Kako promjena tlaka utječe na mjerenje vrtložnim mjeračem protoka?

Bok tamo! Dobavljač sam vrtložnih mjerača protoka i danas želim razgovarati o tome kako promjene tlaka mogu utjecati na mjerenje ovih zgodnih uređaja.

Prvo, idemo brzo razumjeti što je vrtložni mjerač protoka. AVrtložni mjerač protokaradi na principu von Kármánove vrtložne ulice. Kada tekućina teče pored strešnog tijela (objekta bez aerodinamike) u mjeraču protoka, stvara izmjenične vrtloge s obje strane strešnog tijela. Frekvencija ovih vrtloga izravno je proporcionalna brzini strujanja fluida. Mjerenjem ove frekvencije možemo odrediti brzinu protoka tekućine.

Sada, promjene tlaka mogu imati nekoliko značajnih utjecaja na mjerenje vrtložnog mjerača protoka.

Promjene gustoće uslijed pritiska

Jedan od glavnih načina na koji tlak utječe na mjerenje je njegov utjecaj na gustoću tekućine. Prema zakonu o idealnom plinu, PV = nRT, gdje je P tlak, V volumen, n broj molova plina, R konstanta idealnog plina, a T temperatura. Za određenu masu plina, kada se tlak mijenja, mijenja se i gustoća (masa po jedinici volumena).

U vrtložnom mjeraču protoka, odnos između vrtložne frekvencije i brzine protoka kalibriran je za određenu gustoću. Povećanjem tlaka povećava se i gustoća plina. To znači da će za istu brzinu protoka maseni protok biti veći jer veća masa tekućine prolazi kroz mjerač po jedinici vremena.

Recimo da imate plin koji teče kroz vrtložni mjerač protoka konstantnom brzinom. Ako tlak iznenada poraste, plin se komprimira i njegova gustoća raste. Mjerač, koji je kalibriran za izvornu gustoću, i dalje će mjeriti frekvenciju vrtloga na temelju brzine protoka. Ali ako vas zanima maseni protok (što je čest slučaj u industrijskim primjenama), očitanje će biti netočno. Morat ćete ispraviti očitanje na temelju nove vrijednosti gustoće.

Za tekućine je utjecaj tlaka na gustoću mnogo manje značajan u usporedbi s plinovima. Tekućine su relativno nestlačive, tako da male do umjerene promjene tlaka neće uzrokovati velike promjene u gustoći. Međutim, u visokotlačnim primjenama, čak i tekućine mogu doživjeti malu promjenu gustoće, što još uvijek može donekle utjecati na mjerenje.

Utjecaj na formiranje vrtloga

Promjene tlaka također mogu utjecati na stvaranje vrtloga. Stabilnost von Kármánove vrtložne ulice ovisi o nekoliko čimbenika, uključujući Reynoldsov broj, koji je bezdimenzionalna veličina koja povezuje inercijske sile s viskoznim silama u protoku tekućine.

Reynoldsov broj izračunava se kao Re = ρvd/μ, gdje je ρ gustoća fluida, v je brzina protoka, d je karakteristična duljina (obično promjer strešnog tijela u vrtložnom mjeraču protoka), a μ je dinamička viskoznost fluida. Kada se tlak promijeni, mijenja se i gustoća, što zauzvrat utječe na Reynoldsov broj.

Ako je tlak prenizak, tekućina možda neće imati dovoljno energije za stvaranje dobro definiranih vrtloga. Tok može postati laminaran ili imati manje stabilan vrtložni uzorak. To može dovesti do netočnih mjerenja frekvencije i, posljedično, netočnih očitanja brzine protoka.

S druge strane, ako je tlak izuzetno visok, povećana gustoća i povezane promjene u karakteristikama protoka također mogu poremetiti normalno formiranje vrtloga. Vrtlozi se mogu formirati na nepravilnoj frekvenciji ili se u nekim slučajevima uopće ne moraju formirati.

