Các loại máy đo lưu lượng hơi nước

Nguyên lý vận hành, ưu điểm và hạn chế của các loại máy đo lưu lượng hơi nước khác nhau, bao gồm tấm lỗ, diện tích biến thiên và thiết bị tách xoáy.

Có nhiều loại máy đo lưu lượng, những loại phù hợp cho ứng dụng hơi nước và ngưng tụ bao gồm:

• Máy đo lưu lượng tấm lỗ.
• Máy đo lưu lượng tuabin (bao gồm loại shunt hoặc bypass).
• Máy đo lưu lượng diện tích biến thiên.
• Máy đo lưu lượng diện tích biến thiên có lò xo.
• Máy đo lưu lượng diện tích biến thiên trực tiếp nội tuyến (TVA).
• Máy đo lưu lượng siêu âm.
• Máy đo lưu lượng tách xoáy. Mỗi loại máy đo lưu lượng có ưu điểm và hạn chế riêng. Để đảm bảo hiệu suất chính xác và nhất quán từ máy đo lưu lượng hơi nước hoặc ngưng tụ, điều cần thiết là nó phải được ghép nối đúng cách với ứng dụng dự kiến. Mô-đun này sẽ xem xét các loại máy đo lưu lượng trên, và thảo luận về đặc tính, ưu nhược điểm, ứng dụng điển hình và lắp đặt điển hình.

Máy đo lưu lượng tấm lỗ Tấm lỗ thuộc nhóm được gọi là thiết bị tổn thất áp suất hoặc máy đo lưu lượng áp suất vi sai. Theo cách đơn giản, chất lưu đường ống đi qua một chỗ thu hẹp, và áp suất vi sai được đo qua chỗ thu hẹp đó. Dựa trên công trình của Daniel Bernoulli năm 1738 (xem Mô-đun 4.2),

mối quan hệ giữa vận tốc chất lưu đi qua lỗ tỷ lệ với căn bậc hai của tổn thất áp suất qua nó. Các máy đo lưu lượng khác trong nhóm áp suất vi sai bao gồm ống Venturi và vòi phun.

Với máy đo lưu lượng tấm lỗ, chỗ thu hẹp ở dạng tấm có lỗ đồng tâm với đường ống. Đây được gọi là phần tử sơ cấp.

Để đo áp suất vi sai khi chất lưu đang chảy, kết nối được thực hiện từ các đầu đo áp suất thượng nguồn và hạ lưu, đến thiết bị thứ cấp được gọi là ô DP (Áp suất vi sai).

Từ ô DP, thông tin có thể được truyền đến chỉ báo lưu lượng đơn giản, hoặc đến máy tính lưu lượng cùng với dữ liệu nhiệt độ và/hoặc áp suất, cho phép hệ thống bù cho thay đổi mật độ chất lưu.

Trong đường ngang mang hơi, nước (hoặc ngưng tụ) có thể tích tụ trước mặt thượng nguồn của lỗ. Để ngăn điều này, lỗ thoát có thể được khoan ở đáy đường ống. Rõ ràng, ảnh hưởng của điều này phải được tính đến khi xác định kích thước tấm lỗ. Cỡ hóa và lắp đặt chính xác tấm lỗ là hoàn toàn cần thiết, và được ghi chép đầy đủ trong Tiêu chuẩn Quốc tế ISO 5167. Lắp đặt Một số điểm quan trọng nhất từ ISO 5167 được thảo luận dưới đây:

Đầu đo áp suất - Ống nhỏ (gọi là ống xung) kết nối đầu đo áp suất thượng nguồn và hạ lưu của tấm lỗ với ô Áp suất Vi sai hoặc DP.

