Phương trình dòng chảy của TUF có thể được chia thành hai loại: phương trình dòng chảy thực tế và phương trình dòng chảy lý thuyết.
K— Hệ số dụng cụ của lưu lượng kế tuabin, P/m³.
Làm thế nào để tính hệ số/hệ số lưu lượng kế tuabin?
Hệ số lưu lượng kế tuabin liên quan đến lưu lượng (hoặc số Reynolds đường ống)Hệ số lưu lượng kế tuabin liên quan đến lưu lượng (hoặc số Reynolds đường ống)
Đường cong quan hệ của hệ số dụng cụ đo được thể hiện trong hình bên dưới. Như có thể thấy từ hình, hệ số dụng cụ đo lưu lượng có thể được chia thành hai phần: phần tuyến tính và phần phi tuyến tính.
Đoạn tuyến tính chiếm khoảng hai phần ba đoạn làm việc và các đặc điểm của nó liên quan đến kích thước cấu trúc cảm biến lưu lượng TUF và độ nhớt của chất lỏng.
Đặc tính của hệ số dụng cụ đo lưu lượng bị ảnh hưởng rất nhiều bởi ma sát ổ trục và sức cản độ nhớt của chất lỏng khi lưu lượng thấp hơn giới hạn dưới của lưu lượng cảm biến,
Khi lưu lượng thay đổi nhanh chóng, tổn thất áp suất gần như tỷ lệ thuận với lưu lượng. Khi lưu lượng vượt quá giới hạn trên, hãy cẩn thận với hiện tượng rò rỉ.
Hình dạng của các đường cong đặc trưng TUF có cấu trúc tương tự nhau và chúng chỉ khác nhau ở mức độ lỗi hệ thống.
Đường cong đặc tính của lưu lượng kế tuabin
Hệ số cảm biến lưu lượng tuabin được kiểm tra bằng thiết bị hiệu chuẩn lưu lượng. Thiết bị này hoàn toàn bỏ qua cơ chế dòng chảy của chất lỏng bên trong cảm biến. Thiết bị này coi cảm biến như một hộp đen và xác định hệ số chuyển đổi dựa trên đầu vào (lưu lượng) và đầu ra (tín hiệu xung tần số). Đây là ứng dụng thực tế thuận tiện. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng hệ số chuyển đổi này (hệ số dụng cụ) là có điều kiện, và các điều kiện hiệu chuẩn của nó là điều kiện tham chiếu. Nếu hệ số này lệch khỏi hệ số có điều kiện này trong quá trình sử dụng, hệ số sẽ thay đổi. Sự thay đổi này phụ thuộc vào loại cảm biến lưu lượng tuabin, điều kiện lắp đặt đường ống và các thông số vật lý của chất lỏng.
Các học giả trong và ngoài nước đã đề xuất nhiều phương trình lưu lượng lý thuyết, có thể áp dụng cho nhiều cấu trúc cảm biến lưu lượng tuabin và điều kiện làm việc của chất lỏng. Cho đến nay, đặc tính thủy động lực học của đặc tính lưu lượng kế tuabin vẫn chưa thực sự rõ ràng và chúng có mối quan hệ phức tạp với các tính chất vật lý của chất lỏng và đặc tính dòng chảy. Ví dụ, khi trường dòng chảy có xoáy và phân bố vận tốc không đối xứng, các đặc tính thủy động lực học rất phức tạp. Hệ số lưu lượng kế tuabin không thể được suy ra bằng công thức lý thuyết và hệ số truyền lưu lượng tuabin vẫn cần được xác định bằng cách kiểm tra lưu lượng thực tế. Tuy nhiên, phương trình lưu lượng lý thuyết có ý nghĩa thực tiễn to lớn. Nó có thể được sử dụng để hướng dẫn thiết kế các thông số cấu trúc cảm biến và dự đoán và ước tính quy luật thay đổi hệ số của thiết bị khi điều kiện sử dụng tại hiện trường thay đổi.
