ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΡΟΗΣ
Ροόμετρα vortex: ατμός, αέρια και υγρά, χωρίς κινούμενα μέρη
Το ροόμετρο (ή παροχόμετρο) vortex έχει μέσα στον σωλήνα ένα εμπόδιο, που τον διασχίζει από τοίχωμα σε τοίχωμα. Καθώς το ρευστό περνά δίπλα του, πίσω από το εμπόδιο σχηματίζονται δίνες, εναλλάξ από τη μία και από την άλλη πλευρά, και ο ρυθμός με τον οποίο σχηματίζονται είναι ανάλογος της ταχύτητας ροής. Ένας αισθητήρας τις μετρά, και το όργανο μετατρέπει αυτή τη συχνότητα σε παροχή. Χωρίς κινούμενα μέρη και με στιβαρή κατασκευή, είναι από τις πιο συνηθισμένες επιλογές για τον ατμό, ενώ μετρά και αέρια και λεπτόρρευστα υγρά. Τα ροόμετρα vortex δεν είναι ακόμη στον online κατάλογό μας· τα προμηθεύουμε από την Krohne, στη γκάμα της οποίας ανήκει η σειρά vortex OPTISWIRL.
Πώς λειτουργεί ένα ροόμετρο vortex
Όταν ένα εμπόδιο βρεθεί μέσα σε ροή, το ρευστό δεν μπορεί να ακολουθήσει το σχήμα του: αποκολλάται στις ακμές του και τυλίγεται σε δίνες, που ξεκολλούν εναλλάξ από τη μία και από την άλλη πλευρά και απομακρύνονται προς τα κατάντη σε δύο σειρές, η μία μετατοπισμένη ως προς την άλλη. Είναι το ίδιο φαινόμενο που κάνει μια σημαία να κυματίζει στον άνεμο. Στο όργανο, το εμπόδιο —το σώμα αποκόλλησης— διασχίζει τον σωλήνα από τοίχωμα σε τοίχωμα και έχει κοφτερές ακμές, ώστε οι δίνες να ξεκολλούν πάντα από τα ίδια σημεία.
Σε ένα μεγάλο εύρος παροχών, ο αριθμός των δινών ανά δευτερόλεπτο —η συχνότητα αποκόλλησης— είναι ανάλογος της ταχύτητας ροής: διπλάσια ταχύτητα, διπλάσια συχνότητα. Κάθε δίνη προκαλεί έναν μικρό παλμό πίεσης, τον οποίο πιάνει ένας αισθητήρας ακριβώς πίσω από το εμπόδιο ή ενσωματωμένος σε αυτό· ο μετατροπέας μετρά τους παλμούς και, από τη γνωστή διατομή του σωλήνα, υπολογίζει την παροχή όγκου. Χωρίς ροή δεν υπάρχουν δίνες ούτε παλμοί, άρα δεν υπάρχει και μηδέν που να μετατοπίζεται με τον χρόνο.
Το όργανο μετρά την πραγματική παροχή όγκου στις συνθήκες λειτουργίας, και στα υγρά αυτό συνήθως αρκεί. Στον ατμό και στα αέρια όμως η πυκνότητα αλλάζει με την πίεση και τη θερμοκρασία· για να δώσει παροχή μάζας —ή όγκο αερίου σε κανονικές συνθήκες— το όργανο χρειάζεται και την πίεση και τη θερμοκρασία, από χωριστά όργανα ή, σε ορισμένα μοντέλα, από αισθητήρες ενσωματωμένους στο ίδιο το ροόμετρο. Στον κορεσμένο ατμό αρκεί το ένα από τα δύο, γιατί το ένα ορίζει το άλλο.
Η μέθοδος έχει ένα κάτω όριο: κάτω από μια ελάχιστη ταχύτητα οι δίνες παύουν να σχηματίζονται κανονικά, και το όργανο μηδενίζει την ένδειξη. Το όριο αυτό είναι υψηλότερο στα αέρια και στον ατμό απ’ ό,τι στα υγρά, και υψηλότερο στα παχύρρευστα υγρά. Από αυτό εξαρτάται το εύρος μέτρησης του οργάνου —τυπικά από 10:1 έως 20:1, ανάλογα με το ρευστό και τη διάμετρο— και γι’ αυτό ένα ροόμετρο vortex συχνά επιλέγεται μία διάμετρο μικρότερο από τη σωλήνωση: για να μένει η ταχύτητα αρκετά υψηλή στις μικρές παροχές.
