Jump to content

Измерение потока

(Перенаправлено из измерителя потока турбины )

Измерение потока является количественным определением движения объемной жидкости . Поток может быть измерен с использованием устройств, называемых потоками различными способами. Распространенные типы потоков с промышленными приложениями перечислены ниже:

Методы измерения потока, помимо потоков с положительным расстоянием, полагаются на силы, вырабатываемые потоком, поскольку он преодолевает известное сужение, для косвенного расчета потока. Поток может быть измерен путем измерения скорости жидкости по известной области. Для очень больших потоков можно использовать методы трассировщиков для вывода скорости потока из изменения концентрации красителя или радиоизотопа.

Виды и единицы измерения

[ редактировать ]

Поток газа и жидкости может быть измерен в физических количествах доброй объемной скорости потока или массовой скорости потока с соответствующими Si единицами , такими как кубические метры в секунду или килограммы в секунду соответственно. материала Эти измерения связаны с плотностью . Плотность жидкости почти не зависит от условий. Это не относится к газам, плотность которых в значительной степени зависит от давления, температуры и в меньшей степени, состава.

Когда газы или жидкости передаются для их содержания энергии, как при продаже природного газа , скорость потока также может быть выражена с точки зрения потока энергии, таких как Gigajoule в час или BTU в день. Скорость потока энергии - это объемная скорость потока, умноженная на содержание энергии на единицу объема или массовый расход, умноженный на содержание энергии на единицу массы. Скорость потока энергии обычно получается из массовой или объемной скорости потока с помощью потокового компьютера .

В технических контекстах объемной скорости потока обычно дается символ и массовый расход, символ .

Для жидкости, имеющей плотность , масса и объемные скорости потока могут быть связаны .

Газы сжимаются и изменяют объем, когда находятся под давлением, нагреваются или охлаждаются. Объем газа в одном наборе условий давления и температуры не эквивалентен одному и тому же газу в разных условиях. Ссылки будут сделаны на «фактическую» скорость потока через счетчик и «стандартную» или «базовую» скорость потока через счетчик с такими единицами, как ACM/H (фактические кубические метры в час), SM 3 (стандартные кубические метры в секунду), KSCM/H (тысячи стандартных кубических метров в час), LFM (линейные футы в минуту) или MMSCFD (миллион стандартных кубических футов в день).

потока газа Скорость массового может быть непосредственно измерена, независимо от воздействия давления и температуры, с ультразвуковыми расходами , термическими массовыми потоками Coriolis , массовыми протоковыми метками или контроллерами массового потока .

Жидкость

[ редактировать ]

Для жидкостей используются различные подразделения в зависимости от применения и промышленности, но могут включать галлоны (США или Империал) в минуту, литры в секунду, литры на м. 2 В час бушели в минуту или, при описании речных потоков, CUMECS (кубические метры в секунду) или акр-фут в день. В океанографии общая единица для измерения объема переноса (например, транспортируемой воды, эквивалентной водой, является эквивалентом Sverdrup (SV), эквивалентному 10 6 м 3 /с.

Первичный элемент потока

[ редактировать ]

Первичный элемент потока - это устройство, вставленное в текущую жидкость, которое дает физическое свойство, которое может быть точно связано с потоком. Например, пластина отверстия дает падение давления, которое является функцией квадрата объема расхода через отверстие. Первичный элемент вихревого измерителя дает ряд колебаний давления. Как правило, физическое свойство, генерируемое основным элементом потока, удобнее измерить, чем сам поток. Свойства первичного элемента потока и верность практической установки к предположениям, сделанным в калибровке, являются критическими факторами в точности измерения потока. [ 1 ]

Механические потоки

[ редактировать ]

Положительный измеритель смещения можно сравнить с ведром и секундомером. Секундомер запускается, когда поток запускается и останавливается, когда ведро достигает своего предела. Объем, разделенный на время, дает скорость потока. Для непрерывных измерений нам нужна система постоянного заполнения и окончания ведер, чтобы разделить поток, не выпуская его из трубы. Эти непрерывно формирующие и обезболивающие объемные смещения могут принимать форму поршней, отвечающих поршневым, в цилиндрах, зубчатых зубах с внутренней стенкой метра или через прогрессирующую полость, созданную вращающимися овальными зубчатыми и спиральными винтами.

Поршневый счетчик/ротари -поршень

[ редактировать ]

Поскольку они используются для измерения внутренней воды, поршневые счетчики, также известные как роторное поршень или полуположительные измерители смещения, являются наиболее распространенными устройствами измерения потока в Великобритании и используются почти для всех метров до 40 мм (40 мм ( 1 + 1 ~ 2 дюйма). Поршневый счетчик работает на принципе поршня, вращающегося в камере известного тома. Для каждого вращения количество воды проходит через поршневую камеру. Через механизм передачи и, иногда, магнитный привод, игольчатый циферблат и дисплей типа одометра продвигаются.

Овальный измеритель передачи

[ редактировать ]
Положительный расход от смещения типа овальной передачи. Жидкость вынуждает сетки, повернувшись; Каждое вращение соответствует фиксированному объему жидкости. Подсчет революций составляет объем, а скорость пропорциональна течению.