Ưu điểm và nhược điểm của lưu lượng kế tuabin
1) Lưu lượng kế có độ chính xác cao: đối với phép đo lưu lượng chất lỏng, lưu lượng kế TUF thường có độ chính xác ±0,25%R~±0,5%R và lưu lượng kế tuabin loại có độ chính xác cao có thể đạt ±0,15%R; và đối với phép đo lưu lượng khí, độ chính xác của lưu lượng kế tuabin thường là ±1%R~±1,5%R và loại đặc biệt là ±0,5%R~±1%R. Đây là lưu lượng kế có độ chính xác khá cao trong số tất cả các lưu lượng kế.
Đồng hồ đo lưu lượng tuabin điện tử có độ chính xác cao từ Silver Automation Instruments
2) Độ lặp lại tốt, độ lặp lại ngắn hạn có thể đạt 0,05%~0,2%. Do độ lặp lại tốt nên nếu lưu lượng kế tuabin được hiệu chuẩn thường xuyên hoặc trực tuyến, nó có thể đạt được độ chính xác cực cao.
3) Lưu lượng kế tuabin điện tử: đầu ra tín hiệu tần số xung hoặc đầu ra 4-20mA, thích hợp để đo tổng lượng và kết nối với máy tính, không bị trôi về 0 và có khả năng chống nhiễu mạnh.
4) Có thể thu được tín hiệu tần số rất cao (3~4kHz) với độ phân giải tín hiệu mạnh.
5) Đồng hồ đo lưu lượng tuabin có phạm vi rộng, đường kính trung bình và lớn có thể đạt 40:1~10:1, đường kính nhỏ là 6:1 hoặc 5:1.
6) Cảm biến lưu lượng tuabin có cấu trúc nhỏ gọn và nhẹ, dễ lắp đặt và bảo trì, khả năng lưu lượng lớn.
7) Lưu lượng kế tuabin thích hợp để đo lưu lượng áp suất cao, không cần phải mở lỗ trên thân thiết bị và dễ dàng chế tạo thiết bị đo lưu lượng kiểu áp suất cao.
8) Có nhiều loại cảm biến lưu lượng tuabin đặc biệt, có thể được thiết kế thành nhiều loại cảm biến đặc biệt khác nhau tùy theo nhu cầu đặc biệt của người dùng, chẳng hạn như
lưu lượng kế nhỏ , lưu lượng kế loại áp suất cao, lưu lượng kế tuabin kết nối ba kẹp, lưu lượng kế tuabin nhiệt độ cao, v.v.
9) Việc duy trì các đặc tính hiệu chuẩn trong thời gian dài rất khó khăn và cần được hiệu chuẩn thường xuyên. Đối với chất lỏng không bôi trơn, chất lỏng có chứa tạp chất lơ lửng. Độ mài mòn của lưu lượng kế có thể gây ra hiện tượng mài mòn và kẹt ổ trục, làm hạn chế phạm vi ứng dụng của nó. Việc sử dụng trục và ổ trục cacbua chống mài mòn đã cải thiện tình hình. Đối với các yêu cầu về lưu trữ, vận chuyển thương mại và đo lường độ chính xác cao, tốt nhất nên trang bị thiết bị hiệu chuẩn tại chỗ, có thể hiệu chuẩn thường xuyên để duy trì các đặc tính của nó.
10) Lưu lượng kế tuabin lỏng thông thường không phù hợp với môi trường có độ nhớt cao (như đo lưu lượng mật ong, bitum hoặc nhựa). Khi độ nhớt tăng, giới hạn đo dưới của lưu lượng kế cũng tăng, phạm vi đo giảm và độ tuyến tính giảm.
11) Tính chất của chất lỏng (mật độ, độ nhớt) có ảnh hưởng lớn đến đặc tính của thiết bị đo lưu lượng. Lưu lượng kế khí dễ bị ảnh hưởng bởi mật độ, trong khi lưu lượng kế chất lỏng nhạy cảm với những thay đổi về độ nhớt. Vì mật độ và độ nhớt có liên quan chặt chẽ với nhiệt độ và áp suất, nên sự biến động nhiệt độ và áp suất là không thể tránh khỏi tại hiện trường. Các biện pháp bù trừ phải được thực hiện tùy theo mức độ ảnh hưởng của chúng đến độ chính xác để duy trì độ chính xác đo lường cao của lưu lượng kế tuabin.
