El medidor de flujo de vórtice es un equipo de medición de flujo común, ampliamente utilizado en procesos industriales para medir el flujo de gas, líquido y vapor.A continuación se presenta una explicación detallada de su principio de funcionamiento., estructura, condiciones de funcionamiento, posibles problemas, compensación de temperatura y presión y hardware requerido para medir el vapor saturado o el vapor sobrecalentado.
1Cómo funciona.
Los medidores de flujo de vórtice se basan en el principio de la calle del vórtice de Karman: cuando un fluido fluye a través de un cuerpo asimétrico (llamado generador de vórtices), se forman vórtices alternativos aguas abajo de él,que se generan y liberan a una frecuencia específicaLa frecuencia de generación de vórtices es proporcional al caudal del fluido, por lo que el caudal del fluido se puede calcular detectando la frecuencia de estos vórtices.Los métodos de detección comunes incluyen sensores piezoeléctricos o sensores capacitivos para registrar la frecuencia del vórtice.
2- Estructura
La estructura básica del medidor de flujo de vórtice incluye:
Generadores de vórtices: generalmente columnas o prismas triangulares, utilizados para perturbar el fluido y crear vórtices.
• sondas de sensores: dispositivos utilizados para detectar frecuencias de vórtices, como sensores piezoeléctricos o capacitivos.
Tubo de medición de flujo: se instala un generador de vórtices y una sonda en la que el fluido fluye a través de esta sección.
• Unidad de procesamiento de señales: La señal recogida por la sonda se convierte en datos de velocidad o de flujo.
3Condiciones de funcionamiento
Los caudalímetros de vórtice son adecuados para medir los siguientes fluidos:
• Gas: aire, nitrógeno, gas natural, etc.
• Líquido: agua, aceite, etc.
Vapor: como el vapor saturado y el vapor sobrecalentado.
Nota al usar:
• Requisitos para la sección recta de las tuberías: Para garantizar una medición precisa,por lo general es necesario mantener una sección de tubería suficientemente larga y recta antes y después del medidor de flujo de vórtice para evitar perturbaciones del campo de flujo.
• Rango de velocidad del fluido: Los medidores de caudal de vórtice son adecuados para caudales de media a alta velocidad.
• Condiciones de temperatura y presión:Los materiales y sensores adecuados para el medidor de flujo de vórtice deben seleccionarse de acuerdo con las condiciones de trabajo específicas para adaptarse a ambientes de mayor temperatura o presión..
4Problemas comunes
El medidor de flujo de vórtice puede presentar los siguientes problemas durante el uso:
Efectos de las vibraciones: Las vibraciones de las tuberías pueden interferir con la precisión de la señal, lo que resulta en datos de medición incorrectos.
Sensibilidad a bajo caudal: a bajos caudales, la señal de vórtice resultante puede no ser lo suficientemente obvia, lo que reduce la precisión de la medición.
Escalamiento y corrosión: la escalada o corrosión en la pared interna del tubo de medición puede afectar el rendimiento y la estabilidad de medición del generador de vórtices.
• Bloqueo de sustancias extrañas: las sustancias extrañas que bloqueen la tubería de medición causarán errores de medición.
5Compensar la temperatura y la presión al medir el vapor saturado y el vapor sobrecalentado
Cuando se mide el flujo de vapor saturado o sobrecalentado,la compensación de temperatura y presión es importante para garantizar que los resultados del caudal medido reflejen el caudal de masa o el caudal de volumen en condiciones reales..
• Vapor saturado: La densidad del vapor saturado tiene una relación fija con la temperatura y la presión, por lo que la densidad se puede calcular midiendo la presión o la temperatura.
• Vapor sobrecalentado: Dado que su temperatura y presión son relativamente independientes, la temperatura y la presión deben medirse simultáneamente para calcular la densidad.
Método de compensación:
Compensación de temperatura: obtener la temperatura del fluido en tiempo real mediante la instalación de un sensor de temperatura.
• Compensación de presión: obtener la presión del fluido en tiempo real mediante la instalación de un transmisor de presión.