Овальный измеритель передач - это положительный измеритель смещения, который использует две или более продолговатых передач, настроенных для вращения под прямым углом друг к другу, образуя форму T. Такой измеритель имеет две стороны, которые можно назвать A и B. Никакой жидкости проходит через центр метра, где зубы двух передач всегда сетчались. На одной стороне метра (а) зубы передач закрывают поток жидкости, потому что удлиненная передача на стороне А выступает в камеру измерения, в то время как на другой стороне метра (б) полость удерживает Фиксированный объем жидкости в измерительной камере. Когда жидкость толкает шестерни, она вращает их, позволяя жидкости в камере измерения на стороне B выйти в выпускной порт. Между тем, жидкость, входящая в впускной порт, будет въехать в измерительную камеру стороны A, которая теперь открыта. Зубы на боковой стороне B теперь закроет жидкость от входа в сторону B. Этот цикл продолжается, когда передачи вращаются, а жидкость измеряется через чередующиеся камеры измерения. Постоянные магниты в вращающихся шестернях могут передавать сигнал на электрический переключатель тростника или преобразователь тока для измерения потока. Хотя претензии на высокую производительность сделаны, они, как правило, не так точны, как дизайн скольжения. [ 2 ]

Счетчик передачи

[ редактировать ]

Измерители передач отличаются от измерителей овальной передачи тем, что измерительные камеры состоят из зазоров между зубами передач. Эти отверстия делят поток жидкости, и когда шестерни вращаются вдали от впускного порта, внутренняя стена измерителя закрывает камеру, чтобы удерживать фиксированное количество жидкости. Выпускной порт расположен в районе, где передачи возвращаются вместе. Жидкость вытесняется из метра, когда зубные зубы сетки и уменьшают доступные карманы почти до нуля.

Спиральное снаряжение

[ редактировать ]

Спиральные потоки передач получают свое название от формы передач или роторов. Эти роторы напоминают форму спирали, которая представляет собой структуру в форме спирали. Когда жидкость протекает через счетчик, она входит в отсеки в роторах, заставляя вращать роторы. Длина ротора достаточно, чтобы вход и выход всегда отделяются друг от друга, блокируя свободный поток жидкости. Спешные спиральные роторы создают прогрессирующую полость, которая открывается, чтобы допустить жидкость, запечатывает себя, а затем открывается вниз по течению, чтобы освободить жидкость. Это происходит непрерывно, и расходной расчет рассчитывается по скорости вращения.

Нареженный дисковый счетчик

[ редактировать ]

Это наиболее часто используемая система измерения для измерения водоснабжения в домах. Жидкость, чаще всего вода, входит в одну сторону метра и ударяет по нарежению , который эксцентрически устанавливается. Затем диск должен «колебаться» или штук вокруг вертикальной оси, поскольку дно и верхняя часть диска остаются в контакте с монтажной камерой. Разделение отделяет входные и выходные камеры. Поскольку дисковые штучки дают прямую индикацию объема жидкости, которая проходила через счетчик в качестве объемного потока, обозначается с помощью механизма передачи и регистра, которое подключено к диску. Это надежно для измерений потока в пределах 1 процента. [ 3 ]

Турбиновый проток

[ редактировать ]

Трипмер турбины (лучше описанный как осевая турбина) переводит механическое действие турбины, вращающейся в потоке жидкости вокруг оси в пользовательский прочитанный скорость потока (GPM, LPM и т. Д.). Турбина имеет тенденцию иметь весь поток, движущийся вокруг нее.

Колесо турбины установлено на пути жидкости. Происходящая жидкость наносит ущерб лопастям турбины, придавая силу поверхности лезвия и устанавливая ротор в движении. Когда была достигнута постоянная скорость вращения, скорость пропорциональна скорости жидкости.

Тряные метки турбины используются для измерения природного газа и потока жидкости. [ 4 ] Метры турбины менее точны, чем смещение и реактивные метры при низких скоростях потока, но измерительный элемент не занимает и не ограничивает весь путь потока. Направление потока, как правило, прямо через счетчик, что обеспечивает более высокие скорости потока и меньшие потери давления, чем метры типа смещения. Они являются измерителем для крупных коммерческих пользователей, пожарной защиты и в качестве основных счетчиков для системы распределения воды . Обычно подготовится сито для установки перед измерителем, чтобы защитить измерительный элемент от гравия или другого мусора, которые могут попасть в систему распределения воды. Метры турбин обычно доступны для 4-30 см ( 1 + 1 2–12 дюймов ) или более высокие размеры труб. Турбинные измерительные тела обычно изготавливаются из бронзы, чугуна или пластичного железа. Элементы внутренних турбин могут быть пластиковыми или некоррозионными металлическими сплавами. Они точны в нормальных условиях труда, но сильно влияют на профиль потока и условия жидкости.

Пожарные счетчики представляют собой специализированный тип турбинного счетчика с разрешениями на высокие скорости потока, необходимые в системах пожарной защиты. Они часто одобряются лабораториями андеррайтеров (UL) или фабричными взаимными (FM) или аналогичными властями для использования в пожарной защите. Портативные метры турбины могут быть временно установлены для измерения воды, используемой из пожарного гидранта . Счетчики обычно изготавливаются из алюминия, чтобы быть легким и обычно составляют 7,5 см (3 дюйма). Водные коммунальные услуги часто требуют их для измерения воды, используемой при строительстве, заполнении бассейна или где постоянный счетчик еще не установлен.

Измеритель Вултмана (изобретенный Рейнхардом Волтманом в 19 веке) состоит из ротора с спиральными лезвиями, вставленными в осевом направлении в потоке, очень похожий на канальный вентилятор; Его можно считать типом турбинного потока. [ 5 ] Они обычно называют Shelix Meters и популярны при больших размерах.

Одиночный струйный счетчик

[ редактировать ]

Один реактивный счетчик состоит из простого рабочего колеса с радиальными лопастями, на которую затрагивается один самолет. Они растут в популярности в Великобритании в больших размерах и являются обычным явлением в ЕС .

Метр весла

[ редактировать ]
Truflo Tk Series Series Pladdle Wheel Meter
Узел весла колеса генерирует считывание потока от жидкости, протекающей через трубу, подстрекающуюся к вращению весло. Магниты в весле проходят мимо датчика. Полученные электрические импульсы пропорциональны скорости потока.