12) Lưu lượng kế bị ảnh hưởng rất nhiều bởi sự biến dạng phân bố vận tốc và dòng chảy quay của dòng chảy đầu vào. Cần có một đoạn ống thẳng dài hơn ở phía thượng lưu và hạ lưu của cảm biến lưu lượng TUF. Nếu không gian lắp đặt bị hạn chế, có thể lắp đặt bộ điều chỉnh lưu lượng (bộ chỉnh lưu) để rút ngắn chiều dài của đoạn ống thẳng.
13) Không phù hợp để đo lưu lượng của dòng chảy dao động và dòng chảy hỗn hợp.
14) Yêu cầu về độ sạch của môi trường đo lường rất cao, điều này hạn chế phạm vi ứng dụng của nó. Như chúng ta đã biết, lưu lượng kế tuabin lỏng chỉ hoạt động với chất lỏng sạch và có độ nhớt thấp. Mặc dù có thể lắp đặt bộ lọc để thích ứng với môi trường bẩn, nhưng nó cũng gây ra những tác dụng phụ như tăng tổn thất áp suất và tăng chi phí bảo trì.
Các loại lưu lượng kế tuabin
1) Lưu lượng kế tuabin lỏng
a. Đồng hồ đo lưu lượng tuabin lỏng loại thông thường thích hợp để đo lưu lượng thể tích của chất lỏng có độ nhớt thấp (≤45mPa・s), có đường kính danh nghĩa DN4~DN300, độ chính xác 0,25~0,5%, nhiệt độ trung bình -20~+150℃ và áp suất 6,3MPa
b. Loại chống ăn mòn: Thích hợp cho các chất lỏng ăn mòn như axit sunfuric loãng, axit clohydric loãng, axit nitric loãng, v.v., thường chỉ có sản phẩm có đường kính nhỏ (DN20~DN50).
c. Loại nhiệt độ cao: Áp dụng cho nhiệt độ chất lỏng dưới 150℃. Nhiệt độ của chất lỏng được đo bị giới hạn bởi điện trở nhiệt của cuộn dây phát hiện.
d. Đồng hồ đo lưu lượng tuabin loại kẹp ba, dùng cho mục đích vệ sinh. Có thể dùng để đo nước uống, dầu ăn và sữa. Đồng hồ đo lưu lượng tuabin hoàn toàn bằng thép không gỉ, có đầu nối ba nhánh, dễ lắp đặt và vệ sinh.
Lưu lượng kế tuabin điện tử ba kẹp dùng cho mục đích vệ sinh từ Silver Automation Instruments
e. Lưu lượng kế tuabin loại áp suất cao. Lưu lượng kế tuabin có thể được chế tạo thành loại áp suất cao, chịu được các mức áp suất như 1000psi, 2000psi hoặc thậm chí cao hơn. Lưu lượng kế tuabin loại kết nối wafer có thể dễ dàng được chế tạo thành lưu lượng kế tuabin loại áp suất cao.
Lưu lượng kế tuabin kỹ thuật số loại áp suất cao
2) Lưu lượng kế tuabin khí
Lưu lượng kế tuabin khí đo lưu lượng khí sạch, có đường kính danh nghĩa từ DN25 ~ DN400, nhiệt độ chất lỏng từ -20 ~ +120℃, áp suất từ 2,5 ~ 10MPa và độ chính xác từ 1% hoặc 1,5%.
Lưu lượng kế tuabin loại khí phù hợp với khí dầu mỏ, khí nhân tạo, khí tự nhiên và khí dầu mỏ hóa lỏng, không khí, N2, CO2, v.v. Máy tra dầu tự động có thể được sử dụng để bôi trơn và bảo vệ ổ trục, ngăn tạp chất xâm nhập vào các bộ phận chuyển động và tăng tuổi thọ. Hầu hết các cấu trúc đều sử dụng thiết bị hiển thị cục bộ kỹ thuật số, và bộ truyền lưu lượng tuabin cũng có thể được sử dụng để xuất tín hiệu xung độ phân giải cao hoặc 4-20mA hoặc thậm chí với giao thức HART hoặc MODBUS.
