와류 유량계란 무엇이며 어떻게 작동합니까?

와류 흐름이란 무엇입니까? 와류 유량계 뒤에 있는 물리학

소용돌이 흐름이란 무엇입니까? 유량 측정의 맥락에서? 이는 유체 흐름이 허세(비유선형) 몸체를 만날 때 발생하는 유체 역학 효과인 와류 발산 현상을 말합니다. 흐르는 유체는 절벽 몸체의 날카로운 윤곽을 따라갈 수 없으며 표면에서 분리되어 몸체의 양쪽에서 규칙적이고 반복적인 패턴으로 발산되는 시계 방향과 시계 반대 방향으로 교대로 소용돌이를 형성합니다. 이러한 교번 소용돌이 패턴은 카르만 소용돌이 거리(Karman vortex street)라고 불리며, 20세기 초 이 현상을 수학적으로 특성화한 헝가리계 미국인 물리학자 테오도르 폰 카르만(는odore von Kármán)의 이름을 따서 명명되었습니다.

스트롤 수(Strouhal Number): 소용돌이 주파수가 흐름 속도와 동일한 이유

와류 발산을 유량 측정에 유용하게 만드는 주요 물리적 관계는 Strouhal 관계입니다. 주어진 파이프의 주어진 블러프 바디 형상에 대해, 와류 발산 주파수(f) 대 유체 속도(V)를 블러프 바디의 특성 치수(d)로 나눈 비율은 스트롤 수(St)라고 하는 무차원 상수입니다.

세인트 = f × d ¼ V

잘 설계된 와류 유량계 절벽 몸체의 경우 Strouhal 수는 다음과 같습니다. 대략 10,000~4,000,000의 레이놀즈 수 범위에서 일정함 이는 쉐딩 주파수가 이 넓은 범위의 속도에 엄격하게 비례한다는 것을 의미합니다. Strouhal 관계를 재정렬하면 다음이 제공됩니다.

f = St × V ¼ d

St와 d는 주어진 유량계 본체에 대해 고정되어 있으므로 주파수 f를 직접 측정하면 속도 V가 제공되고 알려진 파이프 단면적을 곱하면 체적 유량이 제공됩니다. 이것이 전체 작동 원리입니다. 와류 유량계 : 와류 계산, 속도 계산, 부피 계산. 미터의 K-인자 (단위 부피당 펄스)는 결합된 Strouhal 수와 파이프 형상을 원시 펄스 수를 트랜스미터 전자 장치의 유속으로 변환하는 단일 교정 상수로 인코딩합니다.

소용돌이 감지 방법: 센서 기술

발산된 와류에 의해 생성된 교번 압력 변동은 작습니다(일반적으로 라인압력의 0.1~10% ) 그러나 측정 가능합니다. 상업용 와류 유량계 설계에서는 여러 센서 기술을 사용하여 이러한 압력 변동을 감지합니다.

• 압전 센서: 가장 널리 사용되는 와류 감지 기술입니다. 셰더 바 내부 또는 뒤에 장착된 압전 크리스탈은 각 압력 변동으로 인한 기계적 응력에 반응하여 작은 전하를 생성합니다. 압전 센서는 견고하고 감지 요소 자체에 외부 전원이 필요하지 않으며 매우 넓은 온도 범위에서 작동합니다.
• 용량성 센서: 얇은 다이어프램은 교류 와류 압력에 반응하여 편향되어 감지기 요소의 정전 용량을 변경합니다. 용량성 센서는 낮은 유속에서 높은 감도를 제공하며 저유량 영역으로 범위를 확장하기 위해 일부 프리미엄 계기 설계에 사용됩니다.
• 초음파 소용돌이 감지: 일부 계량기 설계에서는 흐름에 수직으로 파이프를 가로지르는 초음파 빔을 사용합니다. 통과하는 각각의 와류는 초음파 빔을 변조하며, 이 변조 주파수는 와류 발산 주파수입니다. 초음파 감지에는 젖은 움직이는 부품이 없으며 고순도 및 부식성 서비스 응용 분야에 사용됩니다.

레이놀즈 수와 최소 흐름: 와류 흐름의 실제 한계

Strouhal 관계는 일반적으로 최소 레이놀즈 수 이상만 유지됩니다. Re 10,000보다 크고 20,000 특정 미터 설계에 따라 다릅니다. 이 임계값 아래에서는 와류 발산이 불규칙하고 비주기적으로 되어 정확한 유량 측정이 불가능해집니다. 이는 주어진 미터 크기에서 주어진 유체에 대해 측정 가능한 최소 유량을 정의합니다. Re를 10,000 이상으로 유지하는 데 필요한 최소 속도는 유체의 동점도에 따라 달라집니다. 20°C의 물의 경우 이는 대략 다음과 같습니다. 0.3~0.5m/s , 점성 오일(10cSt 이상)의 경우 훨씬 더 높을 수 있습니다. 이러한 레이놀즈 수 제한은 와류 유량계가 고점도 유체 응용 분야에 적합하지 않은 주된 이유입니다.