Протоковые метки весла состоят из трех основных компонентов: датчик весла колеса, фитинг трубы и дисплей/контроллер. Датчик весла колеса состоит из свободно вращающегося колеса/рабочего колеса со встроенными магнитами, которые перпендикулярны потоку и будут вращаться при вставке в текущую среду. Когда магниты в лопастях вращаются мимо датчика, измеритель колеса колеса генерирует сигнал частоты и напряжения, который пропорционален скорости потока. Чем быстрее поток, тем выше частота и выход напряжения.

Измеритель весла колеса предназначен для вставки в фитинг труб, либо «встроенный в лайне, либо в стиле вставки. Они доступны с широким спектром стилей фитингов, методами соединения и материалами, такими как PVDF, полипропилен и нержавеющая сталь. Подобно счетчикам турбин, измеритель весла требуется минимальный пробег прямой трубы до и после датчика. [ 6 ]

Поточные дисплеи и контроллеры используются для получения сигнала из измерителя весла и преобразовать его в фактическую скорость потока или общие значения потока. Обработанный сигнал может использоваться для управления процессом, генерирования тревоги, отправки сигналов на внешний и т. Д.

Потопки на весло-колесике (также известные как датчики колесных колес Pelton ) предлагают относительно низкую стоимость, высокую опцию точности для многих применений системы потока, обычно с водой или водоподобными жидкостями. [ 6 ]

Множественный струйный счетчик

[ редактировать ]

Многократный струйный или множественный метр представляет собой измеритель типа скорости, который имеет рабочее колесо, которое вращается горизонтально на вертикальном валу. Элемент рабочего колеса находится в корпусе, в котором множественные впускные порты направляют поток жидкости в рабочее колесо, заставляя его вращаться в определенном направлении пропорционально скорости потока. Этот счетчик работает механически, как один струйный счетчик, за исключением того, что порты направляют поток в рабочее колесо в равной степени из нескольких точек вокруг окружности элемента, а не одной точки; Это сводит к минимуму неравномерное износ на рабочем колесе и его стержне. Таким образом, эти типы метров рекомендуются устанавливать горизонтально с его роликовым индексом, указывающим на небо.

Пелтон колесо

[ редактировать ]

Колесная турбина Пелтона (лучше описанная как радиальная турбина ) переводит механическое действие колеса Пелтона, вращающегося в потоке жидкости вокруг оси в пользовательский прочитанный скорость потока (GPM, LPM и т. Д.). Колесо Пелтона имеет тенденцию иметь весь поток, движущийся вокруг него, с входом, сосредоточенным на лезвиях на струи. Первоначальные колеса Pelton использовались для генерации мощности и состояли из радиальной турбины с «реакционными чашками», которые не только движутся с силой воды на лице. Далее эффективность турбины . повысить

Текущий счетчик

[ редактировать ]
Спиральный винт, соединенный с обтекающим корпусом, удерживаемым рукой. Проволока ведет справа.
Ток-измеритель типа винта, используемый для тестирования гидроэлектростанции турбины

Поток через большой Penstock, такой как используемый на гидроэлектростанции, может быть измерен путем усреднения скорости потока по всей площади. Измерители тока типа винта (аналогично чисто механическому счетчику тока Экмана , но теперь с электронным сбором данных) могут быть проведены по площади Penstock, а скорости усреднены для расчета общего потока. Это может быть в порядке сотен кубических метров в секунду. Поток должен быть устойчивым во время траверса текущих счетчиков. Методы тестирования гидроэлектростанций приведены в Стандарте IEC 41. Такие измерения потока часто коммерчески важны при тестировании эффективности крупных турбин.

Счетчики на основе давления

[ редактировать ]

Есть несколько типов потока, которые полагаются на принцип Бернулли . Давление измеряется либо с использованием ламинарных пластин, отверстия, сопло или трубки Вентури для создания искусственного сужения, а затем измерить потерю жидкостей при прохождении этого сужения, [ 7 ] или путем измерения статического и застойного давления для получения динамического давления .

Вентури Метр

[ редактировать ]

Метр Вентури сжимает поток каким -то образом, а датчики давления измеряют дифференциальное давление до и внутри сужения. Этот метод широко используется для измерения скорости потока при передаче газа через трубопроводы и использовался со времен Римской империи . Коэффициент сброса измерителя Вентури колеблется от 0,93 до 0,97. Первые крупномасштабные метры Venturi для измерения жидких потоков были разработаны Клеменсом Гершелем , который использовал их для измерения мелких и больших потоков воды и сточных вод , начиная с самого конца 19-го века. [ 8 ]

Отверстие

[ редактировать ]

Пластина с отверстием - это пластина с отверстием через нее, расположенная перпендикулярно потоку; Он сжимает поток, а измерение преобразования давления в условиях сужения дает скорость потока. Это в основном грубая форма измерителя Вентури , но с более высокими потери энергии. Есть три типа отверстия: концентрический, эксцентричный и сегментальный. [ 9 ] [ 10 ]

Из трубки

[ редактировать ]

Трубка Dall - это сокращенная версия измерителя Вентури с более низким падением давления, чем пластина отверстия. Как и в случае с этими потоками, скорость потока в трубке Далл определяется путем измерения падения давления, вызванного ограничением в канале. Разница давления обычно измеряется с использованием преобразователей давления диафрагмы с цифровым показателем. Поскольку эти счетчики имеют значительно более низкие потери постоянного давления, чем счетчики отверстия, трубки датчика широко используются для измерения скорости потока крупных трубопроводов. Дифференциальное давление, полученное в трубке DALL, выше, чем трубка Вентури и сопло, все они имеют одинаковые диаметры горла.