Lưu lượng kế tuabin khí có bộ tra dầu tự động để bôi trơn và bảo vệ ổ trục
Cấu trúc cảm biến lưu lượng tuabin
Cảm biến TUF bao gồm thân máy đo, thân dẫn hướng (bộ phận làm lệch hướng), cánh quạt, trục, ổ trục và bộ dò tín hiệu
1) Thân lưu lượng kế tuabin: Thân lưu lượng kế là bộ phận chính của cảm biến, chịu áp suất của chất lỏng đo được, cố định các bộ phận phát hiện và kết nối đường ống. Thân lưu lượng kế được làm bằng thép không gỉ phi từ tính hoặc hợp kim nhôm cứng. Đối với cảm biến lưu lượng cỡ lớn, cũng có thể sử dụng kết cấu khảm làm từ thép cacbon và thép không gỉ, và bộ phát hiện tín hiệu được lắp đặt trên thành ngoài của thân lưu lượng kế.
2) Thân dẫn hướng: Thân dẫn hướng được lắp đặt ở đầu vào và đầu ra của cảm biến lưu lượng. Nó dẫn hướng và chỉnh lưu chất lỏng, đồng thời hỗ trợ cánh quạt. Thân dẫn hướng thường được làm bằng thép không gỉ phi từ tính hoặc nhôm cứng. Thanh dẫn hướng phía sau của cảm biến lưu lượng tuabin đẩy ngược cũng cần tạo ra lực đẩy ngược đủ mạnh, và có nhiều dạng cấu trúc khác nhau. Thanh dẫn hướng phía trước được cấp bằng sáng chế, có khả năng chống lại sự can thiệp nghiêm trọng vào dòng chảy chất lỏng.

3) Tua bin, còn được gọi là cánh quạt, là bộ phận phát hiện của cảm biến và được làm bằng vật liệu có độ từ thẩm cao. Cánh quạt bao gồm cánh thẳng, cánh xoắn ốc và cánh hình chữ T. Một vòng chắn xốp được gắn nhiều dây dẫn từ cũng có thể được sử dụng để tăng tần số của một số cánh quạt nhất định. Cánh quạt được đỡ bằng ổ trục trong giá đỡ và đồng trục với thân đồng hồ đo. Số lượng cánh quạt phụ thuộc vào kích thước của cỡ nòng. Hình dạng hình học và kích thước của cánh quạt có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của cảm biến. Nó cần được thiết kế theo đặc tính của chất lỏng, phạm vi lưu lượng và yêu cầu sử dụng. Cân bằng động của cánh quạt rất quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị đo lưu lượng.
Cánh quạt của lưu lượng kế tuabin
4) Trục và ổ trục: Chúng hỗ trợ cánh quạt quay và phải có đủ độ cứng, độ bền, độ cứng, khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn, v.v. Chúng quyết định độ tin cậy và tuổi thọ của cảm biến lưu lượng tuabin. Hỏng hóc của cảm biến thường do trục và ổ trục gây ra, vì vậy cấu trúc, lựa chọn vật liệu và bảo trì rất quan trọng.
5) Các bộ dò tín hiệu thường được sử dụng ở Trung Quốc. Chúng bao gồm nam châm vĩnh cửu, thanh từ (lõi sắt), cuộn dây, v.v. Nam châm vĩnh cửu có lực hút tác dụng lên cánh quạt, tạo ra mô men từ trở. Khi lưu lượng nhỏ đối với cảm biến lưu lượng tuabin đường kính nhỏ, mô men từ trở trở trở thành yếu tố chính trong số các mô men từ trở. Vì lý do này, nam châm vĩnh cửu được chia thành hai loại: lớn và nhỏ. Cảm biến đường kính nhỏ được trang bị loại nhỏ để giảm mô men từ trở. Tín hiệu đầu ra có giá trị hiệu dụng lớn hơn 10mV có thể được sử dụng trực tiếp với máy tính lưu lượng, và khi được trang bị bộ khuếch đại, chúng có thể xuất tín hiệu tần số ở mức vôn.