삽입형 와류 유량계: 대형 파이프용 설계, 설치 및 크기 조정

는 삽입 와류 유량계 풀보어 스풀 피스로 인라인으로 설치하는 대신 파이프 벽에 한 번의 태핑을 통해 삽입하도록 설계된 프로브 스타일 기기입니다. 프로브는 특정 지점에서 유속을 샘플링하는 깊이까지 파이프 단면으로 확장되며, 이 지점 속도는 보정된 속도 대 흐름 관계를 통해 전체 파이프 단면의 평균 속도와 체적 유량을 계산하는 데 사용됩니다. 삽입 와류 측정기는 대략 위의 파이프에 대한 지배적인 선택입니다. DN 200(8인치) 풀보어 와류 계측기는 매우 비싸고 무거워집니다.

삽입 와류 유량계의 구성

전형적인 삽입 와류 유량계 다음으로 구성됩니다:

• 삽입 프로브 본체: 파이프 벽을 통과하여 흐름 흐름으로 들어가는 원통형 또는 유선형 프로브 샤프트입니다. 프로브 길이는 파이프 직경과 일치하므로 프로브 팁의 셰더 바가 적절한 측정 깊이(일반적으로 파이프 중심선에서 15~20% 또는 교정에 사용된 속도 프로파일 가정에 따라 중심선 자체에 위치합니다.
• 프로브 팁의 셰더 바: 측정 지점에서 와류 발산을 생성하는 T자형 또는 D자형 블러프 바디입니다. 셰더 형상은 일관되고 반복 가능한 Strouhal 수를 보장하기 위해 정확한 공차로 가공됩니다.
• 패킹 글랜드 또는 볼 밸브 절연: 프로브는 프로브가 파이프 벽에서 나오는 지점의 패킹 글랜드에 의해 파이프 압력에 대해 밀봉됩니다. 핫 탭 삽입 와류 계측기에는 프로세스 중단 없이 파이프에 압력과 흐름이 있는 동안 프로브를 삽입하거나 후퇴시킬 수 있는 격리 밸브가 포함되어 있습니다.
• 송신기 하우징: 신호 조절 회로, 디스플레이(옵션) 및 출력 전자 장치를 포함하는 프로브 상단에 장착된 전자 장치 하우징입니다. 하우징은 환경 보호를 위해 IP65 또는 IP67 등급입니다.

삽입 깊이 보정 및 속도 프로파일 계수

의 정확성 삽입 와류 유량계 삽입 지점의 속도와 전체 파이프 단면의 평균 속도 사이의 관계를 아는 것이 중요합니다. 이 관계는 속도 프로필 요소(미터 요소 또는 삽입 요소라고도 함)입니다. 완전히 발달된 난류 파이프 흐름 프로파일의 경우 평균 속도에 대한 중심선 속도의 비율은 대략 다음과 같습니다. 1.2~1.25 이는 중심선 속도가 평균보다 20~25% 높다는 의미입니다. 따라서 프로브가 중심선에 삽입되면 측정된 속도를 이 계수로 나누어 평균 속도를 구해야 합니다. 속도 프로파일 계수는 다음의 영향을 받습니다.

• 파이프 레이놀즈 수: 프로파일 계수는 레이놀즈 수에 따라 다릅니다. 정확한 유량 측정을 위해서는 Re를 정확하게 파악하거나 프로파일 형상에 대한 민감도를 최소화하는 삽입 깊이(보통 중심선에서 파이프 반경의 약 1/6)를 가진 미터를 사용해야 합니다.
• 상류 배관 장애: 굽힘, 밸브, 티 및 파이프 팽창이나 수축으로 인해 이상적인 난류 형태의 속도 프로파일이 왜곡됩니다. 왜곡된 프로파일은 정격 정확도를 달성하기 위해 더 긴 직선 파이프 길이 또는 프로파일 교정기가 필요합니다.
• 삽입 깊이 정확도: 프로브는 설계된 삽입 깊이에 정확히 위치해야 합니다. 오류 삽입 깊이 10mm 500mm 파이프에서는 대략적으로 측정 오류가 발생합니다. 1~3% 파이프 단면의 해당 지점의 속도 프로파일 모양에 따라 달라집니다.

삽입 대 풀 보어 와류 측정기의 장점 및 한계

Vortex 공기 유량계: 압축 공기, HVAC 공기 및 연소 공기 측정

A 소용돌이 공기 유량계 산업, 상업 및 HVAC 응용 분야에서 공기 흐름을 측정하는 가장 실용적인 기기 중 하나입니다. 공기는 와류 측정에 장점과 과제를 모두 제시합니다. 밀도가 낮다는 것은 와류로 인한 압력 변동이 낮다는 것을 의미하지만(민감한 감지 필요) 점도가 낮다는 것은 레이놀즈 수가 일반적으로 표준 파이프 크기의 중간 속도에서도 와류 발산에 대한 임계값 10,000보다 훨씬 높다는 것을 의미합니다.

