หลักการทำงาน
(I) เครื่องวัดอัตราการไหลของกระแสน้ำวน: การประยุกต์ใช้ทางวิศวกรรมของเอฟเฟกต์ถนน Karman Vortex
เครื่องวัดอัตราการไหลของกระแสน้ำวนทำงานโดยอิงจากเอฟเฟ็กต์ถนนกระแสน้ำวนคาร์มาน{0}}ที่รู้จักกันดี เมื่อของไหลไหลผ่านวัตถุที่ไม่-คล่องตัว เช่น เครื่องกำเนิดกระแสน้ำวน จะมีการสร้างกระแสน้ำวนสองแถวที่มีระยะห่างสม่ำเสมอสลับกันทั้งสองด้านท้ายน้ำ กระแสน้ำวนเหล่านี้มีลักษณะคล้ายแถวที่จัดเรียงอย่างประณีต เรียกว่าถนนกระแสน้ำวนคาร์มาน ความถี่ของการสร้างกระแสน้ำวนเหล่านี้มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความเร็วของของไหล ด้วยการวัดความถี่ของกระแสน้ำวนอย่างแม่นยำ ทำให้สามารถคำนวณความเร็วของของไหลได้อย่างชาญฉลาด และจึงสามารถกำหนดอัตราการไหลได้
ตัวอย่างเช่น ลองจินตนาการว่ายืนอยู่ริมแม่น้ำแล้วเห็นน้ำไหลผ่านก้อนหิน ทำให้เกิดกระแสน้ำวนเล็กๆ ที่หมุนอยู่ด้านหลัง หากเราสามารถนับความเร็วของกระแสน้ำวนเหล่านี้ได้ เราก็สามารถประมาณอัตราการไหลของน้ำได้คร่าวๆ เครื่องวัดอัตราการไหลของกระแสน้ำวนใช้หลักการนี้ แต่มีความแม่นยำและเป็นวิทยาศาสตร์มากกว่า ใช้เซ็นเซอร์เพื่อตรวจจับการเปลี่ยนแปลงแรงดันหรือแรงสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นจากการสร้างกระแสน้ำวน และแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า หลังจากประมวลผลสัญญาณและคำนวณแล้ว อัตราการไหลของของไหลสามารถแสดงได้อย่างแม่นยำ
(II) เครื่องวัดอัตราการไหลของกังหัน: การวัดความเร็วการหมุนของพลังงานจลน์ของของไหล
เครื่องวัดการไหลของกังหันอาศัยแรงของของไหลเพื่อขับเคลื่อนการหมุนของกังหัน เมื่อของไหลเข้าสู่เครื่องวัดการไหล ของเหลวจะไหลผ่านใบพัดนำทางก่อน ซึ่งทำหน้าที่เหมือนเจ้าหน้าที่จราจร โดยจะจัดเรียงของไหลให้กระทบกับกังหันด้วยอัตราการไหลและทิศทางที่มั่นคง ภายใต้ผลกระทบของของไหล กังหันจะเริ่มหมุนอย่างรวดเร็ว และความเร็วในการหมุนจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราการไหลของของไหล คล้ายกับการใช้พัดลมจ่ายไฟให้กังหันลม ยิ่งลมแรงเท่าไร กังหันลมก็จะหมุนเร็วขึ้นเท่านั้น
เพื่อวัดความเร็วการหมุนของกังหันได้อย่างแม่นยำ เครื่องวัดการไหลของกังหันจะใช้เซ็นเซอร์แมกนีโตอิเล็กทริก มีการติดตั้งตัวนำแม่เหล็กไว้ที่ส่วนที่หมุนของกังหัน ในขณะที่กังหันหมุน ตัวนำแม่เหล็กก็จะหมุนเช่นกัน โดยจะเปลี่ยนความต้านทานแม่เหล็กของวงจรแม่เหล็กเป็นระยะ ตามหลักการของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลงความต้านทานแม่เหล็กนี้ทำให้เกิดสัญญาณพัลส์ไฟฟ้าที่สอดคล้องกันในขดลวด ด้วยการรวบรวม วิเคราะห์ และประมวลผลความถี่ของสัญญาณพัลส์ไฟฟ้าเหล่านี้ ทำให้สามารถคำนวณและแสดงอัตราการไหลของของไหลที่สอดคล้องกันได้
เมื่อเข้าใจหลักการทำงานแล้ว เราจะเปรียบเทียบลักษณะการทำงานของเครื่องวัดอัตราการไหลของกระแสน้ำวนและเครื่องวัดอัตราการไหลของกังหัน ซึ่งจะช่วยให้เราตัดสินใจเลือกใช้งานจริงได้อย่างเหมาะสมยิ่งขึ้น
ลักษณะการทำงาน
(I) ประสิทธิภาพความแม่นยำ
