Tại sao lưu lượng kế xoáy trở nên không ổn định - hoặc thậm chí ngừng hoạt động - sau khi lắp đặt?

Bạn đã bao giờ gặp phải trường hợp máy đo lưu lượng xoáy có độ chính xác kém, tín hiệu dao động lớn hoặc thậm chí mất tín hiệu hoàn toàn sau khi lắp đặt chưa?

Trong nhiều trường hợp, nguyên nhân cốt lõi không phải do bản thân thiết bị mà là do cách lắp đặt và kích thước không phù hợp. Lưu lượng kế dạng xoáy rất nhạy cảm với đặc tính vận tốc, chế độ dòng chảy và cấu hình đường ống. Những sai lệch nhỏ trong các chi tiết này có thể dẫn đến sai số đo lường đáng kể.

Bài viết này giải thích các nguyên tắc kỹ thuật chính đằng sau việc xác định kích thước, lựa chọn bộ giảm tốc và các yêu cầu về ống thẳng phù hợp, dựa trên các tiêu chuẩn ngành và nghiên cứu thực nghiệm đã được xác minh.

1. Định cỡ đồng hồ cho tỷ lệ quay vòng rộng: Tại sao việc giảm đường kính thường cần thiết

Để đạt được một tỷ lệ quay vòng rộng và đảm bảo đủ cường độ tín hiệu ở tốc độ dòng chảy thấp, thực tế kỹ thuật thông thường là giảm đường kính lưu lượng kế so với đường ống nhằm tăng vận tốc chất lỏng.

cho lưu lượng kế phụ thuộc vào biên dạng vận tốc —chẳng hạn như:

• Lưu lượng kế xoáy
• Lưu lượng kế xoáy (tuế sai xoáy)
• lưu lượng kế điện từ

việc kết hợp đường kính này thường đạt được bằng cách sử dụng bộ giảm tốc đồng tâm .

Nguyên tắc định cỡ chung

• Trong hầu hết các ứng dụng, đường kính danh nghĩa của lưu lượng kế phải bằng hoặc nhỏ hơn đường kính ống .
• cho vortex flowmeters, the calculated meter size is often nhỏ hơn một đến hai kích thước danh nghĩa hơn đường ống.

Ví dụ

• Đường ống: 8" (DN200)
• Lưu lượng kế xoáy: 4" (DN100)

Trong những trường hợp đặc biệt—chẳng hạn như chuyển giao quyền giám sát dầu hoặc đo nitơ lưu lượng thấp —thậm chí mức giảm lớn hơn có thể được áp dụng để đáp ứng các yêu cầu cắt giảm nghiêm ngặt.

Tuy nhiên, quá khổ vẫn là một vấn đề thường xuyên. Trong một số dự án, lưu lượng kế xoáy được lựa chọn quá lớn , dẫn đến:

• Vận tốc không đủ trong quá trình hoạt động bình thường
• Hoạt động ngoài phạm vi đo hiệu quả
• Mất ổn định tín hiệu nghiêm trọng sau khi vận hành

Trường hợp lưu ý:

cho nitrogen service with a 4" pipeline selected for start-up demand, installing a 1/2" vortex flowmeter represents an extreme reduction. Both the pipeline sizing logic and the meter selection require careful revaluation.

2. Lựa chọn bộ giảm tốc: Luôn sử dụng bộ giảm tốc đồng tâm

Bất cứ khi nào cần giảm hoặc mở rộng đường kính ống khi lắp đặt lưu lượng kế xoáy:

Phải sử dụng bộ giảm tốc đồng tâm.

Bộ giảm tốc lệch tâm tạo ra các biên dạng vận tốc không đối xứng làm giảm đáng kể độ chính xác của phép đo trong các thiết bị nhạy cảm với vận tốc.

3. Yêu cầu về đường ống thẳng để lắp đặt đường kính giảm

Yêu cầu hình học giảm tốc

Để giảm thiểu biến dạng dòng chảy:

• các góc côn α của bộ giảm tốc không được vượt quá 15°
• Trong điều kiện này, bộ giảm tốc có thể được coi là một phần của chiều dài ống thẳng

Cả hai các bộ giảm tốc phía thượng nguồn và hạ lưu phải là các bộ giảm tốc đồng tâm, giảm dần.