압축 공기 측정: 가장 일반적인 와류 공기 흐름 애플리케이션

제조 시설의 압축 공기 시스템은 일반적으로 다음과 같이 작동합니다. 6~10bar 게이지 압력 . 압축 공기 소비량을 정확하게 측정하는 것은 에너지 감사, 누출 감지 및 생산 공정에 공기 비용을 할당하는 데 필수적입니다. Vortex 유량계는 다음과 같은 이유로 압축 공기 측정에 매우 적합합니다.

• 움직이는 부품 없음: 압축 공기 라인은 압축기에서 유입된 오일, 물 및 미립자를 운반합니다. 움직이는 부품이나 베어링이 없는 와류식 계기는 압축 공기 서비스의 터빈 계기나 용적식 계기보다 오염 및 마모에 훨씬 덜 민감합니다.
• 넓은 유량 범위: 제조 분야의 압축 공기 수요는 매우 다양하며 다양한 교대 근무 및 생산 시나리오에 걸쳐 수요가 거의 0에서 전체 시스템 용량까지 다양합니다. 와류계의 턴다운 비율은 다음과 같습니다. 20:1 ~ 40:1 일반적으로 턴다운이 3:1~5:1인 차압계보다 이러한 변동성을 더 잘 처리합니다.
• 보상이 포함된 체적 또는 질량 유량 출력: 현대 소용돌이 공기 유량계s 동일한 기기 내에 온도 및 압력 센서를 통합하여 실제 체적 유량(라인 조건에서)과 표준 체적 유량 또는 질량 유량(일반적으로 20°C 및 1bar 또는 0°C 및 1.01325bar의 기준 조건으로 수정됨)을 모두 출력할 수 있습니다. 이는 소비된 공기의 질량(라인 압력에서의 공기량이 아님)이 압축기 에너지 비용을 결정하는 에너지 계산에 필수적입니다.

Vortex Meter를 이용한 HVAC 공기 흐름 측정

대기압 또는 그 부근의 HVAC 덕트 공기 흐름 측정의 경우, 삽입 와류 유량계s HVAC 덕트는 일반적으로 규모가 크고(DN 200 ~ DN 1000 이상) 완전 내경 계측기를 설치할 수 없는 직사각형 또는 원형 판금 구조이기 때문에 특히 인기가 있습니다. 프로브 스타일 삽입 측정기는 덕트 벽에 뚫린 단일 구멍을 통해 설치되므로 덕트 섹션을 교체할 필요가 없습니다. 주요 HVAC 소용돌이 적용 고려 사항:

• 속도 범위: HVAC 덕트 공기 속도는 일반적으로 다음과 같습니다. 2~15m/s . Vortex 미터는 이 범위에서 편안하게 작동하지만 낮은 끝은 더 작은 덕트 크기에 대한 최소 레이놀즈 수 임계값에 접근합니다. 낮은 속도에서 DN 150 미만의 HVAC 공급 덕트의 경우 와류 측정기를 지정하기 전에 최소 예상 유량 조건에서 Re가 10,000을 초과하는지 확인하십시오.
• HVAC 시스템의 프로파일 왜곡: HVAC 덕트 공사는 측정 지점 상류에 적절한 직선을 제공하는 경우가 거의 없습니다. 공간 제약으로 인해 엘보우, 팬 배출구, 디퓨저 및 댐퍼가 계측기를 배치해야 하는 위치 바로 상류에 있는 경우가 많습니다. 이러한 설치의 경우 허용 가능한 정확도를 달성하려면 다점 평균 피토 스타일 측정 또는 바로 업스트림에 유량 조절기가 있는 와류 측정기가 필요합니다.

연소 공기 및 천연 가스 공기 혼합물 측정

와류 공기 유량계 연소 효율 및 배출 규정 준수를 위해 공기 대 연료 비율(공연비)을 정밀하게 제어해야 하는 산업용 버너 시스템, 보일러 및 가마의 연소 공기 흐름 측정에 사용됩니다. 이러한 응용 프로그램에서는 소용돌이 공기 유량계 출력은 버너 관리 시스템이나 연소 컨트롤러에 직접 공급됩니다. 계기는 연소 공기 예열 시스템에서 일반적으로 나타나는 상승된 공기 온도에 대해 평가되어야 합니다. 산업용 연소 공기 예열 온도 200~400°C 일반적이며 계기는 고온 습식 재료 및 온도 보상 전자 장치로 지정되어야 합니다.