Độ chính xác của lưu lượng kế tuabin
Nhìn chung, lưu lượng kế tuabin được lựa chọn chủ yếu vì độ chính xác cao nhưng giá thành lại thấp. Hiện tại, độ chính xác của lưu lượng kế tuabin TUF được đánh giá sơ bộ như sau: đối với lưu lượng kế tuabin đo chất lỏng, thị trường quốc tế là ±0,5%R và ±1%R, đối với lưu lượng kế tuabin đo khí, là ±1%R và ±1,5%R. Độ chính xác trên đề cập đến phạm vi 6:1 hoặc 10:1. Các thông số điển hình của cảm biến lưu lượng tuabin từ Silver Automation Instruments được thể hiện trong bảng dưới đây. Ngoài việc liên quan đến chất lượng sản phẩm, độ chính xác còn phụ thuộc chặt chẽ vào điều kiện sử dụng.
Nếu phạm vi được thu hẹp, độ chính xác có thể được cải thiện; đặc biệt đối với lưu lượng kế tiêu chuẩn được sử dụng làm thiết bị chuẩn lưu lượng, nếu sử dụng tại các điểm cố định, độ chính xác có thể được cải thiện đáng kể.
Lưu lượng kế có độ chính xác càng cao thì càng nhạy cảm với những thay đổi trong điều kiện tại chỗ. Để duy trì độ chính xác cao, cần phải xử lý đặc biệt hệ số của thiết bị. Một phương pháp xử lý là phương pháp xử lý nổi hệ số của thiết bị. Nghĩa là, các điều kiện tại chỗ sau đây được xử lý theo thời gian thực: a) Độ nhớt bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ; b) Mật độ bị ảnh hưởng bởi áp suất và nhiệt độ; c) Độ dư tín hiệu cảm biến (cảm biến phát ra hai tín hiệu và tỷ lệ của chúng được theo dõi); d) Độ ổn định lâu dài của hệ số (xác định bằng biểu đồ kiểm soát), v.v.
Đối với việc đo lường giao nhận lưu trữ và vận chuyển thương mại, các thiết bị xác minh trực tuyến thường được trang bị để tạo điều kiện cho việc xác minh thường xuyên.
Độ chính xác của thiết bị được liệt kê trong hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất đồng hồ đo lưu lượng tuabin là sai số cơ bản. Sai số bổ sung cần được ước tính tại hiện trường, và sai số tại hiện trường phải là sự kết hợp của cả hai.
Lựa chọn phạm vi lưu lượng của lưu lượng kế tuabin
Việc lựa chọn phạm vi lưu lượng của lưu lượng kế tuabin có ảnh hưởng lớn đến độ chính xác và tuổi thọ của nó. Nhìn chung, tốc độ tương ứng với lưu lượng tối đa trong quá trình vận hành không nên quá cao. Các điều kiện sử dụng được chia thành hoạt động đo lưu lượng liên tục và hoạt động đo lưu lượng gián đoạn. Hoạt động liên tục có nghĩa là thời gian làm việc vượt quá 8 giờ mỗi ngày và hoạt động gián đoạn có nghĩa là thời gian làm việc ít hơn 8 giờ mỗi ngày. Đối với hoạt động liên tục, lưu lượng tối đa nên được chọn ở giới hạn dưới của lưu lượng giới hạn trên của thiết bị đo lưu lượng, trong khi đối với hoạt động gián đoạn; cảm biến lưu lượng tuabin có thể được chọn ở giới hạn trên. Nhìn chung, đối với phép đo lưu lượng liên tục, lưu lượng tối đa thực tế được nhân với 1,4 làm lưu lượng giới hạn trên của phạm vi lưu lượng, trong khi đối với hoạt động gián đoạn, nó được nhân với 1,3.
Nếu đường kính của cảm biến lưu lượng tuabin không phù hợp với đường kính của đường ống quy trình, đường ống cần được sửa đổi bằng bộ giảm tốc và ống thẳng có đường kính bằng nhau.