Vị trí đặt đầu đo áp suất có thể thay đổi. Các vị trí phổ biến nhất là:

• Từ mặt bích (hoặc giá đỡ) chứa tấm lỗ như minh họa trong Hình 4.3.3. Điều này tiện lợi, nhưng cần chú ý với đầu đo ở đáy ống, vì chúng có thể bị tắc.
• Một đường kính ống ở phía thượng nguồn và 0,5 x đường kính ống ở phía hạ lưu. Điều này kém tiện lợi hơn, nhưng có thể chính xác hơn vì áp suất vi sai đo được lớn nhất tại vena contracta, xảy ra tại vị trí này. Đầu đo góc - Chúng thường được sử dụng trên các tấm lỗ nhỏ hơn, nơi hạn chế không gian có nghĩa là đầu đo mặt bích khó sản xuất. Thông thường trên đường kính ống bao gồm hoặc dưới DN50.

Từ ô DP, thông tin có thể được truyền đến chỉ báo lưu lượng, hoặc đến máy tính lưu lượng cùng với dữ liệu nhiệt độ và/hoặc áp suất, để cung cấp bù mật độ.

Đường ống - Yêu cầu tối thiểu năm đường kính ống thẳng ở hạ lưu tấm lỗ, để giảm ảnh hưởng của nhiễu loạn do đường ống gây ra.

Lượng đường ống thẳng yêu cầu ở thượng nguồn tấm lỗ, tuy nhiên, bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố bao gồm:

• Tỷ lệ ß; đây là mối quan hệ giữa đường kính lỗ và đường kính ống (xem Phương trình 4.3.1), và thường là giá trị 0,7.
• Bản chất và hình học của vật cản phía trước. Một số ví dụ vật cản được minh họa trong Hình 4.3.4: Bảng 4.3.1 kết hợp tỷ lệ ß và hình học đường ống để khuyến nghị số đường kính ống thẳng cần thiết cho các cấu hình minh họa trong Hình 4.3.4.

Trong các tình huống đặc biệt khắc nghiệt, bộ ổn định dòng chảy có thể được sử dụng. Chúng được thảo luận chi tiết hơn trong Mô-đun 4.5. Ưu điểm của máy đo lưu lượng hơi nước tấm lỗ:

• Đơn giản và chắc chắn.
• Độ chính xác tốt.
• Chi phí thấp.
• Không cần hiệu chuẩn hoặc hiệu chuẩn lại miễn là tính toán, dung sai và lắp đặt tuân thủ ISO 5167. Nhược điểm của máy đo lưu lượng hơi nước tấm lỗ:
• Turndown bị giới hạn trong khoảng 4:1 đến 5:1 do mối quan hệ căn bậc hai giữa dòng chảy và giảm áp suất.
• Tấm lỗ có thể bị uốn cong do nước va và có thể bị tắc trong hệ thống thiết kế hoặc lắp đặt kém.
• Cạnh sắc của lỗ có thể bị xói mòn theo thời gian, đặc biệt nếu hơi nước ướt hoặc bẩn. Điều này sẽ thay đổi đặc tính của lỗ, và độ chính xác sẽ bị ảnh hưởng. Do đó, kiểm tra và thay thế thường xuyên là cần thiết để đảm bảo độ tin cậy và độ chính xác.
• Chiều dài lắp đặt của hệ thống đo lưu lượng tấm lỗ có thể đáng kể; tối thiểu 10 đường kính ống thẳng thượng nguồn và 5 hạ lưu có thể cần thiết cho độ chính xác. Điều này có thể khó đạt được trong các nhà máy nhỏ gọn. Xem xét hệ thống sử dụng ống 100 mm, tỷ lệ ß là 0,7, và bố trí tương tự như minh họa trong Hình 4.3.4(b):

Chiều dài đường ống thượng nguồn yêu cầu sẽ = 36 x 0,1 m = 3,6 m

Chiều dài đường ống hạ lưu yêu cầu sẽ = 5 x 0,1 m = 0,5 m

Tổng chiều dài đường ống thẳng yêu cầu sẽ = 3,6 + 0,5 m = 4,1 m

Ứng dụng điển hình cho máy đo lưu lượng hơi nước tấm lỗ:

• ****Bất kỳ nơi nào lưu lượng nằm trong giới hạn tỷ lệ turndown từ 4:1 đến 5:1. Điều này có thể bao gồm nhà lò hơi và các ứng dụng nơi hơi nước được cung cấp cho nhiều nhà máy, một số hoạt động, một số không hoạt động, nhưng tổng lưu lượng nằm trong phạm vi.

