πτερύγιο που περνά — η συχνότητα των παλμών δίνει την παροχή
  • Ο συντελεστής K, παλμοί ανά λίτρο, σε σχέση με την παροχή: σταθερός σε όλο το γραμμικό εύρος, πέφτει στις πολύ μικρές παροχές

Πού ταιριάζει ένα ροόμετρο τουρμπίνας — και πού όχι

Ιδανικό για

  • Καθαρά υγρά χαμηλού ιξώδους —νερό, απιονισμένο νερό, διαλύτες και ελαφριά καύσιμα όπως το πετρέλαιο κίνησης και η κηροζίνη— όπου είναι ακριβές σε όλο το γραμμικό του εύρος
  • Μη αγώγιμα υγρά, όπως καύσιμα και διαλύτες, που ένα ηλεκτρομαγνητικό ροόμετρο δεν μπορεί να μετρήσει
  • Καθαρά αέρια —φυσικό αέριο, πεπιεσμένο αέρα, άζωτο— με όργανο φτιαγμένο για αέριο
  • Φόρτωση, δοσομέτρηση και μικρές παρτίδες: ο ελαφρύς ρότορας ακολουθεί γρήγορα τη ροή, και με ελεγκτή παρτίδας η μετάγγιση σταματά στην ποσότητα που ορίσατε
  • Εγκαταστάσεις με λίγο χώρο: το όργανο είναι ένα κοντό κομμάτι σωλήνα, και η έξοδος παλμών του πηγαίνει κατευθείαν σε PLC, σε υπολογιστή ροής ή σε ελεγκτή παρτίδας
  • Εφαρμογές όπου μετρά η επαναληψιμότητα, όπως η φόρτωση καυσίμων και οι πάγκοι δοκιμών: ένα καλά συντηρημένο ροόμετρο τουρμπίνας επαναλαμβάνει την ένδειξή του με πολύ μικρή απόκλιση

Σκεφτείτε το ξανά όταν

  • Το υγρό είναι παχύρρευστο —βαριά λάδια, ρητίνες, σιρόπια: ο συντελεστής K μετατοπίζεται με το ιξώδες και το κάτω άκρο του εύρους χάνεται — εκεί ταιριάζει καλύτερα ένα ροόμετρο θετικής εκτόπισης ή ένα Coriolis
  • Το ρευστό μεταφέρει στερεά, ίνες ή λειαντικά υλικά: φθείρουν τα πτερύγια και τα έδρανα ή μπλοκάρουν τον ρότορα — το φίλτρο είναι απαραίτητο, και για τους πολφούς χρειάζεται άλλο όργανο, όπως ένα ηλεκτρομαγνητικό
  • Το ρευστό είναι ατμός: τα ροόμετρα τουρμπίνας δεν χρησιμοποιούνται στον ατμό — η συνήθης επιλογή εκεί είναι τα ροόμετρα vortex ή διαφορικής πίεσης
  • Δεν υπάρχει χώρος ούτε για ευθύ τμήμα ούτε για ευθυγραμμιστή ροής: ο στροβιλισμός μετά από μια καμπύλη ή μια βάνα επιταχύνει ή φρενάρει τον ρότορα, και η ένδειξη μετατοπίζεται
  • Η παροχή πέφτει συχνά κάτω από την ελάχιστη του οργάνου: στο κάτω άκρο τα έδρανα κρατούν πίσω τον ρότορα και το όργανο δείχνει λιγότερο
  • Η ροή είναι παλμική, όπως μετά από μια παλινδρομική αντλία, ή το υγρό μπορεί να παρασύρει αέρα, όπως όταν αδειάζει μια δεξαμενή: ο ρότορας επιταχύνει πιο γρήγορα απ’ ό,τι επιβραδύνει, και ο αέρας τον γυρίζει σαν να ήταν υγρό — και στις δύο περιπτώσεις το όργανο δείχνει περισσότερο

Σύγκριση με τις άλλες τεχνολογίες

Τυπική ακρίβεια κάθε τεχνολογίας μέτρησης ροής, ± % της μέτρησης, σε λογαριθμική κλίμακα. Όσο πιο αριστερά, τόσο ακριβέστερη. Τονισμένη είναι η τεχνολογία αυτού του άρθρου.
  • Coriolis±0,1–0,2 %
  • Ηλεκτρομαγνητικά±0,2–0,5 %
  • Υπέρηχοι±0,5–2 %
  • Διαφορική πίεση±0,5–2 %
  • Μεταβλητή διατομή±1,6–4 % *
  • Vortex±0,75–2 %
  • Θερμική μέτρηση μάζας±1–3 %
  • Θετική εκτόπιση±0,2–0,5 %
  • Τουρμπίνα (η τεχνολογία αυτού του άρθρου)±0,5–1 %

Τυπικά εύρη για υγρά (θερμική μέτρηση μάζας: αέρια), ± % της μέτρησης· για μεταβλητή διατομή, η κλάση ακρίβειας (*). Η ακρίβεια ενός συγκεκριμένου οργάνου εξαρτάται από το μοντέλο, το μέγεθος και την εγκατάσταση — την επιβεβαιώνουμε για τη δική σας εφαρμογή.

