Akış ölçümü ve akış sensörlerinin mevcut durumu
Sıvı akışını ölçen aletlere toplu olarak akış ölçerler veya akış ölçerler denir. Debimetre, endüstriyel ölçümde önemli araçlardan biridir. Endüstriyel üretimin gelişmesiyle birlikte, akış ölçümünün doğruluğu ve aralığı için gereksinimler gittikçe artmakta ve akış ölçüm teknolojisi her geçen gün değişmektedir. Çeşitli amaçlara uyum sağlamak için çeşitli tipte debimetreler birbiri ardına çıkmıştır. Şu anda kullanımda olan 100'den fazla debimetre türü bulunmaktadır.
Akış ölçümünün anlamı
Sıvı akışının ölçülmesi, endüstriyel üretim ve proses kontrolünde önemli bir yere sahiptir. Akışkan özelliklerinin, akış koşullarının, akış koşullarının ve algılama mekanizmalarının karmaşıklığı nedeniyle, günümüz akış ölçüm cihazlarının çeşitliliği, özgüllüğü ve fiyat farklılıklarına neden olur. Akış sensörünün temel parçası olarak birçok çeşidi ve hızlı gelişimi vardır.
Akış parametreleri, endüstriyel üretim süreçleri, bilimsel deneysel ölçümler ve çeşitli ekonomik hesaplamalar için gerekli olan önemli parametreler olarak tanımlanabilir ve enerji ölçümünün önemli bir parçasıdır. Özellikle termik santraller, petrol, madencilik, metalurji, havacılık, makine vb. Alanlarda akışkan akış ölçümü ile insanlar akış sürecini anlayabilir, üretim sürecinin otomatik kontrolünü gerçekleştirebilir ve enerji yönetimini uygulayabilir. Bu, ürün kalitesini sağlayabilir, üretim verimliliğini artırabilir ve enerji tasarrufu sağlayabilir.Özellikle mevcut enerji krizi ve artan endüstriyel otomasyon çağında, akış sensörlerinin ulusal ekonomideki rolü giderek daha belirgin hale geliyor.
Akış sensörünün doğruluğu, kararlılığı, çalışma ortamına uyum sağlama yeteneği, zeka düzeyi ve akış sensörünün performans-fiyat oranı, toplumdaki çeşitli endüstrilerin gelişimini büyük ölçüde etkilemiştir. Günümüzde, dijital, akıllı, çok işlevli ve ağa bağlı akış sensörlerinin geliştirilmesi, akış sensörlerinin gelecekteki gelişiminin kaçınılmaz eğilimidir ve bu nedenle, yüksek kaliteli akış sensörlerini güçlü bir şekilde araştırmak ve üretmek gereklidir.
Akış sensörlerinin türleri ve özellikleri
Çok çeşitli akış sensörleri vardır ve geleneksel cihazlar ve yeni tip cihazlar, mikroelektronik teknolojisi, bilgisayar teknolojisi ve iletişim ağı teknolojisinin entegrasyonu ile sürekli olarak yenilik yapmaktadır. Yeni ölçüm ilkelerinin araştırılması ve geliştirilmesi yükselişte, bazıları hala emekleme aşamasında ve bazıları pratik aşamaya yakın.
1. Hacimsel
Hacimsel akış sensörü daha önce ortaya çıktı ve yapısı nispeten basittir; bu, ölçülen sıvıyı sürekli olarak ölçmek için hassas bir standart kap kullanmaya eşdeğerdir. Ölçülen sıvı aktığında, rotor dönmesi için itilir ve iki tahrik dişlisi, ölü noktalar olmadan sürekli eşit olmayan hız dönüşü yapmak için ana-bağımlı sürüş ilişkisini karşılıklı olarak değiştirir. Rotorun dönüş hızı bilerek akışkanın akış hızı hesaplanabilir. Teorik olarak, bu tip debimetrenin ölçüm doğruluğunun akışkanın tipi, viskozitesi, yoğunluğu ve diğer özellikleriyle hiçbir ilgisi yoktur. Ölçüm hatası genellikle ± (% 0,2 % 0,5) R'dir ve bu, endüstriyel akış ölçümü için standart bir cihaz olarak kullanılabilir. Ancak ölçülecek borunun çapı büyük olduğunda sayaç gövdesi fazla hantal görünür.
2. Turbo türü
Türbin akış sensörü, son 30 yılda geliştirilmiş bir hız ölçüm cihazıdır. Çalışma prensibi, türbini ölçülen sıvıya yerleştirmektir, sıvı akışı türbin kanatlarının dönüşünü etkiler ve türbinin hızı sıvının akışıyla orantılıdır. Türbinin dönüş hızı, manyetoelektrik dönüştürme cihazı tarafından karşılık gelen elektrik sinyal çıkışına dönüştürülür.