Máy đo lưu lượng tuabin ****Phần tử sơ cấp của máy đo lưu lượng tuabin bao gồm một roto nhiều cánh được gắn vuông góc với dòng chảy và treo trong dòng chất lưu trên ổ trục chạy tự do. Tốc độ quay của tuabin tỷ lệ với vận tốc, và do đó lưu lượng thể tích của chất lưu được đo. Bằng cách biết mật độ chất lưu, lưu lượng khối có thể được tính nếu cần.

Tốc độ quay của tuabin có thể được xác định bằng công tắc tiệm cận điện tử gắn bên ngoài đường ống, đếm các xung, như minh họa trong Hình 4.3.5. Máy đo lưu lượng tuabin cho chất lỏng (ngưng tụ) Máy đo lưu lượng tuabin cho chất lỏng, như ngưng tụ, thường được thiết kế với đường kính roto nhỏ hơn một chút so với đường kính trong của buồng đo lưu lượng.

Trong các đường ống lớn hơn, để giảm thiểu chi phí, phần tử tuabin có thể được lắp trong bypass đường ống, hoặc thậm chí thân máy đo tích hợp bypass hoặc shunt, như minh họa trong Hình 4.3.6.

Máy đo lưu lượng bypass bao gồm một tấm lỗ, được cỡ hóa để cung cấp đủ lực cản cho một mẫu dòng chảy chính đi qua mạch song song. Mặc dù tốc độ quay của tuabin vẫn có thể được xác định như giải thích trước đó, có nhiều thiết bị cũ hơn vẫn tồn tại có đầu ra cơ khí như minh họa trong Hình 4.3.6.

Rõ ràng, ma sát giữa trục tuabin và đệm kín có thể đáng kể với bố trí cơ khí này. Máy đo lưu lượng tuabin loại cắm cho hơi, khí và chất lỏng: Máy đo lưu lượng tuabin loại cắm ngày càng phổ biến: ưu điểm chính là chúng có thể được lắp đặt trong điều kiện quy trình đầy đủ, không cần ngừng hoạt động đường ống. Điều này đạt được qua “khoan nóng”. Nguyên lý vận hành vẫn giống máy đo lưu lượng tuabin cho chất lỏng, nơi tần số quay của cánh roto được đo bằng cảm biến từ. Máy đo lưu lượng tuabin cắm đo “vận tốc điểm” trong ống và điện tử bộ vi xử lý sau đó sử dụng hệ số đường cong để liên kết vận tốc điểm với vận tốc trung bình trong ống. Máy tính lưu lượng liên tục cập nhật hệ số đường cong này dựa trên vận tốc điểm và đường kính ống. Khi vận tốc trung bình được biết, lưu lượng thể tích có thể được tính bằng diện tích dòng chảy của ống. Thêm cảm biến nhiệt độ hoặc áp suất cho phép máy đo lưu lượng đo mật độ chất lưu và tính toán lưu lượng khối.

Ưu điểm của máy đo lưu lượng tuabin cắm:

• Có thể lắp đặt trong điều kiện quy trình đầy đủ.
• Tương đối rẻ trên đường ống lớn.
• Có thể sử dụng trên tất cả môi chất.
• Giảm áp suất cảm ứng thấp vì cản trở dòng chảy tối thiểu.
• Độ chính xác trung bình, thường ±2% của chỉ số (hơi nước) và ±1,5% (ngưng tụ).
• Đo chính xác lưu lượng lên đến turndown 25:1
• Chiều dài lắp đặt tương đối nhỏ gọn, thường chỉ yêu cầu 10D và 5D đường ống thẳng ở thượng nguồn và hạ lưu máy đo tương ứng. Có thể đo lưu lượng trong đường ống lớn (> DN400)