증기 적용을 위한 와류 유량계: 포화 및 과열 증기 측정

는 증기 적용을 위한 와류 유량계 소용돌이 기술의 가장 기술적으로 중요하고 상업적으로 중요한 용도 중 하나입니다. 증기 흐름 측정은 역사적으로 오리피스 플레이트가 있는 차압(DP) 계기가 지배해 왔지만, 와류 계기의 우수한 정확도, 낮은 유지 관리 및 직접적인 질량 흐름 기능으로 인해 현대 공정 플랜트 및 유틸리티 시스템의 증기 응용 분야에서 선호되는 선택이 되었습니다.

증기가 측정하기 어려운 이유와 Vortex Meter가 뛰어난 이유

증기 측정은 많은 유량 측정 기술을 부적합하게 만드는 여러 가지 이유로 까다롭습니다.

• 고온 및 고압: 산업용 증기 시스템은 다음 온도에서 작동합니다. 100°C ~ 400°C 그리고 압력 0.5바 ~ 40바 , 고무 씰, 습식 전자 장치 또는 열가소성 구성 요소가 있는 기기의 사용을 제한하는 조건입니다.
• 가변 밀도: 증기 밀도는 온도와 압력에 따라 크게 변합니다. 질량 유량을 측정하려면 직접 밀도 측정이나 증기표를 사용하여 측정된 온도 및 압력으로부터 밀도를 계산하여 라인 조건에서 유체 밀도를 알아야 합니다. 차압계는 체적 유량을 측정하며 별도의 밀도 보상이 필요합니다. 통합된 온도 및 압력 보상 기능을 갖춘 와류 유량계는 직접적인 질량 유량 출력을 제공합니다.
• 응축수 위험: 증기 파이프에는 액체 응축수 슬러그가 포함될 수 있으며, 특히 시동 시나 제대로 유지 관리되지 않는 시스템에서는 더욱 그렇습니다. 차압 센서나 용적형 계기 요소에 액체 슬러그가 닿으면 손상되거나 영구적인 교정 이동이 발생할 수 있습니다. 견고한 금속 쉐더 바와 견고한 압전 센서를 갖춘 와류식 계량기는 다른 방식보다 응축수 슬러그를 훨씬 더 잘 견딥니다.
• 움직이는 부품 없음: 고온 및 고압의 증기에는 반복적인 열 순환, 압력 맥동, 동반 입자나 물방울의 침식 효과를 견딜 수 있는 기기 구성 요소가 필요합니다. 와류식 유량계에는 마모되거나 막히거나 주기적인 교체가 필요할 수 있는 움직이는 부품이 유량 흐름에 없습니다.

포화 증기 대 과열 증기: 와류식 측정기 고려 사항

Vortex 유량계는 포화 증기와 과열 증기를 모두 처리하지만 측정 접근 방식과 필요한 보조 측정이 다릅니다.

• 포화 증기: 포화 상태에서는 온도와 압력이 증기 포화 곡선으로 연결됩니다. 증기 상태를 정의하고 증기표에서 밀도를 계산하려면 온도나 압력을 측정하는 것만으로도 충분합니다. 포화 증기 응용 분야의 경우 증기 적용을 위한 와류 유량계 통합 압력 센서(및 옵션으로 온도 센서)를 사용하면 실시간으로 밀도를 계산하고 질량 유량을 직접 출력할 수 있습니다. 포화 증기 계량기에 대한 일반적인 통합 압력 센서 범위는 다음과 같습니다. 0 ~ 25bar 절대압 의 정확성으로 ±0.1~±0.5% .
• 과열 증기: 과열 증기는 액체 없이 완전히 기체 상태입니다. 밀도는 온도와 압력의 독립적인 함수입니다. 과열 증기용 와류 계측기는 라인 온도와 라인 압력을 모두 측정해야 하며 증기 상태 방정식(일반적으로 IAPWS-IF97 표준 증기 테이블의)을 사용하여 실시간 밀도를 계산해야 합니다. 그러면 질량 유량 출력은 다음과 같습니다. 질량 유량 = 체적 유량 × 밀도(T, P) 가장 현대적인 다변수 와류식 유량 트랜스미터s 이 계산을 내부적으로 수행합니다.

증기 와류 측정기 재료 및 온도 사양

증기 서비스의 경우 와류 유량계 본체와 내부 구성 요소는 특정 재료 요구 사항을 충족해야 합니다.

• 본체 재질: 표준 증기 서비스용 ASTM A105 탄소강 또는 ASTM A182 스테인리스강(SS316/SS316L). 25bar 이상의 고압 증기 또는 부식성 불순물(황, 염화물)이 포함된 증기의 경우 SS316 이상의 합금(Hastelloy C, Duplex SS)이 지정됩니다.
• 온도 등급: 표준 증기 적용을 위한 와류 유량계 평가된다 260°C ~ 320°C . 과열 증기용 고온 버전의 정격은 다음과 같습니다. 400°C ~ 450°C , 일반적으로 트랜스미터 전자 장치를 뜨거운 공정 연결부에서 멀리 이동시켜 전자 장치를 지정된 작동 범위 내로 유지하는 확장된 목 설계를 사용합니다.
• 압력 등급: 표준 wafer-body vortex meters are rated to PN 40(40바) 크기는 DN 15 ~ DN 100입니다. 동일한 크기 범위의 플랜지 몸체는 일반적으로 다음에 해당하는 ANSI 클래스 300 또는 클래스 600 압력 등급을 갖습니다. 51바 및 102바 각각 38°C 작동 온도에서.

