Áramlásmérő távadók UHF, ORIFICE, OTHERS
Ultrahangos térfogatáram‐mérő • Felépítés:
Ultrahangos térfogatáram‐mérő
Θ
• Működése:
VΘ V C ′ = C + V cos Θ C ′′ = C − V cos Θ cos Θ =
Vi = V
Mérőegyenlet • Sebességi egyenletek:
Dπ m Q = Vi A = Vi 4 s 2
3
Dπ m Q = 3600Vi A = 3600 Vi 4 h 2
3
Áramlásmérés mérőperemmel • MSZ‐ISO 5167 szerint • Az ISO 5167 nemzetközi szabvány e része a mérőperemek, mérőtorok és Venturi csövek geometriai kialakítását és alkalmazásuk módját (beépítési és használati feltételeiket) határozza meg, azokban az esetekben, amikor ezeket az eszközöket áramló közegek folyadékáramának meghatározására építik be, olyan csővezetékbe, amelyet az áramló közeg teljes keresztmetszetében kitölt. A szabvány tartalmazza továbbá mindazokat az adatokat, amelyek szükségesek a folyadékáram és annak bizonytalanságához is.
Áramlástani összefoglaló I. Hidraulikus átmérő: A: az áramlási keresztmetszet U: a nedvesített részek hossza – b+c+d
Hengeres cső esetén a hidraulikus átmérő éppen a cső D átmérő‐ jével egyezik meg.
Áramlástechnikai alapegyenletek • A Reynolds szám jelentése és értéke • v=az áramló anyag sebessége, D=geometriai méret, ν=kinematikai viszkozitás=η/ρ.
vD Tehetetlenségi erő = Re D = υ Belső súrlódási erő
Áramlási profilok és a Reynolds szám
Az áramlási profilok szerepe a mérésnél
Gázok térfogatárama • • • •
Mérőperem és társai Torlócső Rotaméter Céltáblás mérő
Q v = f (Δp, ΔA, ΔFT L)
p1T0 1 p 0 T1 K
Áramlásmérés mérőperemmel
Működési alapelvek • Kontinuitási egyenlet
ρ1 v1 A1 = ρ 2 v 2 A 2 • Bernoulli egyenlet • Ideális mérőegyenlet
2
v p + + gz = állandó 2 ρ
q v = v 2 A 2 = konst.
Δp
ρ
q m = q v ρ = konst. Δ p ρ
A mérőperem és a mérőegyenlet jellemzői I. • d ‐ a mérőperem átömlő nyílásának átmérője üzemi hőmérsékleten mm, • D ‐ a mérőperemet megelőző cső belső átmérője üzemi hőmérsékleten mm, 2 m = ( d / D) = β 2 • m ‐ szűkítési viszony , • p1 ‐ a gáz abszolút nyomása a mérőperem előtt, bara • p2 a gáz abszolút nyomása a mérőperem után, bara
A mérőperem és a mérőegyenlet jellemzői II. • Δ p‐ mérőnyomás (hatónyomás), mbar • T, t ‐ az áramló gáz üzemi hőmérséklete K, 0C • ‐ a gáz sűrűsége üzemi állapotban 3 kg / m • ρ ‐ Reynolds szám, ReD
4 qm ReD = πμD
A mérőperem és a mérőegyenlet jellemzői III. •ε ‐ expanziós szám, • C ‐ átfolyási tényező π 2 ε 1 d 2 Δp ρ 1 qm = 4 4 1− β C
6 2,1 8 2 , 5 ⎛ 10 ⎞ C = 0, 5959 + 0 , 0312β − 0 ,184 β + 0 , 0029 β ⎜ ⎟ ⎝ ReD ⎠
ε = 1− ( 0 , 41+ 0 , 35 β 4 )
qm =
C 1− β 4
ε1
0 , 75
+ 0 , 09 L1 β 4 ( 1− β 4 ) −1 − 0 , 0337 L 2 β 3
dp Δp ≈ 1− ( 0 , 41 + 0 , 35 β 4 ) κp κ p1
p T 1 π 2 d 2 Δp ρ n 1 n 4 pn T K
A karimamegcsapolású mérőperem szerkezete I.
A karimamegcsapolású mérőperem szerkezete II.
A karimamegcsapolású mérőperem szerkezete III.