Cálculo del caudal: los datos de temperatura y presión se introducen en calculadoras de caudal o sistemas automatizados para la compensación de densidad en tiempo real para calcular tasas de caudal de masa precisas.
6. Hardware requerido
Para lograr una compensación precisa de temperatura y presión, generalmente se requiere el siguiente hardware:
• Cuerpo del medidor de flujo de vórtice: equipado con una interfaz de salida de señal estándar.
Sensores de temperatura (como termopares o resistencias térmicas): utilizados para medir la temperatura del vapor.
• Transmisor de presión: se utiliza para medir la presión del vapor.
Calculadoras de caudal o sistemas DCS/PLC: utilizadas para recibir señales de temperatura, presión y caudal y realizar cálculos de compensación.
7. Añadir:
¿Por qué se requiere una compensación de temperatura y presión al medir el vapor saturado o sobrecalentado?
Se requiere una compensación de temperatura y presión cuando se mide vapor saturado o sobrecalentado, principalmente porque la densidad del vapor varía significativamente con la temperatura y la presión.Sin compensación, los medidores de flujo de vórtice solo pueden medir el flujo de volumen, y para un control preciso del proceso y el cálculo de energía, generalmente necesitamos conocer el flujo de masa o el flujo de volumen estándar.
1Cambio de densidad del vapor
• Vapor saturado: en el estado saturado, existe una correspondencia estricta entre la temperatura y la presión del vapor.Así que la densidad se puede derivar midiendo un parámetroSin embargo, todavía es necesario obtener la densidad en tiempo real para compensar la variación de las condiciones de trabajo.
• Vapor sobrecalentado: La temperatura y la presión varían independientemente, y la densidad no puede determinarse simplemente por un parámetro.es necesario medir tanto la temperatura y la presión para calcular la densidad del vapor.
2Tipo de flujo y objetivo de medición
• Flujo de volumen: el medidor de flujo de vórtice mide directamente el flujo de volumen del fluido, es decir, el volumen a través de la sección medida en unidad de tiempo.este valor no refleja directamente la masa a diferentes temperaturas y presiones.
Flujo de masa: es una cantidad más útil en el control del proceso y el cálculo de la energía, ya que se relaciona con la masa real del fluido.Tienes que usar la fórmula:
• Compensación de la densidad: Mediante mediciones de temperatura y presión,se calcula y compensa la densidad en tiempo real para garantizar que el resultado medido es un caudal de masa o caudal de volumen estándar preciso.
3.Necesidades de cálculo de la energía del vapor
En muchas aplicaciones industriales, especialmente aquellas que involucran calefacción por vapor o equipos impulsados por vapor, la transferencia de energía del vapor es clave.La entalpía (contenido de calor) del vapor está directamente relacionada con su temperatura y presiónSin compensación, los datos proporcionados por el caudalímetro no pueden utilizarse con precisión para los cálculos de energía.
• La compensación en tiempo real proporciona los parámetros reales del estado del vapor para un equilibrio y control energéticos más precisos.
4.Cambios dinámicos en las condiciones reales de trabajo
La temperatura y la presión en un sistema de vapor pueden cambiar con el tiempo, como en condiciones de alta o baja carga, y esta fluctuación hará que la densidad del vapor cambie.para garantizar mediciones precisas, estos cambios deben captarse y compensarse dinámicamente.
Conclusión
La compensación de temperatura y presión es necesaria para medir el vapor saturado y sobrecalentado porque puede:
• El caudal de volumen medido por el caudalímetro corregido es el caudal de masa.
• Proporciona datos de flujo de vapor más precisos para el control del proceso.
• Garantizar la exactitud de los cálculos energéticos y la eficiencia de los procesos.
Mediante la medición de la temperatura y la presión en tiempo real y la combinación de estos datos para los cálculos de densidad, es posible compensar los cambios en la densidad de vapor,hacer las mediciones más fiables y precisas.
Conclusión
El medidor de flujo de vórtice se utiliza ampliamente en la industria debido a su estructura simple, su fácil mantenimiento y su amplio rango de aplicaciones.La compensación de temperatura y presión es esencial para garantizar la exactitud y fiabilidad de los datos de flujo..
- Gracias.