Vortex 유형 유량 트랜스미터: 전자 장치, 출력 및 통신 프로토콜

A 와류식 유량 트랜스미터 센서(압전, 용량성 또는 초음파)에서 원시 와류 펄스 신호를 수신하고, 신호 조절 및 필터링 알고리즘을 통해 이를 처리하고, 유속을 계산하고, 하나 이상의 표준화된 출력 신호를 통해 제어 시스템 또는 데이터 수집 시스템에 결과를 전송하는 전자 모듈입니다. 최신 기기에서는 트랜스미터가 별도의 원격 장착 장치가 아닌 미터 본체에 물리적으로 통합되어 있어 소형 어셈블리에 "스마트 트랜스미터"라는 명칭이 부여됩니다.

신호 컨디셔닝: 원시 펄스에서 깨끗한 흐름 신호까지

는 raw signal from a vortex sensor is a low-amplitude alternating signal whose frequency represents the vortex shedding rate. In process environments, this signal is contaminated by several sources of interference that the 와류식 유량 트랜스미터 다음을 거부해야 합니다.

• 파이프 진동: 펌프, 압축기 및 구조적 공진으로 인한 기계적 진동은 계기 본체에 결합되어 와류 펄스로 잘못 해석될 수 있는 허위 신호를 센서에서 생성합니다. 최신 송신기는 적응형 신호 처리 및 주파수 식별 알고리즘을 사용하여 실제 와류 주파수(흐름 변화를 원활하게 추적)와 진동 유발 소음(일반적으로 광대역 또는 고정 고조파 주파수)을 구별합니다.
• 저유량 소음: 감지 가능한 최소 흐름 근처에서는 와류 발산이 불규칙해지고 개별 와류를 소음과 구별하기가 어렵습니다. 고급 트랜스미터는 신호의 통계 분석을 사용하여 매우 낮은 신호 대 잡음비에서도 일관된 와류 주파수의 존재를 감지하여 유효 최소 유량을 확장합니다.
• 전기 간섭(EMI/RFI): 산업 환경에는 가변 속도 드라이브, 전원 케이블, 용접 장비 및 무선 송신기에서 발생하는 강력한 전자기장이 포함되어 있습니다. 송신기 전자 장치에는 이러한 신호가 측정에 영향을 미치지 않도록 적절한 차폐, 필터링 및 격리가 포함되어야 합니다.

출력 신호 및 통신 프로토콜

A 와류식 유량 트랜스미터 모델 및 구성에 따라 다음 출력 신호 중 하나 이상을 제공합니다.

• 4~20mA 아날로그 출력: 는 universal industry standard for flow rate transmission. The transmitter maps 4 mA to zero flow (or the configured zero of the output range) and 20 mA to the maximum configured flow rate. The 4 to 20 mA signal is immune to line resistance effects (within cable resistance limits) and easy to connect to any PLC, DCS, or panel meter input.
• 펄스 출력(주파수 출력): 각 펄스가 고정된 유체량(미터의 K-계수)을 나타내는 디지털 펄스열입니다. 펄스 출력은 순간 유량 표시가 아닌 통합 카운터가 필요한 배치 제어 시스템, 에너지 관리 시스템 및 상거래 애플리케이션의 합산에 사용됩니다.
• 하트 프로토콜: HART(Highway Addressable Remote Transducer)는 4~20mA 아날로그 신호에 중첩된 디지털 통신 프로토콜입니다. 추가 배선 없이 구성, 진단 및 2차 변수(온도, 압력, 밀도)에 대한 액세스를 위한 양방향 디지털 통신이 가능합니다. HART는 프로세스 산업에서 가장 널리 배포된 디지털 프로토콜이며 거의 모든 최신 기술의 표준입니다. 와류식 유량 트랜스미터s .
• FOUNDATION Fieldbus 및 PROFIBUS PA: 여러 장비가 단일 케이블 쌍을 공유하고 제어실에서 전체 진단 및 구성을 제공하며 트랜스미터 자체 내 기능 블록 실행과 같은 고급 기능을 지원하는 완전 디지털 필드버스 프로토콜입니다. 완전한 디지털 인프라가 지정된 신축 공정 공장 및 정유소 확장에 사용됩니다.
• Modbus RTU 또는 TCP/IP: Modbus 호환 SCADA 또는 건물 관리 시스템이 표준인 수처리, 건물 자동화 및 HVAC 시스템에 사용됩니다. 많은 삽입 와류 유량계s HVAC 및 물 애플리케이션의 경우 Modbus RS-485를 표준 출력으로 제공합니다.