Türbin akış sensörü, yüksek ölçüm doğruluğu ve geniş ölçüm aralığı avantajlarına sahiptir; ancak türbinin boru hattına takılması gerektiğinden, ölçülen sıvının temizliği gereklidir; sıvının sıcaklığı, viskozitesi ve yoğunluğu ölçüm doğruluğu üzerinde daha büyük bir etkiye sahiptir; dönen parçalar Yatak aşınmasına neden olur ve sensörün hizmet ömrünü etkiler.
3. Fark basınç
Fark basınç akış sensörleri uzun bir üretim geçmişine sahiptir, yaygın olarak kullanılmaktadır, standartlaştırılmış üretime sahiptir ve birçok çeşidi vardır. Mesela: orifis plakası, sonik nozul, ortalama hız tüpü, venturi tüpü ve diğer akış sensörleri. Diferansiyel basınç tipi akış sensörünün çalışma prensibi, akışkan boru hattında yerleşik gaz kelebeğinden geçtiğinde kullanmaktır, akışla ilgili bir basınç farkı bundan önce ve sonra ortaya çıkacak ve basınç farkı ölçülerek akış değeri elde edilebilecek. Kısma parçasının yüksek işleme hassasiyeti ve sıkı kurulum gereksinimleri ile karakterizedir.Sabit akışkan akışı sağlamak için öncesinde ve sonrasında yeterince uzun düz borular olmalıdır; akışkan basınç kaybı büyüktür; düşük hızlı akışkanlar için oluşan fark basıncı küçüktür ve hata artar Büyük; titreşimli sıvı ölçümü için uygun değildir.
4. Momentum
En tipik momentum akış ölçerler, 1960'larda geliştirilen ve daha yüksek viskoziteli yağların akış hızını ölçmek için yaygın olarak kullanılan bir ürün olan hedef akış ölçerdir. Ana gövdesi disk şeklindeki bir hedeftir.Sıvı aktığında, akan parçacıklar hedefe çarparak hedefin hafif bir yer değiştirme oluşturmasına neden olur.Bu yer değiştirme akış oranını yansıtır.
5. Değişken alan
Rotor akış sensörü daha önce ortaya çıktı, ancak son yıllarda endüstriyel ölçümde yaygın olarak kullanıldı. Yüksek hassasiyet, basit yapı, sezgisellik, küçük basınç kaybı, geniş ölçüm aralığı ve düşük fiyat avantajlarına sahiptir.
Konik bir tüp ve konik tüp içinde yukarı ve aşağı hareket edebilen bir rotordan oluşur.Sensör, ölçüm borusuna dikey olarak monte edilir. Ölçülen sıvı, rotoru itmek için aşağıdan yukarıya doğru akar.Rotor süspansiyonunun yüksekliği, akış hızının bir ölçüsüdür. .
6. Sıvı salınım tipi
Karman vorteks akış sensörü, 1970'li yıllarda geliştirilen sıvı salınımı prensibine dayanan bir ölçüm cihazıdır.Son yıllarda hızla gelişmiştir.Akışı elde etmek için akışkanın içine yerleştirilen vorteks üretecinin oluşturduğu vorteks frekansının akış hızı ile kesin bir ilişkisi olması prensibini kullanır. Küçük sıvı basınç kaybı ile karakterizedir; sıvı ve gaz ölçümü için kullanılabilir ve akış hızını ve kütle akışını ölçebilir; kararlı akış koşulları ve sıkı boru hattı koşulları gerektirir.Vorteks jeneratöründen önce ve sonra belirli bir düz boru uzunluğu olmalıdır ve fiyatı nispeten yüksektir .
7. Elektromanyetik
Elektromanyetik akış sensörü, elektronik teknolojinin uygulanması ile geliştirilmiş yeni bir akış ölçer türüdür.Çeşitli iletken sıvıların akış ölçümü alanında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasasına göre, ölçüm aletinden akan iletken sıvı, iletkenin manyetik alan boyunca manyetik kuvvet çizgilerini kesen hareketine eşdeğerdir, böylece ortalama akış hızıyla orantılı olan elektromotor kuvvet E'yi indükler. Prensip olarak, elektromanyetik debimetre sıvının sıcaklığından, basıncından, yoğunluğundan ve viskozitesinden etkilenmez ve boru hattı içinde sıvının orijinal durumunu değiştirmeyecek engelleyici parçalar ve hareketli parçalar yoktur. Akış hızı aralığı 0 102m / s'dir ve uygulanabilir. Yanıcı, patlayıcı ve aşındırıcı ortamlar için uygundur. Ancak bazı yönlerden de sınırlamaları vardır; ölçülen ortam, iletkenliği 10-3S / m'den büyük olan iletken bir sıvı olmalıdır; ferromanyetik ortamın akışını ölçmek için kullanılamaz; sinyal, harici manyetik alanlar tarafından kolayca engellenebilir.