 Όλες οι τεχνολογίες

Εγκατάσταση ροομέτρου τουρμπίνας

Ένα ροόμετρο τουρμπίνας μετρά την ταχύτητα της ροής, άρα η ροή που φτάνει σε αυτό πρέπει να είναι ευθεία και χωρίς στροβιλισμό. Ο πίνακάς μας δίνει ως τυπικό εύρος 10 έως 20 διαμέτρους ευθύ σωλήνα πριν από το όργανο και 5 μετά από αυτό· όπου δεν υπάρχει χώρος, ένας ευθυγραμμιστής ροής πριν από το όργανο αφαιρεί τον στροβιλισμό και επιτρέπει μικρότερο ευθύ τμήμα. Χρειάζεται επίσης καθαρό ρευστό: φίλτρο πριν από το όργανο, με το πλέγμα που ορίζει ο κατασκευαστής. Τα περισσότερα ροόμετρα τουρμπίνας τοποθετούνται σε οριζόντια γραμμή — αν επιτρέπεται άλλη θέση, το λένε οι οδηγίες του κατασκευαστή.

Στα υγρά, το όργανο πρέπει να μένει γεμάτο: μπαίνει εκεί όπου δεν μπορεί να αδειάσει —όχι σε ψηλό σημείο της γραμμής— και οι βαλβίδες ρύθμισης μπαίνουν μετά από αυτό, όχι πριν, ώστε να δουλεύει με αντίθλιψη, που εμποδίζει επίσης το υγρό να βράσει ή να πάθει σπηλαίωση στον ρότορα. Όπου μπορεί να μπει αέρας στη γραμμή, πριν από το όργανο μπαίνει διάταξη απαέρωσης. Βάνες απομόνωσης πριν και μετά από αυτό, και παράκαμψη (bypass) όπου η ροή δεν πρέπει να σταματήσει, επιτρέπουν να βγαίνει για συντήρηση. Στη συνέχεια:

Ευθύ τμήμα πριν και μετάΜια καμπύλη, μια βάνα ή μια αντλία πριν από το όργανο αφήνουν στροβιλισμό στη ροή, που γυρίζει τον ρότορα πιο γρήγορα ή πιο αργά απ’ ό,τι η ίδια η ροή. Τυπικά 10 έως 20 διάμετροι ευθύ σωλήνα πριν από το όργανο και 5 μετά από αυτό, με τη βαλβίδα ρύθμισης πιο κάτω — τα ακριβή μήκη τα δίνουν οι οδηγίες του κατασκευαστή.
Ή ευθυγραμμιστής ροήςΌπου δεν χωρά όλο το ευθύ τμήμα, ένας ευθυγραμμιστής ροής —μια δέσμη από σωληνάκια ή πτερύγια κατά μήκος του σωλήνα— μπαίνει ανάμεσα στην καμπύλη και στο όργανο. Αφαιρεί τον στροβιλισμό από τη ροή, ώστε το ευθύ τμήμα πριν από το όργανο να μπορεί να είναι μικρότερο· πόσο μικρότερο, το λένε οι οδηγίες του κατασκευαστή ή το πρότυπο που ισχύει.
Φίλτρο πριν από το όργανοΤα στερεά σωματίδια φθείρουν τα πτερύγια και τα έδρανα ή μπλοκάρουν τον ρότορα, γι’ αυτό πριν από το όργανο μπαίνει φίλτρο —εδώ φίλτρο τύπου Y— με το πλέγμα που ορίζει ο κατασκευαστής. Τα σωματίδια μαζεύονται στο σκέλος του, και το φίλτρο πρέπει να καθαρίζεται ανά διαστήματα.
Υγρά: γεμάτος σωλήναςΟ αέρας γυρίζει τον ρότορα σαν να ήταν υγρό, άρα το όργανο δείχνει περισσότερο, και ένας θύλακας αέρα που περνά ορμητικά μπορεί να γυρίσει τον ρότορα πάνω από τη μέγιστη ταχύτητά του. Τοποθετήστε το όργανο σε χαμηλό τμήμα που μένει γεμάτο, με τη βαλβίδα ρύθμισης μετά από αυτό — όχι σε ψηλό σημείο της γραμμής, όπου μαζεύεται αέρας.
  • Ξεπλύνετε τις νέες σωληνώσεις πριν μπει το όργανο —με ένα ευθύ κομμάτι σωλήνα στη θέση του— ώστε σκωρίες συγκόλλησης και άλλα υπολείμματα να μη χτυπήσουν τον ρότορα.
  • Στην εκκίνηση, γεμίστε αργά τη γραμμή υγρού και βγάλτε τον αέρα, και ανεβάστε αργά την πίεση σε γραμμή αερίου: ρευστό που ορμά σε άδεια γραμμή μπορεί να γυρίσει τον ρότορα πολύ πάνω από τη μέγιστη ταχύτητά του και να καταστρέψει τα έδρανα.
  • Διαστασιολογήστε το όργανο με βάση το εύρος παροχής, όχι τη διάμετρο του σωλήνα, και κρατήστε την παροχή μέσα στο γραμμικό του εύρος: κάτω από την ελάχιστη παροχή το όργανο δείχνει λιγότερο, και η λειτουργία πάνω από τη μέγιστη φθείρει γρήγορα τα έδρανα.
  • Κεντράρετε τα παρεμβύσματα ώστε να μην προεξέχουν μέσα στον σωλήνα, τοποθετήστε το όργανο με τη φορά ροής που δείχνει το σώμα του, και —όπου ο όγκος τιμολογείται— ελέγχετέ το σε τακτά διαστήματα με γνωστό όγκο, γιατί τα έδρανα φθείρονται με τον χρόνο.