Nhược điểm của máy đo lưu lượng tuabin cắm:

• Tương đối đắt khi sử dụng trên ống nhỏ.
• Bộ phận chuyển động cần bảo trì thường xuyên.
• Hơi ướt có thể gây hư hỏng tuabin và ảnh hưởng độ chính xác. Ứng dụng điển hình cho máy đo lưu lượng tuabin cắm:
• Hơi khô bão hòa
• Hơi quá nhiệt.
• Đường hồi ngưng tụ, tuy nhiên, cần cẩn thận loại bỏ không khí và hơi flash trước khi đo lưu lượng.
• Ứng dụng khí và không khí. Máy đo lưu lượng diện tích biến thiên Máy đo lưu lượng diện tích biến thiên (Hình 4.3.8), thường được gọi là rotameter, bao gồm một ống hình nón dọc với lỗ nhỏ ở đầu dưới, và một phao được phép di chuyển tự do trong chất lưu. Khi chất lưu đi qua ống, vị trí phao ở trạng thái cân bằng với:
• Lực hướng lên động của chất lưu.
• Lực hướng xuống do khối lượng phao.
• Do đó, vị trí phao là chỉ báo của lưu lượng. Trong thực tế, loại máy đo lưu lượng này là sự kết hợp của:
• Phao được chọn để cung cấp trọng lượng nhất định, và kháng hóa học với chất lưu. Vật liệu phao phổ biến nhất là thép không gỉ grade 316, tuy nhiên, các vật liệu khác như Hastalloy C, nhôm hoặc PVC được sử dụng cho các ứng dụng cụ thể.

Trên máy đo lưu lượng nhỏ, phao đơn giản là một quả bóng, nhưng trên máy đo lớn hơn, phao hình dạng đặc biệt được sử dụng để cải thiện sự ổn định.

• Ống hình nón, sẽ cung cấp thang đo thường từ 40 mm đến 250 mm trên phạm vi lưu lượng thiết kế. Thông thường ống sẽ được làm từ thủy tinh hoặc nhựa. Tuy nhiên, nếu hỏng ống có thể gây nguy hiểm, thì vỏ bảo vệ có thể được lắp quanh thủy tinh, hoặc ống kim loại có thể được sử dụng.

Với ống trong suốt, chỉ số đọc được thực hiện bằng cách quan sát phao so với thang. Đối với ứng dụng nhiệt độ cao hơn nơi vật liệu ống mờ, thiết bị từ được sử dụng để chỉ vị trí phao.

Vì diện tích vòng quanh phao tăng theo lưu lượng, áp suất vi sai gần như không đổi. Ưu điểm của máy đo lưu lượng diện tích biến thiên:

• Đầu ra tuyến tính.
• Turndown khoảng 10:1.
• Đơn giản và chắc chắn.
• Giảm áp suất tối thiểu và khá không đổi. Nhược điểm của máy đo lưu lượng diện tích biến thiên:
• Ống phải được lắp theo chiều dọc (xem Hình 4.3.9).
• Vì chỉ số đọc thường được thực hiện bằng mắt, và phao có xu hướng di chuyển, độ chính xác chỉ ở mức trung bình. Điều này trầm trọng hơn do sai số thị sai ở lưu lượng cao hơn, vì phao cách xa thang.
• Ống hình nón trong suốt giới hạn áp suất và nhiệt độ. Ứng dụng điển hình cho máy đo lưu lượng diện tích biến thiên:
• Đo lưu lượng khí
• Đo lưu lượng không khí ống nhỏ - Trong các ứng dụng này, ống được sản xuất từ thủy tinh, với vạch hiệu chuẩn đánh dấu bên ngoài. Chỉ số đọc được thực hiện bằng mắt.
• Ứng dụng phòng thí nghiệm.
• Rotameter đôi khi được sử dụng như thiết bị chỉ báo lưu lượng thay vì thiết bị đo lưu lượng Máy đo lưu lượng diện tích biến thiên có lò xo Máy đo lưu lượng diện tích biến thiên có lò xo (mở rộng của máy đo lưu lượng diện tích biến thiên) sử dụng lò xo làm lực cân bằng. Điều này làm cho máy đo lưu lượng độc lập với trọng lực, cho phép sử dụng ở bất kỳ mặt phẳng nào, thậm chí lộn ngược. Tuy nhiên, trong cấu hình cơ bản (như minh họa trong Hình 4.3.10), cũng có một giới hạn: phạm vi chuyển động bị giới hạn bởi phạm vi tuyến tính của lò xo, và giới hạn biến dạng lò xo. Tuy nhiên, một tính năng quan trọng khác cũng được tiết lộ: nếu diện tích thông qua (diện tích giữa phao và ống) tăng ở tốc độ phù hợp, thì áp suất vi sai qua máy đo lưu lượng diện tích biến thiên có lò xo có thể tỷ lệ thuận với lưu lượng.