- Η ροή: υγρό, αέριο ή ατμός
- Το σώμα αποκόλλησης κατά πλάτος του σωλήνα, με κοφτερές ακμές
- Οι δίνες που ξεκολλούν εναλλάξ από τις δύο πλευρές του εμποδίου (πορτοκαλί)
- Ο αισθητήρας ακριβώς πίσω από το εμπόδιο, που πιάνει τον παλμό πίεσης κάθε δίνης
- Το σήμα του αισθητήρα: ένας παλμός ανά δίνη
- Η συχνότητα των δινών αυξάνεται ανάλογα με την ταχύτητα: διπλάσια ταχύτητα, διπλάσια συχνότητα
Πού ταιριάζει ένα ροόμετρο vortex — και πού όχι
Ιδανικό για
- Κορεσμένο και υπέρθερμο ατμό, από το λεβητοστάσιο ως το δίκτυο ατμού και τους καταναλωτές: από τις πιο συνηθισμένες τεχνολογίες για τον ατμό, με αντιστάθμιση πίεσης και θερμοκρασίας για παροχή μάζας και ενέργεια
- Αέρια όπως ο πεπιεσμένος αέρας, το άζωτο, το φυσικό αέριο και άλλα αέρια διεργασίας, σε μεσαίες και μεγάλες διαμέτρους
- Καθαρά, λεπτόρρευστα υγρά —νερό, απιονισμένο νερό και νερό τροφοδοσίας λεβήτων, συμπύκνωμα, διαλύτες, ελαφριά καύσιμα— ακόμη και υγρά που δεν είναι αγώγιμα, όπου ένα ηλεκτρομαγνητικό ροόμετρο δεν μπορεί να μετρήσει
- Υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις, όπου το στιβαρό σώμα χωρίς κινούμενα μέρη αντέχει καλά — τα ακριβή όρια εξαρτώνται από το μοντέλο
- Λίγη συντήρηση και σταθερή ένδειξη: τίποτα δεν φθείρεται, και αφού χωρίς δίνες δεν υπάρχει σήμα ροής, δεν υπάρχει μηδέν που να μετατοπίζεται
- Μέτρια πτώση πίεσης: στις περισσότερες περιπτώσεις μικρότερη από ενός διαφράγματος, αλλά μεγαλύτερη από ενός ηλεκτρομαγνητικού ή ενός ροομέτρου υπερήχων
Σκεφτείτε το ξανά όταν
- Η παροχή είναι πολύ μικρή ή αλλάζει σε πολύ μεγάλο εύρος: κάτω από την ελάχιστη ταχύτητα το όργανο δείχνει μηδέν — έτσι, στην εκκίνηση, τη νύχτα ή σε γραμμή διαστασιολογημένη για μελλοντική επέκταση, οι μικρές παροχές μπορεί απλώς να μη μετρηθούν
- Το υγρό είναι παχύρρευστο, όπως το βαρύ πετρέλαιο: οι δίνες σχηματίζονται μόνο σε μεγαλύτερες ταχύτητες και το εύρος μέτρησης στενεύει — ένα ροόμετρο θετικής εκτόπισης ή Coriolis είναι συνήθως καλύτερη επιλογή
- Η σωλήνωση έχει έντονους κραδασμούς, π.χ. δίπλα σε αντλίες, συμπιεστές ή βαλβίδες ρύθμισης: ο αισθητήρας μπορεί να εκλάβει τους κραδασμούς ως δίνες, ιδίως στις μικρές παροχές — οι σύγχρονοι αισθητήρες φιλτράρουν μεγάλο μέρος τους, αλλά ένα ήσυχο σημείο εξακολουθεί να μετρά
- Η ροή είναι παλμική, όπως μετά από εμβολοφόρα αντλία ή συμπιεστή, ή διφασική —υγρός ατμός με σταγονίδια νερού, υγρό με φυσαλίδες αερίου, αέριο που παρασύρει υγρό: οι δίνες γίνονται ακανόνιστες και η ένδειξη αναξιόπιστη
- Το ρευστό είναι βρόμικο ή κολλώδες, ή μεταφέρει ίνες ή στερεά: οι επικαθίσεις στο εμπόδιο αλλάζουν το σχήμα του και τη μέτρηση — για πολφούς, η συνήθης επιλογή είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό ροόμετρο
- Δεν υπάρχει χώρος για ευθύ τμήμα: το ροόμετρο vortex θέλει από τα μεγαλύτερα —τυπικά 15–20 D πριν από αυτό και 5 D μετά— εκτός αν μπει ευθυγραμμιστής ροής
Σύγκριση με τις άλλες τεχνολογίες
- 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 (η τεχνολογία αυτού του άρθρου)±0,75–2 %
- Θερμική μέτρηση μάζας±1–3 %
- Θετική εκτόπιση±0,2–0,5 %
- Τουρμπίνα±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.