Пито Труба

[ редактировать ]

Трубка пито используется для измерения скорости потока жидкости. Трубка указывается в поток, и разница между давлением застоя на кончике зонда и статическим давлением измеряется на его стороне, что дает динамическое давление, из которого рассчитывается скорость жидкости с использованием уравнения Бернулли . Объемная скорость потока может быть определена путем измерения скорости в разных точках потока и генерации профиля скорости. [ 11 ]

Усреднение трубки пито

[ редактировать ]

Усреднение трубок пито (также называемые исследованиями) расширяет теорию трубки Пито до более чем одного измерения. Типичная усредняющая трубка пито состоит из трех или более отверстий (в зависимости от типа зонда) на измерительном наконечнике, расположенном в определенной схеме. Больше отверстий позволяет прибору измерять направление скорости потока в дополнение к его величине (после соответствующей калибровки). Три отверстия, расположенные в линии, позволяют зондам давления измерять вектор скорости в двух измерениях. Внедрение большего количества отверстий, например, пять отверстий, расположенных в формировании «плюс», позволяет измерять трехмерный вектор скорости.

Конус -метры

[ редактировать ]
8-дюймовый (203 мм) V-конный проточный расход , показанный с ANSI 300# (21 бар; 2,1 МПа) Повышенные фланцы сварной шеры для лица

Конусные счетчики - это более новое дифференциальное устройство для измерения давления, впервые запущенное в 1985 году McCrometer в Хемет, Калифорния. Конус измеритель представляет собой общий, но надежный измеритель дифференциального давления (DP), который, как было показано, является устойчивым к эффектам асимметричного и кружащегося потока. Работая с теми же основными принципами, что и вентури, и измерители DP типа отверстия, счетчики конусов не требуют одинаковых трубопроводов вверх и вниз по течению. [ 12 ] Конус действует как кондиционирующее устройство, а также производитель дифференциального давления. Требования вверх по течению составляют диаметры от 0 до 5 по сравнению с диаметром до 44 диаметров для пластины отверстия или 22 диаметра для Вентури. Поскольку метры конусов, как правило, имеют сварную конструкцию, рекомендуется их всегда откалибровать до обслуживания. Неизбежно тепловые эффекты сварки вызывают искажения и другие эффекты, которые предотвращают табличные данные о коэффициентах разряда в отношении размера линии, коэффициента бета и эксплуатационных чисел Рейнольдса, которые были собраны и опубликованы. Калиброванные метры конусов имеют неопределенность до ± 0,5%. Некалиброванные конусные измерители имеют неопределенность ± 5,0% [ Цитация необходима ]

Линейные счетчики сопротивления

[ редактировать ]

Линейные счетчики сопротивления, также называемые ламинарными потоками, измеряют очень низкие потоки, при которых измеренное дифференциальное давление линейно пропорционально потоку и вязкости жидкости. Такой поток называется вязким потоком сопротивления или ламинарным потоком, в отличие от турбулентного потока, измеренного с помощью печи, Вентуриса и других счетчиков, упомянутых в этом разделе, и характеризуется числами Рейнольдса ниже 2000 года. Первичный элемент потока может состоять из одной длинной длины капиллярная трубка, пакет таких труб или длинную пористую пробку; Такие низкие потоки создают небольшие различия давления, но более длинные элементы потока создают более высокие, более легко измеренные дифференциалы. Эти потоки особенно чувствительны к изменениям температуры, влияющих на вязкость жидкости и диаметр элемента потока, как видно из управляющего уравнения Хаген -Пойзеиля . [ 13 ] [ 14 ]

Птоколы переменной районы

[ редактировать ]
TechFluid-CG34-2500 Ротаметр

«Измеритель с переменной площадью» измеряет поток жидкости, позволяя площади поперечного сечения устройства варьироваться в ответ на поток, вызывая некоторый измеримый эффект, который указывает на скорость. Ротаметр ; является примером переменного измерителя площади, где взвешенный «поплавок» поднимается в конической трубке с увеличением скорости потока Поплавок перестает подниматься, когда площадь между поплавком и трубкой достаточно велика, чтобы вес плава был сбалансирован при сопротивлении потока жидкости. Вид ротаметра, используемого для медицинских газов, является потоком трубки Thorpe . Поплавки изготавливаются во многих различных формах, с сферами и сферическими эллипсами являются наиболее распространенными. Некоторые из них предназначены для заметного вращения в потоке жидкости, чтобы помочь пользователю определить, застрял ли поплавок или нет. Ротаметры доступны для широкого спектра жидкостей, но чаще всего используются с водой или воздухом. Они могут быть сделаны для надежного измерения потока до 1% точности.

Другой тип-это переменное отверстие области, где пружинный конический плунжер отклоняется потоком через отверстие. Смещение может быть связано со скоростью потока. [ 15 ]

Оптические потоки

[ редактировать ]

Оптические потоки используют свет для определения скорости потока. Маленькие частицы, которые сопровождают естественные и промышленные газы, проходят через два лазерных луча, сфокусировали на небольшом расстоянии в пути потока в трубе, освещающей оптику. Лазерный свет рассеяется, когда частица пересекает первый луч. Обнаруженная оптика собирает рассеянный свет на фотоприемке, который затем генерирует импульсный сигнал. Поскольку та же частица пересекает вторую луч, обнаруженная оптика собирает рассеянный свет на втором фотоприемке, который преобразует входящий свет во второй электрический импульс. Измеряя интервал времени между этими импульсами, скорость газа рассчитывается как где расстояние между лазерными лучами и это интервал времени.