8. Cıvata tipi
Boltier düşük hızlı gaz sensörü (2 × 10-2 m / s'den büyük hız), Boltier elektromotor kuvveti prensibine ve termoelektrik kuvvet prensibine dayanmaktadır, sensörün kendi sıcaklığı sadece 15K'dır ve termal bozulma yoktur. Hassas eleman, güçlü anti-kirlilik ve korozyon direncine sahip ve uzun ömürlü koruyucu bir film ile kaplanmıştır.Kendi sıcaklığı yüksek olmadığı için gaz sıcaklığı için katı gereksinimleri yoktur.Yüksek sıcaklıktaki sıvıyı ölçebilir ve geniş bir çalışma sıcaklık aralığına sahiptir.
9. Optik fiber türü
Optik fiber akış sensörü, optik fiber teknolojisi ve bir akış sensörünün bir kombinasyonudur, böylece akış bilgileri, sensörden geçtikten sonra fiber optik iletim kafasında bir optik sinyale dönüştürülür. Ardından, sensör ağ yönetiminin gerçekleştirilmesi için uygun olan uzun mesafeli iletimi gerçekleştirmek için optik fiber yoluyla sonraki işlem sistemine iletilir.Bir bilgisayar birden fazla sensörü yönetebilir ve izleyebilir. Bu sadece orijinal sensörün avantajlarını korumakla kalmaz, aynı zamanda fiber optik iletim hattının anti-parazit avantajlarını da içerir.
10. Ultrasonik
Ultrasonik akış sensörü, ultrasonik dalganın akışkan içinde yayıldığında akışkan hızı bilgisini taşıyacağı prensibine dayanmaktadır.İki fazlı akışkan ölçümü için uygundur.Ölçülen akışkanın belirli bir miktarda ters ultrasonik ortam içermesi gerekir, yani katı parçacıklar veya Kabarcıklar gibi iki fazlı ortam.
11. Kalite formülü
Coreolli kütle akış sensörü, sıvı ve gaz ölçümünde yaygın olarak kullanılmaktadır.1970'lerde Amerika Birleşik Devletleri'nde üretilmiş ve akışkan kütle akışı ile akışkan kuvveti arasındaki fonksiyonel ilişkiyi kurmak için akışkanlar mekaniği prensiplerini kullanmıştır. Ağırlıklı olarak sıvı ölçümü için uygundur.Gaz ölçümü için kütle akışının ölçüm aralığında olmasını sağlamak için yüksek basınç gerekir.Boru çapının 200 mm'den az olması şartıyla ölçüm için uygundur.Akışkan basıncı çok değiştiğinde ölçüm hatası artar.
12. Lazer tipi
Doppler akış sensörü ile birlikte akış ölçümüne lazer teknolojisini getiren Doppler sensörü. Düşük hızlı sıvıları güçlü anti-parazit yeteneği ve yüksek doğrulukla ölçebilir, ancak sıvıya yansıtıcı parçacıkların enjekte edilmesi gerekir, bu da ölçüm aralığını sınırlar.
13. Yardım Hattı
Termal akış sensörü, akış ölçümünde bir devrim yarattı ve akışkan kütle akışını doğrudan ölçme amacını gerçekleştirdi. Isı transferi ve akışkanlar mekaniği teorisini kullanır ve akışkan hızını ve akış hızını elde etmek için termal elemanın ısı kaybı ile akışkan hızı ve kütle akış hızı arasındaki fonksiyonel ilişkiyi kurmak için ısı dengesi ilkesini benimser. Termal akış sensörleri temel olarak sıcak tel tipi, termistör tipi, yarı iletken entegre devre tipi vb. İçerir. Akış ölçümü, boru hattındaki termal elemanın ısı dağılımı ile akış hızı ve kalitesi arasındaki ilişkiye göre gerçekleştirilir; yüzey termal direnç tipi ısı kaynağıdır Borunun dışına yerleştirin, borudaki akışkanı ısıtın ve akışkanın ısısındaki değişimi ölçerek kütle akışını elde edin.
Elektronik teknolojinin hızlı gelişmesi ve çeşitli kompanzasyon teknolojilerinin sürekli iyileştirilmesi nedeniyle, sıcak tel akış sensörünün doğruluğu büyük ölçüde iyileştirilmiş ve ölçüm aralığı genişletilmiştir, ancak sıcak tel akış sensörünün tutarlılığı çok zayıftır ve kitlesel üretim zordur: düşük hızlı sıvıları ölçerken , Termal bozukluk çok büyüktür, sıcak telin zayıf anti-kirlilik ve korozyon direnci, yüksek fiyatı ve kolay hasarı vardır. Ölçümde tepki hızını azaltan elektronik gürültü var.