Ôn lại một số nhận xét trước đó Với máy đo lưu lượng tấm lỗ:

• Khi tốc độ dòng chảy tăng, áp suất vi sai cũng tăng.
• Bằng cách đo chênh lệch áp suất này có thể tính toán lưu lượng qua máy đo.
• Diện tích thông qua (ví dụ, kích thước lỗ trong tấm lỗ) không đổi. Với bất kỳ loại máy đo lưu lượng diện tích biến thiên nào:
• Áp suất vi sai gần như không đổi khi lưu lượng thay đổi.
• Lưu lượng được xác định từ vị trí phao.
• Diện tích thông qua (diện tích giữa phao và ống) qua đó dòng chảy đi qua tăng theo lưu lượng tăng. Hình 4.3.11 so sánh hai nguyên lý này. Nguyên lý diện tích biến thiên có lò xo là lai giữa hai thiết bị này, và:
• Sự dịch chuyển của phao - Lựa chọn 1 hoặc
• Áp suất vi sai - Lựa chọn 2 …có thể được sử dụng để xác định lưu lượng qua máy đo.

Trong Lựa chọn 1 (xác định sự dịch chuyển phao hoặc “cánh”). Điều này có thể được phát triển cho hệ thống hơi nước bằng cách:

• Sử dụng lò xo xoắn để cho phạm vi vận hành tốt hơn.
• Sử dụng hệ thống cuộn để xác định chính xác góc của “cánh” bị dịch chuyển khi hơi nước đi qua máy đo. Trong Lựa chọn 2 (Hình 4.3.13), tức là xác định áp suất vi sai, khái niệm này có thể được phát triển thêm bằng cách tạo hình phao để cho mối quan hệ tuyến tính giữa áp suất vi sai và lưu lượng. Xem Hình 4.3.13 cho ví dụ về máy đo lưu lượng diện tích biến thiên có lò xo đo áp suất vi sai. Phao được gọi là hình nón do hình dạng của nó. Ưu điểm của máy đo lưu lượng diện tích biến thiên có lò xo (SLVA):
• Turndown cao, lên đến 100:1.
• Độ chính xác tốt ±1% của chỉ số cho đơn vị đường ống.
• Nhỏ gọn - đơn vị wafer DN100 chỉ yêu cầu 60 mm giữa mặt bích.
• Phù hợp cho nhiều chất lưu. Nhược điểm của máy đo lưu lượng diện tích biến thiên có lò xo:
• Có thể đắt do các phụ kiện yêu cầu, như ô DP và máy tính lưu lượng. Ứng dụng điển hình cho máy đo lưu lượng diện tích biến thiên có lò xo:
• Đo lưu lượng nhà lò hơi.
• Đo lưu lượng nhà máy lớn. Để đảm bảo máy đo lưu lượng đạt hiệu suất tối ưu, lắp đặt chính xác là cần thiết.