Лазерные оптические потоки измеряют фактическую скорость частиц, свойство, которое не зависит от теплопроводности газов, изменений в потоке газа или составе газов. Принцип работы позволяет оптической лазерной технологии обеспечивать высокие точные данные потока, даже в сложных средах, которые могут включать высокую температуру, низкие скорости потока, высокое давление, высокую влажность, вибрацию труб и акустический шум.

Оптические потоки очень стабильны без движущихся частей и обеспечивают очень повторяющееся измерение в течение срока службы продукта. Поскольку расстояние между двумя лазерными листами не изменяется, оптические потоки не требуют периодической калибровки после их первоначального ввода в эксплуатацию. Оптические потоки требуют только одной точки установки, вместо двух точек установки, обычно требуемых другими типами метров. Одна точка установки проще, требует меньшего обслуживания и менее подвержена ошибкам.

Коммерчески доступные оптические потоки протоки способны измерять поток от 0,1 м/с до более 100 м/с (коэффициент оборота 1000: 1), и было продемонстрировано эффективно для измерения вспышек из нефтяных скважин и нефтеперерабатывающих заводов, участника, участника, является участником. к атмосферному загрязнению. [ 16 ]

Измерение потока с открытым каналом

[ редактировать ]

Поток открытого канала описывает случаи, когда проточная жидкость имеет верхнюю поверхность, открытую для воздуха; Поперечное сечение потока определяется только формой канала на нижней стороне и является переменным в зависимости от глубины жидкости в канале. Методы, подходящие для фиксированного поперечного сечения потока в трубе, не полезны в открытых каналах. Измерение потока в водных путях является важным применением с открытым каналом; Такие установки известны как потоковые датчики .

Уровень, чтобы течь

[ редактировать ]

Уровень воды измеряется в назначенной точке, стоящей за водорослем или в потоке с использованием различных вторичных устройств (Bubblers, ультразвуковое, плавание и дифференциальное давление являются распространенными методами). Эта глубина преобразуется в расход в соответствии с теоретической формулой формы где это скорость потока, это постоянная, уровень воды, и является экспонентом, который варьируется в зависимости от используемого устройства; или он преобразуется в соответствии с эмпирически полученными точками данных уровня/потока («кривая потока»). Скорость потока может быть интегрирована с течением времени в объемный поток. Уровень до потоковой передачи обычно используется для измерения потока поверхностных вод (пружины, потоки и реки), промышленные разряды и сточные воды. Из них водопровод используются на потоках с низкими твердыми веществами (обычно поверхностными водами), в то время как потоки используются на потоках, содержащих низкое или высокое содержание твердых веществ. [ 17 ]

Область/скорость

[ редактировать ]

Площадь поперечного сечения потока рассчитывается по измерению глубины, и средняя скорость потока измеряется непосредственно (распространены методы доплеров и пропеллера). Время скорости площадь поперечного сечения дает скорость потока, которая может быть интегрирована в объемный поток. Существует два типа расхода скорости площади: (1) смачивается; и (2) неконтактный. Датчики скорости смачиваемой площади должны быть обычно установлены на дне канала или реки и использовать допплеров для измерения скорости увлеченных частиц. С глубиной и запрограммированным поперечным сечением это может обеспечить измерение потока расхода. Неконтактные устройства, которые используют лазер или радар, установлены над каналом и измеряют скорость сверху, а затем используют ультразвук, чтобы измерить глубину воды сверху. Радарные устройства могут измерять только скорости поверхности, тогда как лазерные устройства могут измерять скорости подповерхности. [ 18 ]

Тестирование красителя

[ редактировать ]

Известное количество красителя (или соли ) за единицу времени добавляется в поток потока. После полного смешивания измеряется концентрация. Скорость разведения равна скорости потока.

Акустическая доплеровская велосиметрия

[ редактировать ]

Акустическая доплеровская велосиметрия (ADV) предназначена для записи компонентов мгновенной скорости в одной точке с относительно высокой частотой. Измерения выполняются путем измерения скорости частиц в объеме удаленной выборки на основе эффекта сдвига допплера. [ 19 ]

Тепловые массовые протоковые шайбы

[ редактировать ]
Разница температур между датчиками варьируется в зависимости от массового потока.

Тепловые массовые протоковые шайбы обычно используют комбинации нагретых элементов и датчиков температуры для измерения разницы между статическим и тепловым переносом в жидкость и плотности жидкости и вывод его потока со знанием удельного тепла . Температура жидкости также измеряется и компенсируется. Если плотность и специфические тепловые характеристики жидкости . постоянны, счетчик может обеспечить прямое считывание массового потока и не нуждается в какой -либо дополнительной компенсации температуры давления в их указанном диапазоне

Технологический прогресс позволил производить тепловые массовые проточные шайбы в микроскопическом масштабе в качестве MEMS датчиков ; Эти потоковые устройства могут использоваться для измерения скоростей потока в диапазоне нанолитров или микролитров в минуту.

Технологическая тепловая тепловая проточная информация (также называемая технологией тепловой дисперсии или теплового смещения) используется для сжатого воздуха, азота, гелия, аргона, кислорода и природного газа. Фактически, большинство газов можно измерить, если они довольно чистые и некоррозийные. Для более агрессивных газов измеритель может быть сделан из специальных сплавов (например, Hastelloy ), и предварительное высушение газа также помогает минимизировать коррозию.

Сегодня тепловые массовые протоколы используются для измерения потока газов в растущем диапазоне применений, таких как химические реакции или применение термического переноса, которые трудно для других технологий потока. Некоторые другие типичные применения датчиков потока можно найти в медицинской области, например, устройства CPAP, оборудование для анестезии или дыхательные устройства. [ 7 ] Это связано с тем, что тепловые массовые протоколы контролируют изменения в одном или нескольких тепловых характеристиках (температура, теплопроводность и/или удельное тепло) газообразной среды для определения массового расхода.