다변수 소용돌이 트랜스미터: 통합 온도, 압력 및 밀도

는 multivariable 와류식 유량 트랜스미터 온도 측정(RTD 또는 열전대), 압력 측정(통합 압력 변환기) 및 유량 측정(와류 센서)을 단일 기기 패키지에 통합합니다. 트랜스미터는 증기, 천연 가스, 공기 및 기타 일반적인 공정 유체에 대해 내장된 상태 방정식을 사용하여 측정된 온도 및 압력으로부터 유체 밀도를 실시간으로 계산한 다음 체적 유량에 계산된 밀도를 곱하여 질량 유량을 직접 출력합니다. 다변수 트랜스미터의 주요 이점:

• 기기 수 감소: 하나의 다변수 와류 트랜스미터는 와류 유량계, 온도 트랜스미터, 압력 트랜스미터, 외부 유량 컴퓨터를 대체합니다. 이를 통해 조달, 설치, 유지 관리 및 교정 비용이 크게 절감됩니다.
• 더 엄격한 질량 흐름 정확도: 온도와 압력이 유속과 정확히 동일한 지점에서 측정되고 동일한 전자 장치 내에서 처리되면 별도의 기기에서 발생하는 시간적, 공간적 오류가 제거됩니다. 이는 온도와 압력이 별도의 지점에서 측정되는 시스템에 비해 질량 유량 정확도를 향상시킵니다.
• 에너지 흐름(열 흐름) 출력: 증기 및 온수 응용 분야의 경우 다변수 트랜스미터는 질량 흐름과 온도 및 압력 측정에서 파생된 유체 엔탈피를 결합하여 에너지 흐름(시간당 메가줄 또는 시간당 BTU)을 출력할 수 있습니다. 이러한 직접적인 에너지 출력은 외부 유량 컴퓨터 없이 공공요금 청구 및 에너지 관리를 위한 증기 계량에 사용됩니다.

Vortex 유량계 설치: 직선 파이프 요구 사항, 방향 및 시운전

올바른 설치는 다음을 결정하는 가장 중요한 요소입니다. 와류 유량계 서비스에서 지정된 정확도를 달성합니다. 가장 잘 교정된 계기라도 적절한 업스트림 직관 없이 설치되거나 가스나 액체가 잘못된 위치에 갇히는 방향으로 설치되거나 공정 연결에 주의를 기울이지 않으면 좋지 않은 결과를 제공합니다.

업스트림 및 다운스트림 직선형 파이프 요구 사항

Vortex 유량계는 교정된 정확도를 달성하기 위해 완전히 개발되고 왜곡되지 않은 속도 프로파일이 필요합니다. 상류 배관 교란(굴곡부, 밸브, 팽창기, 감속기)으로 인해 프로파일이 왜곡되고 체계적인 오류가 발생합니다. 최소 직선 파이프 요구 사항(D = 파이프 내부 직경):

• 단일 90도 굽힘: 최소 15D 업스트림 미터의
• 동일한 평면에 두 개의 90도 굽힘: 최소 20D 업스트림
• 서로 다른 평면에 있는 두 개의 90도 굽힘(평면 외부): 최소 25D 업스트림
• 완전히 열린 게이트 밸브 또는 볼 밸브: 최소 10D 업스트림
• 제어 밸브(부분 개방): 최소 30D ~ 50D 업스트림 심각한 프로필 왜곡으로 인해
• 다운스트림 요구 사항: 최소 5D 다운스트림 미터의 before any fitting or valve

공간 제약으로 인해 이러한 직선 파이프 요구 사항을 충족할 수 없는 경우 흐름 컨디셔너 (튜브 다발, 천공판 또는 CPA 50E 유형 컨디셔너 등) 계기 바로 상류에 설치하면 필요한 직관 배관 길이를 줄일 수 있습니다. 10D 이하 유량 프로파일이 유량계에 도달하기 전에 균질화함으로써.

장착 방향: 수평, 수직 및 경사 파이프

와류 유량계s 수평, 수직 또는 경사 파이프에 설치할 수 있지만 트랜스미터의 장착 방향과 중력에 상대적인 흐름 방향을 고려해야 합니다.