Hình 4.3.14 minh họa trạm đo lưu lượng hơi nước điển hình sử dụng máy đo SLVA và xác định các phần tử khuyến nghị khác cần thiết cho hiệu suất tối ưu. Đáng lưu ý rằng mỗi ứng dụng khác nhau và các máy đo lưu lượng khác có thể yêu cầu phần tử khác so với minh họa trong Hình 4.3.14. Máy đo lưu lượng diện tích biến thiên loại Target (TVA) Máy đo TVA hoạt động theo nguyên lý diện tích biến thiên có lò xo (SLVA) đã được thiết lập, nơi diện tích của lỗ vòng liên tục được thay đổi bằng một hình nón chuyển động được tạo hình chính xác.

Hình nón này tự do di chuyển theo trục chống lại lực cản của lò xo.

Tuy nhiên, không giống các máy đo SLVA khác, TVA không dựa vào đo giảm áp suất vi sai qua máy đo để tính toán lưu lượng, mà đo lực do sự lệch của hình nón qua một loạt thước đo biến dạng chất lượng cực cao. Lưu lượng hơi nước càng cao lực càng lớn. Điều này loại bỏ nhu cầu bộ truyền áp suất vi sai đắt tiền, giảm chi phí lắp đặt và các vấn đề tiềm ẩn (Hình 4.3.15).

TVA có cảm biến nhiệt độ bên trong, cung cấp bù mật độ đầy đủ cho ứng dụng hơi bão hòa. Máy đo lưu lượng hơi TVA (Hình 4.3.15) có bất định hệ thống (độ chính xác) theo EN ISO / IEC 17025, là:

• ±2% của lưu lượng thực tế với độ tin cậy 95% trên phạm vi 10% đến 100% lưu lượng danh định tối đa.

• ±0,2% FSD với độ tin cậy 95% từ 2% đến 10% lưu lượng danh định tối đa.

Vì TVA là đơn vị tự chứa, bất định được trích dẫn là cho toàn bộ hệ thống. Nhiều máy đo lưu lượng tuyên bố bất định đơn vị đường ống, nhưng cho toàn bộ hệ thống, các giá trị bất định riêng lẻ của bất kỳ thiết bị liên quan nào, như ô DP, cần được tính đến.

Turndown của máy đo lưu lượng là tỷ lệ lưu lượng tối đa trên tối thiểu mà nó sẽ đáp ứng hiệu suất quy định, hoặc phạm vi vận hành. Máy đo TVA có tỷ lệ turndown cao lên đến 50:1, cho phạm vi vận hành lên đến 98% lưu lượng tối đa. Hướng dòng chảy Hướng lắp đặt máy đo TVA có thể ảnh hưởng đến hiệu suất vận hành. Lắp trong ống ngang, TVA có giới hạn áp suất hơi 32 bar g, và turndown 50:1. Như minh họa trong Hình 4.3.17, nếu TVA được lắp với hướng dòng chảy dọc thì giới hạn áp suất bị giảm do mất niêm phong nước bảo vệ điện tử khỏi nhiệt độ hơi nước.