ในแง่ของความถูกต้อง มิเตอร์วัดการไหลของกังหันมีความเป็นเลิศ โดยมีความแม่นยำในการวัดสูงเป็นพิเศษ โดยมีช่วงข้อผิดพลาดที่ควบคุมโดยทั่วไปภายใน ±0.5% - ±1% ซึ่งคล้ายกับการใช้เครื่องชั่งที่มีความแม่นยำสูง-ในการชั่งน้ำหนัก โดยให้ค่าที่แม่นยำอย่างน่าทึ่ง ความแม่นยำสูงนี้ทำให้เครื่องวัดอัตราการไหลของกังหันเป็นตัวเลือกที่ต้องการในการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำในการไหลที่สูงมาก เช่น การค้าขาย และการผลิตสารเคมีชั้นดี ในการซื้อขายน้ำมัน ทั้งผู้ซื้อและผู้ขายจำเป็นต้องวัดอัตราการไหลของน้ำมันอย่างแม่นยำ มิเตอร์วัดการไหลของกังหันที่มีความแม่นยำสูงช่วยให้มั่นใจได้ว่าการทำธุรกรรมจะยุติธรรมและเป็นกลาง ป้องกันข้อพิพาททางเศรษฐกิจที่เกิดจากข้อผิดพลาดในการวัด
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบวอร์เท็กซ์ยังให้ความแม่นยำที่ดี โดยทั่วไปโดยมีช่วงข้อผิดพลาด ±1% - ±2% แม้ว่าจะมีความแม่นยำน้อยกว่ามิเตอร์วัดการไหลของกังหันเล็กน้อย แต่ความแม่นยำระดับนี้ก็เพียงพอสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ ในกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรมที่ข้อกำหนดด้านความแม่นยำไม่เข้มงวดเป็นพิเศษ เครื่องวัดอัตราการไหลของกระแสน้ำวนซึ่งมีลักษณะเฉพาะก็สามารถมีบทบาทสำคัญได้เช่นกัน โดยให้ข้อมูลการไหลที่เชื่อถือได้สำหรับกระบวนการผลิต
(II) สื่อที่ใช้บังคับ
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบวอร์เท็กซ์นั้นเหมือนกับ-เครื่องวัดการไหลแบบกลมทั้งหมด ซึ่งสามารถปรับให้เข้ากับสื่อประเภทต่างๆ ได้อย่างมาก ไม่ว่าจะเป็นของเหลว ก๊าซ หรือไอน้ำ ก็สามารถจัดการได้อย่างง่ายดาย ในการผลิตสารเคมี มักจำเป็นต้องวัดอัตราการไหลของของเหลวที่มีคุณสมบัติต่างกัน เครื่องวัดอัตราการไหล Vortex สามารถทำงานได้อย่างเสถียรและแม่นยำในสภาพแวดล้อมของสื่อที่ซับซ้อนเช่นนี้ ยิ่งไปกว่านั้น พวกมันไม่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นและความหนืดของของไหลมากนัก แม้ว่าคุณลักษณะเหล่านี้ของตัวกลางจะเปลี่ยนไปบ้าง แต่เครื่องวัดการไหลของกระแสน้ำวนยังคงสามารถรักษาความแม่นยำในการวัดสูงได้
ในทางกลับกัน มิเตอร์วัดการไหลของกังหันเป็นเหมือน "ตัวประหลาด" มากกว่า เหมาะสำหรับการตรวจวัดของเหลวที่มีความหนืดต่ำ-ที่สะอาด เช่น น้ำและน้ำมันเบา เนื่องจากมิเตอร์วัดการไหลของกังหันมีส่วนที่หมุนอยู่ภายใน หากของเหลวมีอนุภาคแขวนลอย โฟม หรือสิ่งเจือปนอื่นๆ อาจทำให้เกิดความเสียหายหรือการติดขัดของโรเตอร์กังหัน ส่งผลร้ายแรงต่อความแม่นยำในการวัด และอาจส่งผลให้มิเตอร์วัดการไหลทำงานผิดปกติด้วยซ้ำ ในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม ซึ่งจำเป็นต้องวัดอัตราการไหลของวัตถุดิบที่เป็นของเหลวบริสุทธิ์ มิเตอร์วัดการไหลของกังหันสามารถทำงานได้อย่างดีเยี่ยม เนื่องจากมีความแม่นยำสูงและสามารถปรับให้เข้ากับของเหลวที่สะอาดได้ดี อย่างไรก็ตาม หากจำเป็นต้องวัดอัตราการไหลของน้ำเสียที่มีสิ่งเจือปน มิเตอร์วัดการไหลของกังหันก็ไม่เหมาะสม ในกรณีนี้ เครื่องวัดอัตราการไหลของกระแสน้ำวนอาจเป็นทางเลือกที่ดีกว่า