Đối với các đường ống quy trình có lưu lượng thấp, lưu lượng tối thiểu là vấn đề đầu tiên cần xem xét khi lựa chọn kích thước cảm biến lưu lượng tuabin. Thông thường, lưu lượng tối thiểu thực tế nhân với 0,8 được sử dụng làm lưu lượng giới hạn dưới của dải lưu lượng, chừa lại một biên độ nhất định. Nếu bộ truyền lưu lượng tuabin được trang bị chức năng tuyến tính hóa phân đoạn, khi giá trị giới hạn dưới của lưu lượng cảm biến không thể đáp ứng lưu lượng tối thiểu thực tế, nhà sản xuất lưu lượng kế tuabin nên được yêu cầu thực hiện hiệu chuẩn lưu lượng ở lưu lượng tối thiểu thực tế và vùng lân cận, đồng thời nhập hệ số thiết bị đo được vào bộ truyền lưu lượng tuabin, để có thể giảm giá trị giới hạn dưới của lưu lượng thiết bị đo mà vẫn duy trì độ chính xác của phép đo.
Mức độ chính xác của lưu lượng kế cho các ứng dụng khác nhau
Yêu cầu về độ chính xác của thiết bị đo cần thận trọng và cân nhắc từ góc độ kinh tế. Ví dụ, thiết bị đo lưu lượng thương mại cho đường ống dẫn dầu (khí) đường kính lớn có ý nghĩa kinh tế lớn, và việc đầu tư nhiều hơn vào thiết bị này sẽ tiết kiệm chi phí. Đối với lưu lượng truyền tải nhỏ hoặc kiểm soát quy trình, chỉ cần độ chính xác trung bình, không nên theo đuổi độ chính xác cao một cách mù quáng. Cảm biến chống cháy nổ an toàn nội tại phải tương thích với model và nhà sản xuất rào chắn an toàn, đồng thời kiểm tra mức độ chống cháy nổ và số phê duyệt. Nếu muốn hiển thị lưu lượng khối (hoặc lưu lượng thể tích trong điều kiện tiêu chuẩn), cần chọn cảm biến áp suất, nhiệt độ hoặc đồng hồ đo tỷ trọng, hoặc chọn trực tiếp đồng hồ đo lưu lượng khối. Thiết bị hiển thị lưu lượng kế tuabin hiện được tích hợp trong máy tính lưu lượng dựa trên bộ vi xử lý có thể giao tiếp với máy tính chủ. Thiết bị này vượt trội hơn nhiều so với màn hình hiển thị lưu lượng tuabin cũ về chức năng và phạm vi áp dụng. Hiện nay, tất cả các loại lưu lượng kế được sử dụng để đo lưu lượng thương mại đều có xu hướng được trang bị thiết bị hiển thị đọc trực tiếp. Không chỉ có màn hình hiển thị tổng số đo mà còn có thể thêm bộ bù (máy tính lưu lượng có đầy đủ chức năng) để đưa ra tín hiệu truyền từ xa.
Lưu lượng kế tuabin có thể đo được những chất lỏng nào?
Lưu lượng kế tuabin yêu cầu chất lỏng phải sạch (hoặc về cơ bản là sạch), một pha và độ nhớt thấp. Ví dụ về các chất lỏng thường được sử dụng như sau: bao gồm lưu lượng kế tuabin cho nước, dầu diesel, không khí, oxy, hydro áp suất cao, sữa, cà phê, v.v.; hóa dầu: xăng, dầu nhẹ, nhiên liệu phản lực, dầu diesel nhẹ, naphta, etylen, polyetylen, styren, khí hóa lỏng, carbon dioxide và khí tự nhiên; dung dịch hóa học: amethanol, v.v.; chất lỏng hữu cơ: cồn, ete, benzen, toluen, xylen, butadien, cacbon tetraclorua, metylamin, acrylonitrile, v.v.; chất lỏng vô cơ: fomanđehit, axit axetic, v.v. Đối với môi trường ăn mòn, cần chú ý đến việc lựa chọn vật liệu sử dụng. Không nên sử dụng môi trường có nhiều tạp chất hoặc môi trường mài mòn.