Ngoài ra, tỷ lệ turndown sẽ bị giảm nếu dòng chảy hướng dọc lên. Điều này là vì trọng lượng hình nón khiến nó nằm sát lỗ ở lưu lượng thấp. Khi hình nón ở vị trí đó, cảm biến không thể phát hiện chính xác bất kỳ giảm lưu lượng nào nữa. Máy đo lưu lượng siêu âm Nguyên lý vận hành cho máy đo lưu lượng siêu âm “thời gian truyền” dựa trên đo thời gian cần thiết cho xung siêu âm đi qua giữa hai bộ biến đổi gắn trên ống của chất lưu đang được giám sát. (Hình 4.3.18). Mỗi bộ biến đổi luân phiên phát xung siêu âm, nơi thời gian mỗi xung đến bộ biến đổi kia bị ảnh hưởng bởi vận tốc chất lưu đang chảy qua ống. Bằng cách biết thông tin này, vận tốc dòng chảy có thể được tính, dẫn đến lưu lượng thể tích và khối lượng của chất lưu đang được giám sát. Điều này được đề cập chi tiết hơn trong Mô-đun 4.2 - Nguyên lý Đo lưu lượng. Ứng dụng điển hình cho máy đo lưu lượng siêu âm là giám sát năng lượng, nơi Cảm biến Nhiệt độ Kháng (RTD) tạo thành một phần của cụm bộ biến đổi. RTD đo nhiệt độ chất lỏng đang chảy, cho phép tính toán tốc độ năng lượng đang chảy qua ống, sử dụng phương trình dưới: Một trong những lợi ích lớn nhất của máy đo lưu lượng siêu âm là bộ biến đổi hoặc RTD được gắn bên ngoài. Điều này có nghĩa là không có lắp đặt xâm lấn yêu cầu xuyên qua đường ống hoặc ngừng hoạt động đường ống. Ngoài ra, vì không có bộ phận chuyển động hoặc thành phần trong dòng chảy đang được đo, không có vấn đề về ăn mòn và xói mòn, do đó giảm thiểu yêu cầu bảo trì. Bất kỳ bảo trì nào cần thiết có thể được thực hiện mà không cần ngừng hoạt động đường ống.

Máy đo lưu lượng siêu âm phù hợp nhất để giám sát chất lỏng, như đo hồi ngưng tụ. Chất lưu đi qua ống đang đo phải là một pha, nói cách khác, đường ống phải đầy. Máy đo lưu lượng siêu âm không thể đo chính xác hỗn hợp nước và hơi hoặc không khí, ví dụ. Ưu điểm của máy đo lưu lượng siêu âm:

• Lắp đặt nhanh chóng và đơn giản, không yêu cầu ngừng hoạt động nhà máy, vì tất cả thành phần được gắn bên ngoài.
• Đo lưu lượng hai chiều.
• Độ chính xác cao (lên đến 1% của lưu lượng).
• Có thể được sử dụng để đo dòng năng lượng.
• Độ dẫn chất lưu không phải vấn đề.
• Chất lỏng ăn mòn không phải vấn đề.
• Turndown 30:1 có thể đạt được với lắp đặt chính xác.
• Chi phí thiết bị độc lập với kích thước đường ống, khiến nó hấp dẫn về thương mại cho đường ống lớn. Nhược điểm của máy đo lưu lượng siêu âm:
• Chỉ cho chất lỏng một pha.
• Yêu cầu 10-30D chiều dài đường ống thẳng.
• Không chính xác bằng máy đo lưu lượng nội tuyến.
• Không đáng tin cậy nếu có hơn 5% khí hoặc hơi trong đường ống. Ứng dụng điển hình cho máy đo lưu lượng siêu âm:
• Đo lưu lượng chất lỏng: Giống như tất cả chất lỏng, cần cẩn thận loại bỏ không khí và khí trước khi đo. Nếu thiết bị được sử dụng cho đo lưu lượng ngưng tụ, điều quan trọng là đường ống phải đầy và không có hơi sống hoặc hơi flash.
• Giám sát năng lượng cho ứng dụng sưởi ấm và làm mát. Mỗi máy đo lưu lượng siêu âm hoạt động trong giới hạn cường độ tín hiệu tối thiểu và tối đa để cung cấp chỉ số đo chính xác. Nếu cường độ tín hiệu quá yếu, máy đo sẽ không phát hiện dòng chảy và nếu cường độ tín hiệu vượt quá cường độ tín hiệu tối đa quy định, đường ống sẽ trở nên “ngập” và tín hiệu nhận được sẽ dẫn đến đo lưu lượng không chính xác. Để có kết quả tối ưu, cường độ tín hiệu nên nằm trong phạm vi quy định của nhà sản xuất. Máy đo lưu lượng tách xoáy Các máy đo lưu lượng này tận dụng thực tế rằng khi một thân không khí động học hoặc “cản” được đặt trong dòng chảy chất lưu, các xoáy được tạo ra đều đặn từ phía sau thân. Các xoáy này có thể được phát hiện, đếm và hiển thị. Trên phạm vi lưu lượng, tốc độ tách xoáy tỷ lệ với lưu lượng, và điều này cho phép đo vận tốc.