(III) ต้นทุนและการบำรุงรักษา
จากมุมมองของต้นทุน เครื่องวัดอัตราการไหลแบบวอร์เท็กซ์มีการลงทุนเริ่มแรกค่อนข้างต่ำ ซึ่งเป็นสิ่งที่น่าสนใจสำหรับบริษัทที่มีงบประมาณจำกัด นอกจากนี้ ค่าบำรุงรักษายังต่ำ โดยมีค่าบำรุงรักษารายปีประมาณ 1% ของมูลค่าอุปกรณ์ดั้งเดิม สาเหตุหลักมาจากการไม่มีชิ้นส่วนกลไกที่เคลื่อนไหว โครงสร้างที่เรียบง่ายและแข็งแกร่ง และความไวต่อการทำงานผิดพลาดระหว่างการทำงานต่ำ ส่งผลให้ภาระงานและความถี่ในการบำรุงรักษาน้อยลง ในโครงการอุตสาหกรรมระยะยาว- ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาต่ำของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบวอร์เท็กซ์สามารถช่วยบริษัทประหยัดเงินได้มาก
มิเตอร์วัดการไหลของกังหันมีการลงทุนเริ่มแรกที่ค่อนข้างสูง เนื่องจากมีกระบวนการผลิตที่สูงขึ้นและข้อกำหนดด้านความแม่นยำ อย่างไรก็ตาม ไม่ควรประเมินค่าบำรุงรักษาต่ำไป เนื่องจากชิ้นส่วนที่หมุนอยู่ภายใน การสอบเทียบและการหล่อลื่นอย่างสม่ำเสมอจึงมีความจำเป็นเพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำในการวัดและการทำงานตามปกติ ค่าบำรุงรักษารายปีของเครื่องวัดการไหลของกังหันสามารถเข้าถึง 3% -5% ของมูลค่าอุปกรณ์ดั้งเดิม ในระหว่างการใช้งาน จำเป็นต้องตรวจสอบการหมุนของกังหันเป็นประจำเพื่อป้องกันการติดขัดของกังหันที่เกิดจากของเหลวเจือปนหรือการกัดกร่อน หากพบว่ากังหันสึกหรอ จำเป็นต้องเปลี่ยนชิ้นส่วนทันที งานบำรุงรักษาเหล่านี้จำเป็นต้องมีการลงทุนทั้งกำลังคนและทรัพยากร
ข้อพิจารณาในการคัดเลือก
ในการใช้งานจริง การติดตั้งและการใช้งานที่เหมาะสมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพของมิเตอร์วัดอัตราการไหล ด้านล่างนี้คือข้อควรพิจารณาบางประการสำหรับการติดตั้งและการใช้เครื่องวัดอัตราการไหลของน้ำวนและเครื่องวัดอัตราการไหลของกังหัน
(I) จุดติดตั้ง
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบ Vortex มีข้อกำหนดที่ค่อนข้างผ่อนคลายสำหรับสภาวะการติดตั้ง ซึ่งเป็นเหตุผลหนึ่งที่ได้รับความนิยมในด้านอุตสาหกรรม โดยทั่วไปแล้ว พวกเขามีข้อกำหนดที่ต่ำกว่าสำหรับส่วนท่อตรงต้นน้ำและปลายน้ำ ความยาวส่วนท่อตรงต้นน้ำมักจะต้องเป็น 10 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (10D) และความยาวส่วนท่อตรงปลายน้ำจะต้องเป็น 5 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (5D) ช่วยให้ติดตั้งง่ายแม้ในสถานการณ์ที่มีพื้นที่จำกัดและรูปแบบท่อที่ซับซ้อน นอกจากนี้ มิเตอร์วัดกระแสน้ำวนยังมีความยืดหยุ่นในทิศทางการติดตั้ง และสามารถติดตั้งในแนวนอนหรือแนวตั้งได้ เมื่อติดตั้งในแนวนอน ให้ใส่ใจกับตำแหน่งเซ็นเซอร์ และพยายามหลีกเลี่ยงการติดตั้งที่จุดต่ำสุดของท่อ เพื่อป้องกันไม่ให้ฟองอากาศหรือสิ่งสกปรกส่งผลต่อการวัด เมื่อติดตั้งในแนวตั้ง ของไหลควรไหลจากล่างขึ้นบนเพื่อหลีกเลี่ยงการสะสมของก๊าซภายในเซ็นเซอร์และรับประกันความแม่นยำในการวัด