• 수평 파이프 설치: 는 transmitter housing should be mounted to the side (at 3 o'clock or 9 o'clock position on the pipe) rather than on top (12 o'clock) for steam or gas service, to prevent condensate accumulation in the meter body. For liquid service, side mounting is also preferred to prevent gas pockets from accumulating at the top of the meter body.
• 수직 파이프 설치: 액체 서비스의 경우, 유량계 본체에 액체가 가득 차도록 수직 파이프 설치에서 흐름 방향이 위쪽(아래에서 위로)이어야 합니다. 액체 서비스 수직 파이프의 하향 흐름은 정확성을 심각하게 저하시키는 부분적인 충전 조건을 만들 수 있습니다. 가스 및 증기 서비스의 경우 수직 설치에서는 위쪽 또는 아래쪽 흐름 방향이 허용됩니다.
• 송신기 방향: 는 transmitter housing and display should face a direction that allows easy reading by operators and easy access for maintenance without awkward postures. On horizontal pipes, the transmitter is typically rotatable to any orientation in 90-degree increments after meter installation to optimize readability.

Vortex 유량계에 대해 자주 묻는 질문

1. 와류란 무엇이며 와류 유량계는 이를 측정에 어떻게 사용합니까?

소용돌이 흐름이란 무엇입니까? 측정 측면에서? 이는 카르만 와류 발산 현상입니다. 유체가 절벽 몸체(셰더 바)를 지나 흐를 때 몸체의 각 측면에서 규칙적인 패턴으로 교대로 와류가 발산됩니다. 쉐딩 주파수는 Strouhal 관계(f = St × V ¼ d)를 통해 유체 속도에 정비례합니다. 에이 와류 유량계 압전 또는 용량성 센서를 사용하여 이 주파수를 계산하고, 주파수를 속도로 변환하고, 파이프 면적을 곱하고, 체적 또는 질량 유량을 출력합니다. 스트롤 수는 대략 10,000~4,000,000 이상의 레이놀즈 수에 대해 일정하게 유지되어 이 넓은 범위에 걸쳐 선형 측정을 제공합니다.

2. 풀보어 인라인 유량계에 비해 삽입 와류 유량계의 장점은 무엇입니까?

안 삽입 와류 유량계 풀 보어 인라인 계량기에 크고 무겁고 값비싼 플랜지 스풀 부품이 필요한 대구경 파이프에 상당한 비용 이점을 제공합니다. 삽입 미터는 단일 파이프 태핑을 사용하고 핫 태핑(가압 시스템에서 공정 중단 없이 설치)이 가능하며 매우 낮은 압력 강하(프로브만 해당, 풀 보어 아님)를 생성하고 동일한 소형 프로브 설계로 DN 50~DN 2000 이상의 파이프 크기를 처리합니다. 트레이드오프는 정확성입니다. 삽입 미터는 일반적으로 정확도를 달성합니다. 판독값의 ±1.5~±3.0% 대 ±0.5~±1.0% 전체 구멍 설계의 경우 점 속도 측정으로 인해 속도 프로파일 가정에서 추가적인 불확실성이 발생하기 때문입니다.

3. 압축 공기 에너지 소비를 측정하는 데 Vortex 공기 유량계가 적합한가요?

예. 에이 소용돌이 공기 유량계 온도 및 압력 보상이 통합되어 있어 압축 공기 에너지 계산에 이상적입니다. 다변수 트랜스미터는 라인 체적 유량을 표준 체적 유량(정의된 표준 조건 참조)으로 변환하거나 소비되는 압축기 에너지를 결정하는 질량 유량으로 직접 변환합니다. 와류계의 높은 턴다운 비율( 20:1 ~ 40:1 )는 교대조와 생산 상태에 따른 압축 공기 수요의 광범위한 변화를 처리하며, 움직이는 부품이 없는 설계는 기름이나 습기가 포함되어 있을 수 있는 압축 공기에 매우 적합합니다.

4. 오리피스 플레이트 위에 증기를 적용할 때 와류 유량계를 선호하는 이유는 무엇입니까?

A 증기 적용을 위한 와류 유량계 여러 가지 이유로 증기 서비스에서 기존 오리피스 플레이트 차압계보다 성능이 뛰어납니다. 더 높은 정확도를 제공합니다( 판독값의 ±1.0% 대 ±2~±3% 일반적인 오리피스 설치의 경우) 훨씬 더 넓은 범위를 제공합니다( 20:1 ~ 30:1 대 3:1 ~ 5:1 DP의 경우) 막히거나 얼어붙을 수 있는 임펄스 라인이 필요하지 않으며, 증기로 인해 부식되는 얇은 오리피스 플레이트가 없으며, 다변수 형태로 별도의 유량 컴퓨터 없이 직접적인 질량 유량 출력을 제공합니다. 또한 Vortex 계기는 젖은 다리가 있는 DP 계기보다 응축수 슬러그를 더 잘 처리합니다.

5. 와류형 유량 트랜스미터는 어떤 출력을 제공합니까?