Akış ölçerlerin gelişme trendi
1) Sensör çıkış sinyallerinin sayısallaştırılması, ağ gelişiminin ortaya çıkması nedeniyle, üretim sürecindeki kontrol, yönetim ve bakım için bilgisayar entegre sistemi CMMS (Kontrol, Yönetim ve Bakım Sistemi) sensör sinyallerini işlediğinde, sensör çıkış sinyalleri gereklidir. Fieldbus üzerinden iletilebilen dijital bir sinyal olmalıdır. Şu anda, yurtdışındaki birçok endüstri, sensör dijitalleştirmeyi ve ağ oluşturmayı güçlü bir şekilde destekliyor ve sensör çıkış sinyali standartlarını formüle ediyor. Bu nedenle, akış sensörlerinin yerel araştırma ve geliştirme çalışmaları, bu gereksinimi karşılayan akış sensörlerini bilinçli bir şekilde tasarlamalıdır.
2) Akıllı, hassas bileşenleri, mikroişlemcileri ve sinyal işleme devrelerini, rastgele ve sistem hatalarını azaltmak için tek çipli mikro bilgisayarın veri işleme işlevlerinden tam olarak yararlanabilen, mikro bilgisayara bağlanabilen dijital iletişim portları ile tek bir çipte entegre eder. Otomatik kalibrasyon işlevine sahiptir; ölçümün doğruluğunu sağlamak için her bileşenin durumunun normal olup olmadığını kontrol etmek için kendi kendini kontrol eden bir alarm işlevine sahiptir; aralık otomatik olarak ayarlanabilir.
3) Akış ölçümünü bir veya daha fazla sıcaklık ölçümü, sıvı seviyesi ölçümü, basınç ölçümü ve diğer işlevlerle birleştiren çok işlevli. Yeni sensörler geliştirmek için yeni teknolojileri ve yeni malzemeleri kullanın.
4) Yüksek performans, geniş aralık oranı, geniş uygulama aralığı, yüksek güvenilirlik, temassız ölçüm, yüksek maliyet performansı, minyatürleştirilmiş sensör ve gösterge değeri ölçülen ortamın durumu, parametreleri ve fiziksel özelliklerinden (sıcaklık, basınç, yoğunluk, Viskozite, vb.) Değişiklikler, uygun kurulum ve bakım, uzun ömür.
5) Uzmanlık, büyük akış, küçük akış, yüksek viskozite, yüksek sıcaklık sıvısı, çok fazlı sıvı, yüksek ve düşük basınçlı hava akışı gibi özel akış sensörleri üzerine araştırma. Akış sensörü araştırması, ekonomi ile yakından bağlantılı olmalıdır. Termal akış sensörlerinin geliştirilmesi ve optik sensörlerin geliştirilmesi için optik fiber teknolojisi ve optik teorinin kullanılması genel eğilimdir.
Akış sensörünü sıvının özelliklerine göre seçin
Bir akış sensörü seçmek, yalnızca kendi çalışma koşullarına göre seçim yapmakla kalmaz, aynı zamanda ölçülen sıvının özelliklerini de ifade eder. Akışkanın özellikleri de akış sensörlerinin seçimini etkileyen önemli bir faktördür.
1. Korozyon, kirlilik ve kir içeren sıvılar için
Bu tür bir sıvıyı ölçmek istiyorsanız, dönen parçalara sahip sensörler ve algılama parçaları kullanmanız gerekir.Ultrasonik ve elektromanyetik akış sensörlerini seçerseniz boru hattının korozyonundan dolayı ölçüm hatalarına neden olurlar.
2. Büyük viskozite farklılıkları olan viskoz sıvılar
Bu durumda türbin, şamandıra, vorteks ve diğer akış sensörleri yerine hacimsel akış sensörü seçmeniz gerekir.
3. Özel akışkan parametreli akış sensörleri için
Sıkıştırılabilirlik katsayısı gibi özel akışkan parametreleri diferansiyel basınç tipini etkiler ve elektriksel iletkenlik elektromanyetiği etkiler.
4. Birçok fiziksel parametrenin (basınç, sıcaklık, seviye, bileşim gibi) aksine, akış sıvı akışına dayalı olmalıdır ve akış olmadan akış yoktur.
Farklı sıvı özellikleri ve çevre koşulları, farklı ilgili akış sensörlerine sahiptir.Otomobiller gibi nakliye ekipmanlarının motorunun enerji tüketimini azaltmak için, döner pistonlu akış sensörlerinin kullanılması doğru ölçüm sağlayabilir.