ในทางตรงกันข้าม มิเตอร์วัดการไหลของกังหันมีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้นสำหรับเงื่อนไขการติดตั้ง ต้องมีการรับประกันที่เข้มงวดสำหรับส่วนท่อตรง 20 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (20D) ต้นน้ำ และส่วนท่อตรง 5 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (5D) ปลายน้ำ เนื่องจากความแม่นยำในการวัดของมิเตอร์วัดการไหลของกังหันขึ้นอยู่กับเสถียรภาพของระบบการไหลของของไหลเป็นอย่างสูง มีเพียงส่วนของท่อตรงที่ยาวเพียงพอเท่านั้นที่สามารถรับประกันได้ว่าของไหลจะรักษาความเร็วและทิศทางการไหลที่เสถียรเมื่อเข้าสู่มิเตอร์วัดการไหล โดยหลีกเลี่ยงแรงที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งเกิดจากระบบการไหลที่ไม่เสถียร เช่น กระแสน้ำวนและความปั่นป่วนบนใบพัดกังหัน จึงมั่นใจในความแม่นยำของผลการวัด หากส่วนท่อตรงต้นน้ำมีความยาวไม่เพียงพอ ของเหลวอาจไหลไม่สม่ำเสมอเมื่อเข้าสู่มิเตอร์วัดการไหล ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดเพิ่มขึ้น เมื่อติดตั้งเครื่องวัดการไหลของกังหันต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษกับทิศทางของของไหล ต้องแน่ใจว่าทิศทางการไหลของของไหลสอดคล้องกับทิศทางที่ระบุโดยลูกศรบนตัวเรือนเซ็นเซอร์ หากทิศทางการติดตั้งไม่ถูกต้อง กังหันจะไม่หมุนอย่างถูกต้อง ทำให้ไม่สามารถวัดการไหลได้อย่างแม่นยำ และอาจทำให้เครื่องวัดการไหลเสียหายได้
(II) ข้อควรระวังในการใช้งาน
เมื่อใช้เครื่องวัดอัตราการไหลของกระแสน้ำวน จะต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนจากภายนอก เนื่องจากเครื่องวัดอัตราการไหลของกระแสน้ำวนจะวัดการไหลโดยการตรวจจับสัญญาณที่เกิดจากกระแสน้ำวน สัญญาณเหล่านี้จึงค่อนข้างอ่อนและได้รับผลกระทบได้ง่ายจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก การสั่นสะเทือน และปัจจัยอื่นๆ ดังนั้นในระหว่างการติดตั้ง มิเตอร์วัดกระแสน้ำวนควรเก็บให้ห่างจากแหล่งกำเนิดของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่รุนแรง เช่น มอเตอร์ขนาดใหญ่และหม้อแปลงไฟฟ้า พร้อมกัน ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามิเตอร์วัดกระแสมีการต่อสายดินที่เหมาะสมเพื่อลดผลกระทบจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าต่อสัญญาณ หากติดตั้งมิเตอร์วัดกระแสน้ำวนในสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือนสูง จำเป็นต้องมีมาตรการลดแรงสั่นสะเทือนที่มีประสิทธิภาพ เช่น การใช้แผ่นลดแรงสั่นสะเทือนและข้อต่อที่ยืดหยุ่น เพื่อป้องกันการสั่นสะเทือนไม่ให้ส่งไปยังมิเตอร์วัดการไหล และส่งผลต่อความแม่นยำในการวัด