Ροόμετρα τουρμπίνας ανά κλάδο

Πετρέλαιο & Φυσικό ΑέριοΕλαφριά καύσιμα σε σταθμούς φόρτωσης, αποθήκες και σημεία ανεφοδιασμού, μεταγγίσεις ανάμεσα σε δεξαμενές, και φυσικό αέριο με ροόμετρα τουρμπίνας αερίου — όπου συχνά ο όγκος είναι αυτό που τιμολογείται.Νερό & ΛύματαΚαθαρό νερό: παροχή σε δίκτυα και σε μεγάλους καταναλωτές, άρδευση και επεξεργασμένο νερό — όχι ακατέργαστα λύματα, που τα στερεά τους θα κατέστρεφαν τον ρότορα.ΧημικάΔιαλύτες και άλλα καθαρά χημικά χαμηλού ιξώδους, που δοσομετρούνται σε παρτίδες και αναμικτήρες — με τα υλικά του ρότορα και των εδράνων επιλεγμένα για το υγρό.Ενέργεια & ΙσχύςΠετρέλαιο προς γεννήτριες, αέριο καύσιμο προς καυστήρες, και καθαρό νερό ψύξης και διεργασίας — με εξόδους παλμών που πηγαίνουν κατευθείαν στο σύστημα ελέγχου της μονάδας.ΝαυτιλίαΝαυτιλιακό πετρέλαιο (MGO) και άλλα ελαφριά καύσιμα προς κύριες και βοηθητικές μηχανές και γεννήτριες, και γλυκό νερό στο πλοίο — όχι μαζούτ, που είναι πολύ παχύρρευστο.

Ροόμετρα τουρμπίνας από τη Flomec

Τα ροόμετρα τουρμπίνας δεν είναι ακόμη στον online κατάλογό μας. Για υγρά, τα προμηθεύουμε από τη Flomec, μάρκα της Great Plains Industries, που κατασκευάζει παροχόμετρα τουρμπίνας —καθώς και οβάλ γραναζιών και ηλεκτρομαγνητικά— για καύσιμα, λάδια, χημικά και νερό, από φορητή μετάγγιση έως σταθερές εγκαταστάσεις. Πείτε μας την εφαρμογή: το ρευστό και το ιξώδες του, το εύρος παροχής, την πίεση και τη θερμοκρασία, τη διάμετρο του σωλήνα, και αν χρειάζεστε τοπική ένδειξη, παλμούς ή σήμα 4–20 mA — και οι μηχανικοί μας θα σας προτείνουν το κατάλληλο όργανο, με τιμή και χρόνο παράδοσης.

FlomecFlomecΠαροχόμετρα για καύσιμα, χημικά και νερό Μάθετε περισσότερα

Ροόμετρα τουρμπίνας: συχνές ερωτήσεις

Ρωτήστε για μέτρηση παροχής με τουρμπίνα

Πείτε μας το ρευστό —υγρό ή αέριο— και το ιξώδες του στη θερμοκρασία λειτουργίας, το εύρος παροχής, την πίεση και τη θερμοκρασία, τη διάμετρο του σωλήνα, και αν χρειάζεστε τοπική ένδειξη, παλμούς ή σήμα 4–20 mA — και οι μηχανικοί μας θα σας προτείνουν το κατάλληλο όργανο, με τιμή και χρόνο παράδοσης.