Az áramlásmérő rendszer felépítése – folyamatműszerek – analóg és HART
Méretezés Conval® programmal
Méretezés Conval® programmal
Méretezés Conval® programmal
Speciális mérőperem The Conditioning Orifice – minimális áramlási profil zavarású mérőperem
Hagyományos vagy továbbfejlesztett mérőperem? Bore Reynolds Number: Red Cd – átfolyási tényező d‐re
Szabványok és mérőegyenletek I.
Meter internal diameter: a mérőszakasz belső átmérője, általában nem egyenlő D‐vel!
Rotaméter (VA – Variable Area Technology)
high pressure casing (A), a high strength magnet (F) in tandem with the sharp‐edged annular orifice disk (E), a linear rate compression spring (G), tapered metering pin (D), magnetically coupled follower (C), environmentally sealed window (B)
Mit jelent a VA?
Két lehetséges kivitele a rotaméternek
Karakterisztikák
A hagyományos és a mágneses letapogatás
A Coriolis‐tube
Az elmélet ‐ egyszerűsített mechanikai modell
Érzékelő egyenletek • Coriolis‐erő: • U‐csövön áramlik a mérendő közeg ABCD útvonalon: • Coriolis‐erő: • Hajlító nyomaték: • A tömegáram: • Elcsavarodás: • A tömegáram:
A Coriolis‐erő deformációs munkája
A Coriolis‐szenzor felépítése I.
Kialakítási lehetőségek
Mellékáramú felszerelés
A Coriolis‐mérő előnyei
Rosemount indukciós mérő
MAG METER BASICS Theory of Operation Conductive Process Medium Lining
Variable Flow Rate (ft/s)
SST Tube Flange
Faraday’s Law: E=kBDV
Field Coils
Sensing Electrodes
“E”
E = Blv “E”
l = D, v = v E = BDv v = qv /( D 2π / 4) E=
4B qv πD 40
k=Proportionality constant B=Magnetic field strength D=Length of conductor V=Velocity of conductor E=Induced voltage (linear with velocity)
MAGNETIC FLOWMETER
41
MAGNETIC FLOWMETER BASICS PROS AND CONS PROS
TRUE VOLUME
CONS
INITIAL COST (AC)
ACCURACY
CONDUCTIVITY
WIDE RANGEABILITY
MATERIAL COMPATIBILITY
LOW FLOW CAPABILITY
NUMBER OF DESIGNS
ZERO HEAD LOSS
VELOCITY LIMITS
BI‐DIRECTIONAL/OBSTRUCTIONLESS INSENSITIVITY TO UPSTREAM PIPING
42
MAGNETIC FLOWMETER BASICS ACCURACY:
+/‐ 0.2% TO 1%
RANGEABILITY:
10:1 TO 50:1
REYNOLDS NUMBER:
NO LIMIT
PIPING EFFECTS:
MINIMAL
COST OF OWNERSHIP:
INITIAL:
L/H INSTALLATION: OPERATION: M MAINTENANCE:
43
L/M L/M
Introduction • Standard specification for straight run piping to maintain specified accuracy
– 5 pipe diameters upstream – 2 pipe diameters downstream – Distance measured from electrodes (center of the flowtube)
– What if this requirement is not met? 44
Short Run Test Setup Weigh Tank Test Magmeter
Reference Magmeter Upstream Disturbance
Upstream Dimensions
Summary of Tests: • ½, 4, 10 and 24‐inch meters • 4 inch test had extended scope, other line sizes had limited scope
45
Összehasonlítás
FLOWMETER SELECTION PROCESS APPLICATION CONTROL MONITOR INDICATE CUSTODY TRANSFER
FLUID PROPERTIES LIQUID, GAS, STEAM CONDUCTIVITY MULTI‐PHASE VISCOSITY PRESSURE TEMPERATURE
ENVIRONMENTAL & SAFETY EMMISSIONS HAZARDOUS WASTE DISPOSAL LEAK POTENTIAL SHUT DOWN SYSTEM?
PERFORMANCE ACCURACY REPEATABILITY TEMPERATURE EFFECT
METER SELECTED CORIOLIS DP MAGMETER VORTEX
47
INSTALLATION
ECONOMIC FACTORS
LINE SIZE VIBRATION PIPE RUNS SUBMERGENCE
COST INSTALLATION RELIABILITY
TO VENDORS
Távadó specifikáció