Маф -датчик

[ редактировать ]

Во многих поздних модельных автомобилях датчик массового потока воздушного потока (MAF) используется для точного определения массового расхода впускного воздуха, используемого в двигателе внутреннего сгорания . Многие такие датчики массового потока используют нагретый элемент и датчик температуры ниже по течению, чтобы указать на расход воздуха. Другие датчики используют пружинный лодок. транспортным средством В любом случае, электронный блок управления интерпретирует сигналы датчиков как показатель требований к топливу двигателя.

Вихревые потоки

[ редактировать ]

Другой метод измерения потока включает в себя размещение блефного тела (называемого шеддером) на пути жидкости. Когда жидкость проходит этот стержень, возмущения в потоке, называемых вихрями создаются . Вихревые вихри следуют за цилиндром, альтернативно с каждой стороны блефового тела. Эта вихревая тропа называется Vortex Street Vortex Street Von Kármán после математического описания фон Кармана 1912 года. Частота, с которой эти вихри чередуются стороны, по существу пропорциональна скорости потока жидкости. Внутри, на вершине или ниже по течению от стержня шеддера является датчик для измерения частоты вихревого сброса. Этот датчик часто представляет собой пьезоэлектрический кристалл, который производит небольшой, но измеримый импульс напряжения каждый раз, когда создается вихрь. Поскольку частота такого импульса напряжения также пропорциональна скорости жидкости, объемная скорость потока рассчитывается с использованием площади поперечного сечения потока. Частота измеряется, и скорость потока рассчитывается с помощью электроники потока с использованием уравнения где частота вихрей, характерная длина блефового тела, Скорость потока над корпусом блефа, и является числом Strouhal , который, по сути, является постоянной для данной формы тела в рамках его рабочих пределов.

Измерение потока сонара

[ редактировать ]
Сонарский поток на газовой линии

Сонарные потоки представляют собой неинтрузивные устройства, которые измеряют поток в трубах, передающих суспензии, коррозионные жидкости, многофазные жидкости и потоки, где протоковые метры типа вставки не нужны. Стойки сонар были широко приняты в добыче полезных ископаемых, переработке металлов и нефтегазовой отрасли вверх по течению, где традиционные технологии имеют определенные ограничения из -за их терпимости к различным режимам потока и коэффициентам отката.

Протоковые метки сонара обладают способностью измерять скорость жидкостей или газов, неинтразивно в трубе, а затем используют это измерение скорости в скорость потока, используя площадь поперечного сечения трубы и давление линии и температуру. Принцип этого измерения потока - использование подводной акустики.

В подводной акустике , чтобы найти объект под водой, Sonar использует два известных:

  • Скорость распространения звука через массив (то есть скорость звука через морскую воду)
  • Расстояние между датчиками в массиве датчиков

а затем вычисляет неизвестное:

  • Местоположение (или угол) объекта.

Аналогичным образом, измерение потока сонара использует те же методы и алгоритмы, используемые в подводной акустике, но применяет их для измерения потока нефтяных и газовых линий и линий потока.

Для измерения скорости потока потоки сонар используют два известных:

  • Место (или угол) объекта, который составляет 0 градусов, так как поток движется вдоль трубы, которая выровнена с массивом датчиков
  • Расстояние между датчиками в массиве датчиков [ 20 ]

а затем вычисляет неизвестное:

  • Скорость распространения через массив (то есть скорость потока среды в трубе). [ 21 ]

Электромагнитные, ультразвуковые и кориолис

[ редактировать ]
Магнитный течет на пивоварне Тетли в Лидсе , Западный Йоркшир

Современные инновации в измерении скорости потока включают электронные устройства, которые могут исправить условия различного давления и температуры (т.е. плотность), нелинейности и характеристик жидкости.

Магнитные потоки

[ редактировать ]

Магнитные потоки , часто называемые «Mag Meter» S или «Electromag», используют магнитное поле , применяемое к измерительной трубе, что приводит к разности потенциалов, пропорциональной скорости потока, перпендикулярной линиям потока . Разница потенциалов определяется электродами, выровненными перпендикулярно потокам и приложенным магнитным полем. Физический принцип на работе - это Фарадея закон электромагнитной индукции . Магнитный течет требует проводящей жидкости и непроводящего трубного лайнера. Электроды не должны корродировать в контакте с жидкостью процесса; Некоторые магнитные потоки имеют вспомогательные преобразователи, установленные для очистки электродов на месте. Приложенное магнитное поле пульсируется, что позволяет потоковому дальности отменить влияние нарушения напряжения в системе трубопровода.

Неконтактные электромагнитные потоки

[ редактировать ]

Система силовой велосиметрии Lorentz называется Lorentz Force Clowmeter (LFF). LFF измеряет интегрированную или объемную силу Лоренца в результате взаимодействия между жидким металлом в движении и приложенным магнитным полем. В этом случае характерная длина магнитного поля имеет одинаковый порядок, что и размеры канала. Следует решить, что в случае, когда используются локализованные магнитные поля, можно выполнить локальные измерения скорости, и, таким образом, используется термин силового велосиметра Lorentz.

Ультразвуковые потоки (допплеров, время транзита)

[ редактировать ]

Существует два основных типа ультразвуковых потоков : допплеров и время транзита. Хотя они оба используют ультразвук для проведения измерений и могут быть неинвазивными (измеряйте поток из-за пределов трубки, трубы или сосуда, также называемого устройством зажима), они измеряют поток очень разными методами.

Схематический вид датчика потока

Ультразвуковые транзитные протоколы измеряют разницу во времени транзита ультразвуковых импульсов, распространяющихся в направлении потока и против. Эта разница во времени является мерой для средней скорости жидкости вдоль пути ультразвукового луча. Используя абсолютное время транзита как усредненная скорость жидкости, так и скорость звука могут быть рассчитаны. Использование двух времен транзита и и расстояние между получением и передачей преобразователей и угол наклона можно написать уравнения: и где Средняя скорость жидкости вдоль пути звука и это скорость звука.