4. Yêu cầu về độ dài đường thẳng ngược dòng tối thiểu (Giá trị điển hình)

D = đường kính ống bên trong

5. Điều kiện lắp đặt chung cho lưu lượng kế xoáy

Lưu lượng kế xoáy được lắp đặt đúng cách phải đáp ứng các điều kiện sau:

a) Lắp đặt theo chiều ngang hoặc chiều dọc (đối với chất lỏng: hướng dòng chảy từ dưới lên trên) trong đường ống phù hợp với đường kính danh nghĩa

b) Chiều dài ống thẳng thượng nguồn và hạ lưu đủ, không bị cản trở theo quy định

c) Căn chỉnh đồng trục với đường ống; các miếng đệm không được xâm nhập vào dòng chảy

d) Đường ống nhiều đoạn phải giữ thẳng với độ lệch trục tối thiểu

e) Đo nhiệt độ:

• Tốt nhất là thông qua giếng nhiệt tích hợp
• Ngược lại, xác định vị trí cảm biến Hạ lưu 2–5D

f) Đo áp suất:

• Tốt nhất là thông qua việc khai thác áp suất tích hợp
• Nếu không, hãy xác định vị trí khai thác Hạ lưu 2–7D

g) Không có van hoặc đường nhánh trong đoạn ống thẳng

h) Không có van điều chỉnh lưu lượng phía dòng vào đồng hồ

i) Nếu có bọt khí hoặc tạp chất, hãy lắp thiết bị phân tách hoặc bộ lọc ngược dòng của đường chạy thẳng

6. Chiều dài ống thẳng điển hình (Đo ống dẫn kín)

7. Cân nhắc về vị trí van và dòng chảy hai pha

• Tránh các van hoặc đường bypass gần lưu lượng kế
• Van giảm áp có thể gây ra sự thay đổi pha ở hạ lưu
• Phải tránh dòng chảy hai pha (khí trong chất lỏng hoặc chất lỏng trong khí)
• Sử dụng bộ tách khí hoặc bộ lọc ngược dòng nếu cần

8.Tại sao nên tránh các bộ giảm tốc lệch tâm

Lưu lượng kế khối lượng coriolis và máy đo thể tích dương không phụ thuộc vào đặc tính vận tốc.

Tất cả các lưu lượng kế khác đều phụ thuộc vào biên dạng vận tốc và yêu cầu chiều dài ống thẳng ở thượng nguồn và hạ lưu.

Hướng dẫn ngành công nghiệp chính:

• Yêu cầu lắp đặt cho các thiết bị chênh lệch áp suất phải tuân theo ISO 5167-1
• cho other flowmeters, manufacturer installation guidelines must be strictly followed
• Bộ giảm tốc lệch tâm phá vỡ nghiêm trọng cấu hình vận tốc và không nên sử dụng gần các đồng hồ đo phụ thuộc vào vận tốc

9. Tác dụng của bộ giảm tốc đồng tâm trên đặc tính vận tốc (Bằng chứng thực nghiệm)

Các nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện bởi Thủy lực TNO và Delft sử dụng không khí và nước chứng tỏ:

• Bộ giảm tốc đồng tâm với tỷ lệ đường kính D_meter / D_pipe ≈ 0,44 có thể chuyển đổi cấu hình vận tốc không đối xứng thành cấu hình gần như đối xứng (bất đối xứng <2%)
• các downstream velocity profile resembles a hồ sơ vận tốc loại phích cắm (PTVP)
• Tại Hạ lưu 5D , hồ sơ vẫn ổn định trên:
  Re = 50.000–250.000 (không khí)
  Re = 20.000–500.000 (nước)
• Bộ giảm tốc đồng tâm không loại bỏ xoáy , đặc biệt là do sự uốn cong không gian
• Thiết bị khử xoáy có thể yêu cầu chiều dài ≥6D , tùy thuộc vào cường độ xoáy

Tóm tắt các phát hiện

• Bộ giảm tốc đồng tâm significantly improve velocity symmetry
• cácy do not remove swirl
• Chỉ có bộ giảm tốc đồng tâm mới mang lại lợi ích này
• Bộ giảm tốc lệch tâm gây ra biến dạng vận tốc nghiêm trọng

10. Yêu cầu về ống thẳng để lắp đặt đường kính giảm

(D_meter / D_pipe ≤ 0,7)

Kỹ thuật cuối cùng Takeaway

Khi lưu lượng kế xoáy hoạt động kém, nguyên nhân hiếm khi là do “chất lượng dụng cụ”.

Thường xuyên hơn, đó là một vấn đề cấp hệ thống liên quan đến:

• Lựa chọn đường kính không đúng
• Loại giảm tốc không chính xác
• Chiều dài ống thẳng không đủ
• Hồ sơ vận tốc bị bóp méo

Correct sizing bộ giảm tốc đồng tâm disciplined piping design là nền tảng của phép đo dòng xoáy ổn định, chính xác.

Nếu bạn thiết kế trường dòng chảy chính xác, thiết bị sẽ thực hiện công việc của nó.