A 와류식 유량 트랜스미터 일반적으로 4~20mA 아날로그 출력 유량을 나타내는 a 펄스 또는 주파수 출력 합산 및 디지털 통신을 위한 HART 프로토콜 (가장 일반적), 모델에 따라 FOUNDATION Fieldbus, PROFIBUS PA 또는 Modbus RTU/TCP. Multivariable 트랜스미터는 여러 개의 4~20mA 출력을 제공하거나 단일 디지털 Fieldbus 연결을 통해 모든 변수(유량, 온도, 압력, 밀도, 질량 유량)를 전송할 수 있습니다. 펄스 출력은 순간 속도 신호가 아닌 실제 유체량의 통합 카운터가 필요한 상거래 및 배치 제어 애플리케이션에 특히 중요합니다.

6. Vortex 유량계는 동일한 계기 본체에서 가스와 액체를 모두 측정할 수 있습니까?

는 same physical vortex meter body can measure both gases and liquids because the Strouhal relationship is valid for any fluid above the minimum Reynolds number threshold. However, the meter must be correctly sized for each fluid (velocity range requirements differ significantly between gases and liquids due to density differences), and the transmitter must be configured with the correct fluid properties for each service. In practice, a meter sized for a gas application is typically too large for a liquid application in the same pipe because liquid requires much lower velocities for the same mass flow. Most users specify separate meters for gas and liquid service rather than attempting to use the same meter for both.

7. 와류 유량계가 측정할 수 있는 최소 유량은 얼마입니까?

는 minimum measurable flow rate of a 와류 유량계 안정적인 와류 발산을 위한 레이놀즈 수 임계값에 의해 결정됩니다. 일반적으로 계기 설계에 따라 Re > 10,000 ~ 20,000입니다. DN 50미터 내 20°C 물의 경우 이는 대략 다음과 같은 최소 속도에 해당합니다. 0.3~0.5m/s 최소 유량은 대략 0.3~0.6m³/h . 가스 및 증기의 경우 최소 속도는 다음과 같습니다. 1~3m/s 저밀도 유체에서는 단위 속도당 레이놀즈 수가 더 낮기 때문입니다. 특정 유체, 온도, 압력 및 파이프 크기에 대한 최소 흐름 용량을 확인하려면 항상 제조업체의 크기 조정 소프트웨어를 사용해야 합니다.

8. 와류 유량계 상류에 얼마나 많은 직관이 필요합니까?

상류 직관 요구 사항 와류 유량계 범위 10D ~ 50D 상류 교란 유형에 따라 다릅니다. 단일 90도 굽힘에는 최소 15D가 필요합니다. 2개의 평면 외 굽힘에는 25D가 필요합니다. 부분 개방 시 제어 밸브에는 30D~50D가 필요합니다. 다운스트림에서는 피팅이나 밸브 이전에 최소 5D가 필요합니다. 설치 공간이 부족한 경우 유량 조절기는 업스트림 구성에 관계없이 업스트림 요구 사항을 약 10D로 줄입니다. 는 삽입 와류 유량계 일반적으로 점 속도 측정이 프로파일 왜곡에 더 민감하기 때문에 전체 내경 미터(15D~30D)보다 더 많은 업스트림 직선 파이프가 필요합니다.

9. 와류 유량계에 적합하지 않은 유체는 무엇입니까?

와류 유량계s 다음에는 적합하지 않습니다. 실제 유속에서 레이놀즈 수가 10,000 이상으로 유지될 수 없는 고점도 유체(작동 온도에서 약 10~20cSt 이상) 셰더 바를 부식시키거나 센서에 침전될 수 있는 고형분 함량이 높은 슬러리 및 유체; 액체와 가스가 상당한 양으로 동시에 존재하는 다상 흐름(품질이 약 0.8 미만인 습증기 또는 부피 기준 약 2% 이상의 가스가 포함된 액체) 맥동 주파수가 예상되는 와류 주파수 범위와 겹치는 맥동 흐름; 최대 허용 압력 강하를 초과하지 않고는 필요한 최소 속도를 달성할 수 없는 소형 파이프의 유속이 매우 낮습니다.

10. 특정 증기 시스템에 맞는 증기 적용용 와류 유량계의 크기는 어떻게 됩니까?

크기 조정 증기 적용을 위한 와류 유량계 최소 및 최대 질량 유량, 측정 지점의 증기 압력 및 온도, 파이프 크기를 알아야 합니다. 질량 흐름과 증기 밀도(증기 테이블을 사용하여 압력과 온도로 계산)로부터 체적 흐름과 속도가 결정됩니다. 유량계 크기는 안정적인 와류 발산을 위해 최소 유속이 유량계의 최소 속도를 초과하도록 선택됩니다(일반적으로 1.5~2.5m/s 증기의 경우) 최대 유속은 유량계의 정격 최대값을 초과하지 않습니다(일반적으로 50~80m/s 증기용). 결과 속도 범위는 사용 중인 계기의 턴다운을 정의합니다. 대부분의 제조업체는 증기 조건 및 유량 범위가 제공되면 자동으로 계산을 수행하는 크기 조정 소프트웨어 또는 온라인 도구를 제공합니다.