С широкополосным освещением Ультразвук Транзита также может использоваться для измерения объемного потока независимо от площади поперечного сечения сосуда или трубки. [ 22 ]

Ультразвуковые допплеровские потоки измеряют допплеровский сдвиг , возникающий в результате отражения ультразвукового пучка от частиц в текущей жидкости. Частота передаваемого луча влияет движение частиц; Этот сдвиг частоты может быть использован для расчета скорости жидкости. Чтобы принцип допплера работал, должна быть достаточно высокая плотность звукорально отражающих материалов, таких как твердые частицы или пузырьки воздуха, подвешенные в жидкости. Это непосредственно контрастирует с ультразвуковым транспортным транспортным средством, где пузырьки и твердые частицы снижают точность измерения. Из -за зависимости от этих частиц существует ограниченное применение для допплеровских потоков. Эта технология также известна как велосиметрия акустического доплеров .

Одним из преимуществ ультразвуковых потоков потоков является то, что они могут эффективно измерять скорости потока для широкого спектра жидкостей, если скорость звука через эту жидкость известна. Например, ультразвуковые потоки используются для измерения таких разнообразных жидкостей, как жидкий природный газ (СПГ) и кровь. [ 23 ] Можно также рассчитать ожидаемую скорость звука для данной жидкости; Это можно сравнить со скоростью звука, эмпирически измеренной ультразвуковым потоком для целей мониторинга качества измерений потока. Падение качества (изменение измеренной скорости звука) является признаком того, что счетчик нуждается в обслуживании.

Кориолис потоки

[ редактировать ]

Используя эффект Coriolis , который вызывает искажение вибрирующей трубки в боковом направлении, прямое измерение массового потока может быть получено в потоке Coriolis . [ 24 ] Кроме того, получается прямая мера плотности жидкости. Измерение Coriolis может быть очень точным независимо от типа газа или жидкости, который измеряется; Та же самая измерительная трубка может быть использована для водорода газа и битума без калибровки повторной калибровки . [ Цитация необходима ]

Протоковые метки Coriolis могут использоваться для измерения потока природного газа. [ 25 ]

Лазерное доплеровское измерение потока

[ редактировать ]

Луч лазерного света, набивающего на движущуюся частицу, будет частично разбросан с изменением длины волны, пропорционально скорости частицы ( эффект доплеровского ). Лазерный допплеровский велосиметр (LDV), также называемый лазерным доплеровским анемометром (LDA), фокусирует лазерный луч в небольшой объем в текущей жидкости, содержащей мелкие частицы (естественно встречающиеся или индуцированные). Частицы разбросаны светом с помощью доплеровского сдвига. Анализ этой сдвижной длины волны может быть использован непосредственно, и с большой точностью определить скорость частицы и, следовательно, близкое приближение скорости жидкости.

Ряд различных методов и конфигураций устройства доступны для определения сдвига допплера. Все используют фотоприемник (обычно лавинный фотодиод ) для преобразования света в электрическую форму волны для анализа. В большинстве устройств оригинальный лазерный свет делится на два балка. В одном общем классе LDV два луча сделаны для пересечения в своих фокусных точках, где они мешают и генерируют набор прямых полос. Затем датчик выровняется с потоком, так что полосы перпендикулярны направлению потока. Когда частицы проходят через полосы, допплеровый свет сдвигается в фотоприемник. В другом общем классе LDV один луч используется в качестве эталона, а другой-допплеровский размахивание. Оба балка затем собирают на фотоприемник, где оптическое обнаружение гетеродинов . для извлечения доплеровского сигнала используется [ 26 ]

Калибровка

[ редактировать ]

Несмотря на то, что в идеале этот среда не зависит от его среды, на практике это вряд ли будет иметь место. Часто ошибки измерения происходят из неправильной установки или других зависимых от окружающей среды факторов. [ 27 ] [ 28 ] Методы in situ используются, когда протокол откалибруется в правильных условиях потока. Результат калибровки потока приведет к двум связанной статистике: показатель показателя производительности и метрику скорости потока. [ 29 ]

Метод транзита

[ редактировать ]

Для потоков труб так называемый метод транзита применяется там, где радиотрос вводится в виде импульса в измеренный поток. Время транзита определяется с помощью детекторов радиации, размещенных на внешней стороне трубы. Объемный поток получается путем умножения измеренной средней скорости потока жидкости на поперечное сечение внутренней трубы. Это ссылочное значение потока сравнивается с одновременным значением потока, заданного измерением потока, которое должно быть калибровано.

Процедура стандартизирована (ISO 2975/VII для жидкостей и BS 5857-2,4 для газов). Наиболее аккредитованная неопределенность измерений для жидкостей и газов составляет 0,5%. [ 30 ]

Метод разбавления трассера

[ редактировать ]

Метод разбавления Radiotracer используется для калибровки измерений потока открытого канала. Раствор с известной концентрацией трассера вводится при постоянной известной скорости в канальный поток. Вниз по течению раствор трассера тщательно смешивается по поперечному сечению потока, принимается непрерывный образец и определяется его концентрация трассера по отношению к концентрации введенного раствора. Оценное значение потока определяется с использованием условия баланса трассера между инъецированным потоком трассера и потоком разбавления. Процедура стандартизирована (ISO 9555-1 и ISO 9555-2 для потока жидкости в открытых каналах). Лучшая аккредитованная неопределенность измерения составляет 1%. [ 30 ]