Fluktuacije tlaka i buka

U stvarnim aplikacijama pritisak nije uvijek konstantan. Može doći do fluktuacija tlaka zbog raznih razloga kao što su pulsacije pumpe, rad ventila ili promjene u uzvodnom ili nizvodnom sustavu. Ove fluktuacije tlaka mogu unijeti šum u mjerenje.

Senzori u vrtložnom mjeraču protoka dizajnirani su za otkrivanje frekvencije vrtloga. Ali kada dođe do brzih promjena tlaka, senzori mogu uhvatiti i ove fluktuacije, brkajući ih sa stvarnim signalima vrtloga. To može rezultirati nepravilnim očitanjima i otežati dobivanje točnog mjerenja brzine protoka.

Za rješavanje fluktuacija tlaka neki napredni vrtložni mjerači protoka opremljeni su algoritmima za obradu signala. Ovi algoritmi mogu filtrirati buku uzrokovanu fluktuacijama tlaka i fokusirati se na pravu frekvenciju vrtloga. Međutim, u teškim slučajevima nestabilnosti tlaka mogu biti potrebne dodatne mjere, poput ugradnje prigušivača ili stabilizatora u sustav cjevovoda kako bi se smanjile varijacije tlaka.

Kompenzacijske tehnike

Kao dobavljač vrtložnih mjerača protoka, dobro smo svjesni ovih problema uzrokovanih promjenama tlaka i nudimo nekoliko rješenja kako bismo osigurali točna mjerenja.

Jedan uobičajeni pristup je kompenzacija gustoće. Naši mjerači protoka mogu se konfigurirati da uzmu u obzir tlak i temperaturu tekućine. Mjerenjem tlaka i temperature možemo izračunati gustoću tekućine pomoću odgovarajućih jednadžbi stanja. Zatim, mjerač može prilagoditi očitanje brzine protoka kako bi osigurao točno mjerenje masenog protoka.

Također dizajniramo naše mjerače sa značajkama za povećanje stabilnosti formiranja vrtloga. Oblik i veličina blef tijela pažljivo su optimizirani kako bi se osiguralo da se vrtlozi formiraju dosljedno u širokom rasponu radnih uvjeta, uključujući različite pritiske.

Osim toga, naša napredna tehnologija obrade signala pomaže minimizirati utjecaj fluktuacija tlaka. Mjerači mogu razlikovati prave vrtložne signale od buke uzrokovane promjenama tlaka, pružajući pouzdanija i točnija očitanja.

Zaključak

Dakle, kao što vidite, promjene tlaka mogu imati značajan utjecaj na mjerenje vrtložnog mjerača protoka. Bilo da se radi o promjenama gustoće, učincima na formiranje vrtloga ili uvođenju buke, te čimbenike treba uzeti u obzir kako bi se osigurala točna i pouzdana mjerenja brzine protoka.

Ako ste na tržištu za vrtložni mjerač protoka ili se suočavate s problemima s netočnostima mjerenja povezanim s tlakom u vašem postojećem sustavu, nemojte se ustručavati kontaktirati. Imamo tim stručnjaka koji vam mogu pomoći odabrati pravi mjerač za vašu primjenu i dati vam smjernice kako se nositi s izazovima povezanim s pritiskom. Također možemo ponuditi usluge kalibracije i održavanja kako bi vaš mjerač radio najbolje.

Radimo zajedno kako bismo bili sigurni da su vaše potrebe za mjerenjem protoka zadovoljene točno i učinkovito. Kontaktirajte nas danas kako bismo započeli razgovor o vašim specifičnim zahtjevima.

Reference

1. White, FM (1999). Mehanika fluida. McGraw - Hill.
2. Streeter, VL, i Wylie, EB (1985). Mehanika fluida. McGraw - Hill.
3. ISO 7145:2005. Mjerenje protoka tekućine u zatvorenim cjevovodima - Zahtjevi za ugradnju elektromagnetskih mjerača protoka s posebnim osvrtom na učinke nejednolike raspodjele brzine i poremećaja protoka.