สำหรับมิเตอร์วัดการไหลของกังหัน สิ่งสำคัญคือต้องหลีกเลี่ยงการสั่นสะเทือนที่รุนแรงและการกระแทกระหว่างการใช้งาน เนื่องจากกังหันภายในโฟลว์มิเตอร์เป็นส่วนประกอบที่หมุนได้อย่างแม่นยำ การสั่นสะเทือนหรือการกระแทกอย่างรุนแรงอาจทำให้โรเตอร์กังหันเสียรูปหรือเสียหาย หรือเร่งการสึกหรอของแบริ่ง ซึ่งจะส่งผลต่อความแม่นยำในการวัดค่าของโฟลว์มิเตอร์และอายุการใช้งาน ในการใช้งานประจำวัน ให้หลีกเลี่ยงการสตาร์ทหรือหยุดอุปกรณ์ขนาดใหญ่ใกล้กับมิเตอร์วัดการไหล เนื่องจากอาจทำให้ท่อสั่นได้ นอกจากนี้ เมื่อบำรุงรักษาหรือซ่อมแซมระบบท่อ ให้ดูแลปกป้องเครื่องวัดการไหลของกังหันจากการกระแทกโดยไม่ได้ตั้งใจ นอกจากนี้ เนื่องจากความแม่นยำในการวัดของมิเตอร์วัดการไหลแบบเทอร์ไบน์ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความดันของเหลว ให้ตรวจสอบอุณหภูมิและความดันของของเหลวอย่างใกล้ชิดระหว่างการใช้งานเพื่อให้แน่ใจว่าจะยังอยู่ในช่วงการทำงานของมิเตอร์วัดการไหล หากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความดันมีนัยสำคัญ อาจจำเป็นต้องชดเชยและแก้ไขผลการวัดเพื่อให้มั่นใจในความถูกต้อง
สถานการณ์การใช้งานทั่วไป
ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี เครื่องวัดการไหลของกระแสน้ำวนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการวัดปริมาณไอน้ำและการวัดสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อน มิเตอร์วัดการไหลของกังหันมักใช้ในการซื้อขายและถ่ายโอนน้ำมันสำเร็จรูปเนื่องจากมีความแม่นยำสูง
ในระบบทำความร้อนของเทศบาล เครื่องวัดอัตราการไหลของกระแสน้ำวนเป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับการสูบจ่ายน้ำร้อน เนื่องจากมีความต้านทานต่ออุณหภูมิสูง-และการสูญเสียแรงดันต่ำที่ตรงกับความต้องการของระบบอย่างสมบูรณ์แบบ
ในอุตสาหกรรมอาหารและยาที่มีข้อกำหนดด้านสุขอนามัยสูงมาก-มิเตอร์วัดการไหลของกังหันสแตนเลสทั้งหมดมีความเหมาะสมมากกว่า เนื่องจากผนังด้านในเรียบมีแนวโน้มที่จะเกิดแบคทีเรียน้อยกว่า
มิเตอร์วัดอัตราการไหลของกระแสน้ำวนมักถูกเลือกใช้สำหรับการตรวจสอบท่อส่งน้ำระยะไกล- เนื่องจากแทบไม่ได้เพิ่มการสูญเสียแรงดันของระบบ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการลดการใช้พลังงานของการสูบน้ำ
แนวทางการตัดสินใจคัดเลือก
หลักการลำดับความสำคัญของสื่อ:
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบ Vortex เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่เกี่ยวข้องกับสิ่งเจือปน ตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน หรือการไหลแบบหลายเฟส มิเตอร์วัดการไหลของกังหันถูกเลือกสำหรับของเหลวที่มีความหนืดต่ำ-ที่สะอาด ซึ่งต้องการ-การวัดที่มีความแม่นยำสูง
หลักการจับคู่ความแม่นยำ:
สำหรับสถานการณ์ต่างๆ เช่น การชำระบัญชีการค้าและการควบคุมความแม่นยำ มิเตอร์วัดการไหลของกังหันต้องมีความแม่นยำ ±0.5% เครื่องวัดอัตราการไหลของน้ำวนสามารถใช้ในการควบคุมกระบวนการทางอุตสาหกรรมตามปกติได้
หลักการปรับตัวในการบำรุงรักษา:
มิเตอร์วัดการไหลของน้ำวนถูกเลือกสำหรับพื้นที่ห่างไกลที่ไม่มีเงื่อนไขการบำรุงรักษาหรือ-โครงการดำเนินการระยะยาว มิเตอร์วัดการไหลของกังหันถูกเลือกสำหรับสถานการณ์ที่มีความสามารถในการบำรุงรักษาตามปกติและข้อกำหนดด้านความแม่นยำที่เข้มงวด