Смотрите также

[ редактировать ]
  1. ^ Béla G. Lipták , измерение потока , Crc Press, 1993 ISBN   080198386X Page 88
  2. ^ Фернесс, Ричард А. (1989). Измерение потока жидкости . Харлоу: Лонгман в сотрудничестве с Институтом измерений и контроля. п. 21. ISBN  0582031656 .
  3. ^ Холман, Дж. Алан (2001). Экспериментальные методы для инженеров . Бостон: МакГроу-Хилл. ISBN  978-0-07-366055-4 .
  4. ^ Отчет № 7: Измерение природного газа с помощью метров турбин (отчет). Американская газовая ассоциация . Февраль 2006 г.
  5. ^ Arregui, Франциско; Cabrera, Enrique Jr.; Кобачо, Рикардо (2006). метром водоема Интегрированное управление WIS Publishing. П. 33. ISBN  9781843390343 .
  6. ^ Jump up to: а беременный «Принципы операции весла» . ICENTA FLOW METERS . 4 января 2024 года.
  7. ^ Jump up to: а беременный «Измерение потока газа - различные типы расмеров» . ES Systems . 24 ноября 2020 года . Получено 5 января 2021 года .
  8. ^ Гершель, Клеменс . (1898). Измерение воды . Провиденс, Род -Айленд : строители Железные литейные заводы.
  9. ^ Lipták, измерение потока , с. 85
  10. ^ Отчет № 3: Измерение отверстия природного газа и других связанных углеводородных жидкостей (отчет). Американская газовая ассоциация . Сентябрь 2012.
  11. ^ Endress+Hauser. «Лучшие измерения потока газа и типы счетчиков | E-Freect» . EndressDirect.us . Архивировано с оригинала 27 сентября 2017 года . Получено 26 сентября 2017 года .
  12. ^ «Проблемы калибровки метра конуса» . Pipeline & Gas Journal . Архивировано с оригинала 27 сентября 2017 года . Получено 1 сентября 2019 года .
  13. ^ Миллер, Ричард В. (1996). Справочник по измерению потока (3 -е изд.). МакГроу Хилл. п. 6.16–6.18. ISBN  0070423660 .
  14. ^ Бин, Говард С., изд. (1971). Жидкие измерители, их теория и применение (6 -е изд.). Нью -Йорк: Американское общество инженеров -механиков. С. 77–78.
  15. ^ Stefaan Jrsimons, Концепции химического машиностроения 4 Химики Королевское химическое общество, (2007) ISBN   978-0-85404-951-6 , стр. 75
  16. ^ «Измерение вспышки с оптикой» (PDF) . Photon-control.com . Архивировано из оригинала (PDF) 28 августа 2008 года . Получено 14 марта 2008 года .
  17. ^ «Desk.com - сайт не найден (субдомен не существует)» . help.openchannelflow.com . Архивировано с оригинала 25 сентября 2015 года.
  18. ^ Северн, Ричард. «Отчет о полевых испытаниях агентства по окружающей среде - Tienet 360 Laserflow» (PDF) . RS Hydro . RS Gydro-Environment Agency. Архивировано (PDF) из оригинала 25 сентября 2015 года . Получено 3 августа 2015 года .
  19. ^ Шансон, Хьюберт (2008). Акустическая доплеровская велосиметрия (ADV) в поле и в лаборатории: практические переживания . В Frédérique Larrarte и Hubert Chanson опыт и проблемы в канализации: измерения и гидродинамика. Международное собрание по измерениям и гидравлике канализации Immhs'08, Летняя школа Gemcea/LCPC, Bouguenais, France, 19–21 августа 2008 года, отчет о гидравлической модели № CH70/08, Div. гражданского строительства, Университет Квинсленда, Брисбен, Австралия, декабрь, с. 49–66. ISBN  978-1-86499-928-0 Полем Архивировано из оригинала 28 октября 2009 года.
  20. ^ Обзор неинвазивного метода измерения потока (PDF) . Семинар Америки 2009 года. Архивировано из оригинала (PDF) 2 февраля 2017 года . Получено 15 сентября 2016 года .
  21. ^ Полевые испытания и прагматическое развитие технологии измерителя потока сонара (PDF) . Семинар по измерению потока Северного моря. Архивировано из оригинала (PDF) 2 февраля 2017 года . Получено 15 сентября 2016 года .
  22. ^ Дрост, CJ (1978). «Измерения по диаметру сосуда, независимые от диаметра объемного потока с использованием ультразвука». Материалы биомедицинского симпозиума Сан -Диего . 17 : 299–302.
  23. ^ Отчет Американской газовой ассоциации № 9
  24. ^ Бейкер, Роджер С. (2003). Вводное руководство по измерению потока . ASME. ISBN  0-7918-0198-5 .
  25. ^ Отчет Американской газовой ассоциации № 11
  26. ^ Адриан, Р.Дж., редактор (1993); Выбран на лазерной доплеровской велосиметрии , серия Spie Milestone, ISBN   978-0-8194-1297-3
  27. ^ Корниш, Д. (1994). «Производительность инструмента». Измерение и контроль . 27 (10): 323–328. doi : 10.1177/002029409402701004 .
  28. ^ Бейкер, Роджер С. (2016). Справочник по измерению потока . Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-1-107-04586-6 .
  29. ^ Патон, Ричард. «Калибровка и стандарты в измерении потока» (PDF) . Справочник по измерению проектирования системы . Уайли. Архивировано (PDF) из оригинала 29 августа 2017 года . Получено 26 сентября 2017 года .
  30. ^ Jump up to: а беременный Финская служба аккредитации
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 4c7e431ba231b33ac43a7e09e8011e23__1718547120
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/4c/23/4c7e431ba231b33ac43a7e09e8011e23.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Flow measurement - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)