Thân cản tạo ra sự tắc nghẽn xung quanh mà chất lưu phải chảy qua. Bằng cách buộc chất lưu chảy xung quanh, thân tạo ra sự thay đổi hướng chất lưu và do đó vận tốc. Chất lưu gần thân nhất chịu ma sát từ bề mặt thân và chậm lại. Do giảm diện tích giữa thân cản và đường kính ống, chất lưu xa hơn khỏi thân bị buộc tăng tốc để đẩy đủ lượng chất lưu qua không gian thu hẹp. Khi chất lưu đã đi qua thân cản, nó cố gắng lấp đầy không gian phía sau, lần lượt tạo ra chuyển động xoay trong chất lưu tạo ra xoáy quay.

Vận tốc chất lưu do chỗ thu hẹp tạo ra không đều ở hai bên thân cản. Khi vận tốc tăng ở một bên, nó giảm ở bên kia. Điều này cũng áp dụng cho áp suất.

Ở phía vận tốc cao áp suất thấp, và ở phía vận tốc thấp áp suất cao.

Khi áp suất cố gắng phân phối lại, vùng áp suất cao di chuyển về phía vùng áp suất thấp, các vùng áp suất đổi chỗ và các xoáy có cường độ khác nhau được tạo ra xen kẽ ở hai bên thân.

Tần số tách và vận tốc chất lưu có mối quan hệ gần tuyến tính khi điều kiện đúng được đáp ứng.

Tần số tách tỷ lệ với số Strouhal (Sr), vận tốc dòng chảy, và nghịch đảo đường kính thân cản. Các yếu tố này được tóm tắt trong Phương trình 4.3.3. Số Strouhal được xác định thực nghiệm và thường không đổi cho phạm vi rộng số Reynolds; cho thấy rằng tần số tách sẽ không bị ảnh hưởng bởi thay đổi mật độ chất lưu, và nó tỷ lệ thuận với vận tốc cho bất kỳ đường kính thân cản nào. Ví dụ: Thì lưu lượng thể tích qv trong đường ống có thể được tính như minh họa trong Phương trình 4.3.4: Ưu điểm của máy đo lưu lượng tách xoáy:

• Turndown hợp lý (miễn là vận tốc cao và giảm áp suất cao chấp nhận được)
• Không có bộ phận chuyển động.
• Ít lực cản dòng chảy. Nhược điểm của máy đo lưu lượng tách xoáy:
• Ở lưu lượng thấp, xung không được tạo ra và máy đo có thể đọc thấp hoặc thậm chí bằng không.
• Lưu lượng tối đa thường được trích dẫn ở vận tốc 80 hoặc 100 m/s, sẽ gây ra vấn đề nghiêm trọng trong hệ thống hơi nước, đặc biệt nếu hơi nước ướt và/hoặc bẩn. Vận tốc thấp hơn trong đường ống hơi sẽ giảm công suất máy đo tách xoáy.
• Rung động có thể gây ra sai số độ chính xác.
• Lắp đặt chính xác rất quan trọng vì đệm nhô hoặc mối hàn có thể tạo ra xoáy, dẫn đến không chính xác.
• Chiều dài đường ống thẳng, thông thoáng phải được cung cấp ở thượng nguồn, giống máy đo lưu lượng tấm lỗ. Ứng dụng điển hình cho máy đo lưu lượng tách xoáy:
• Đo hơi nước trực tiếp tại cả vị trí nhà lò hơi và điểm sử dụng.
• Đo khí tự nhiên cho dòng nhiên liệu lò hơi.