Εγκατάσταση ροομέτρου vortex
Ένα ροόμετρο vortex θέλει στο εμπόδιο πλήρως ανεπτυγμένη, αδιατάρακτη ροή — περισσότερο από τις περισσότερες τεχνολογίες. Τυπικά αυτό σημαίνει 15–20 D ευθύ τμήμα σωλήνωσης πριν από το όργανο και 5 D μετά (D = ονομαστική διάμετρος)· μετά από δύο καμπύλες σε διαφορετικά επίπεδα, ή μετά από βαλβίδα ρύθμισης, το τμήμα πριν από το όργανο πρέπει να είναι ακόμη μεγαλύτερο, ενώ ένας ευθυγραμμιστής ροής μπορεί να το μικρύνει. Οι βαλβίδες ρύθμισης μπαίνουν μετά το όργανο. Τα παρεμβύσματα δεν πρέπει να προεξέχουν μέσα στον σωλήνα, και το όργανο πρέπει να κεντραριστεί στη σωλήνωση, γιατί ένα σκαλοπάτι στην είσοδο διαταράσσει τις δίνες.
Πριν διαλέξετε διάμετρο, ελέγξτε ότι η ταχύτητα μένει μέσα στο εύρος του οργάνου τόσο στη μικρότερη όσο και στη μεγαλύτερη παροχή: ένα όργανο μία διάμετρο μικρότερο από τη σωλήνωση, με συστολή πριν και διαστολή μετά, συχνά κρατά μετρήσιμες τις μικρές παροχές. Στη συνέχεια:
- Ξεπλύνετε τη γραμμή πριν τοποθετήσετε το όργανο: σταγόνες συγκόλλησης και σκουριά μπορούν να καταστρέψουν τον αισθητήρα ή να επικαθίσουν στο εμπόδιο.
- Διαλέξτε ήσυχο σημείο, μακριά από αντλίες, συμπιεστές και άλλες πηγές κραδασμών, και στηρίξτε τη σωλήνωση και από τις δύο πλευρές του οργάνου.
- Τοποθετήστε το όργανο με το βέλος του σώματος προς την κατεύθυνση της ροής, και διαστασιολογήστε το με βάση τη μικρότερη και τη μεγαλύτερη παροχή, όχι μόνο με βάση τη διάμετρο της σωλήνωσης.
- Στον ατμό, ξεκινήστε αργά: αποστραγγίστε πρώτα το συμπύκνωμα και ανοίξτε σταδιακά τις βαλβίδες, ώστε το υδραυλικό πλήγμα να μη χτυπήσει το όργανο.
Ροόμετρα vortex ανά κλάδο
Ροόμετρα vortex από την Krohne
Τα ροόμετρα vortex δεν είναι ακόμη στον online κατάλογό μας. Τα προμηθεύουμε από την Krohne, την οποία η SEMAC Automation αντιπροσωπεύει στην Ελλάδα σε όλη τη γκάμα της — μαζί και τη σειρά vortex OPTISWIRL. Πείτε μας την εφαρμογή: το ρευστό, το εύρος παροχής, την πίεση και τη θερμοκρασία, και τη διάμετρο της σωλήνωσης — και οι μηχανικοί μας θα σας προτείνουν το κατάλληλο όργανο, με τιμή και χρόνο παράδοσης.
Ροόμετρα vortex: συχνές ερωτήσεις
Ρωτήστε για μέτρηση παροχής με ροόμετρο vortex
Πείτε μας το ρευστό (ατμός, αέριο ή υγρό), το εύρος παροχής, την πίεση και τη θερμοκρασία, τη διάμετρο της σωλήνωσης, και αν χρειάζεστε όγκο, παροχή μάζας ή ενέργεια — και οι μηχανικοί μας θα σας προτείνουν το κατάλληλο όργανο, με τιμή και χρόνο παράδοσης.