Yêu cầu của lưu lượng kế tuabin đối với độ nhớt của chất lỏng
Lưu lượng kế tuabin lỏng là lưu lượng kế nhạy cảm với độ nhớt. Hình ảnh dưới đây thể hiện mối quan hệ giữa độ nhớt và hệ số dụng cụ đo của chất lỏng TUF cánh thẳng và cánh xoắn. Có thể thấy từ hình ảnh này rằng khi độ nhớt của chất lỏng tăng, vùng tuyến tính của hệ số dụng cụ đo trở nên hẹp hơn và lưu lượng giới hạn dưới trở nên nhỏ hơn.
Hệ số lưu lượng kế tuabin cánh thẳng và mối quan hệ với độ nhớt
Hệ số lưu lượng kế tuabin cánh xoắn và mối quan hệ với độ nhớt
Đối với chất lỏng, nước thường được sử dụng để hiệu chuẩn cảm biến lưu lượng tuabin. Khi độ chính xác là 0,5, có thể sử dụng cho chất lỏng dưới 5×10-6mm²/s mà không cần xem xét ảnh hưởng của độ nhớt. Khi độ nhớt của chất lỏng cao hơn 5×10-6mm²/s, có thể hiệu chuẩn bằng chất lỏng có độ nhớt tương đương mà không cần hiệu chỉnh độ nhớt. Ngoài ra, có thể áp dụng một số biện pháp để bù trừ ảnh hưởng của độ nhớt, chẳng hạn như thu hẹp phạm vi sử dụng, tăng giới hạn dưới của lưu lượng, hoặc nhân hệ số dụng cụ đo với hệ số hiệu chỉnh số Reynolds, v.v.
Ảnh hưởng của độ nhớt đến hệ số dụng cụ liên quan đến loại cấu trúc và thông số cảm biến, kích thước khẩu độ, v.v. Có một số cách để thể hiện ảnh hưởng của độ nhớt đến hệ số dụng cụ: mối quan hệ giữa hệ số dụng cụ và số Reynolds, mối quan hệ giữa hệ số dụng cụ và tần số đầu ra ở một số độ nhớt và mối quan hệ giữa hệ số dụng cụ và tỷ lệ tần số đầu ra chia cho độ nhớt động học, v.v. Một số nhà sản xuất lưu lượng kế tuabin có thông tin này, nhưng không phải tất cả các nhà sản xuất đều có.
Trong ứng dụng của ngành công nghiệp dầu khí, TUF đã được quảng bá và sử dụng vì một số đặc điểm so với lưu lượng kế thể tích.
Các đặc điểm chính bao gồm trọng lượng nhẹ, cấu trúc đơn giản và nhỏ gọn, lưu lượng dòng chảy lớn, dễ bảo trì, dung sai một số tạp chất mà không làm tắc nghẽn kênh dẫn dòng chảy và độ an toàn vượt trội. Ngay từ những năm 1960, mỏ dầu Biển Bắc ở Vương quốc Anh đã sử dụng TUF để đo dầu thô, và Tokiko của Nhật Bản cũng đã cho ra mắt TUF loại Porter có độ nhớt rộng để đo dầu nặng.
Yêu cầu về mật độ khí đối với lưu lượng kế tuabin khí
Lưu lượng kế tuabin khí chủ yếu xem xét ảnh hưởng của mật độ chất lỏng đến hệ số công cụ. Ảnh hưởng của mật độ chủ yếu ở vùng lưu lượng thấp, như thể hiện trong Hình dưới đây. Sự gia tăng mật độ (tức là tăng áp suất) làm cho phần đường thẳng của đường cong đặc tính mở rộng đến vùng lưu lượng giới hạn dưới, phạm vi của cảm biến được mở rộng và độ tuyến tính được cải thiện. Nếu lưu lượng kế tuabin khí được hiệu chuẩn trong không khí ở áp suất bình thường, áp suất làm việc của môi trường đo sẽ khác nhau trong quá trình sử dụng, và lưu lượng giới hạn dưới của nó được tính theo công thức sau.
Trong đó qVmin và qVaminare Giới hạn dưới của lưu lượng thể tích của môi trường và không khí được đo dưới áp suất p và áp suất pa (101,325kPa), m³/h;
P. Pa- áp suất làm việc (áp suất tuyệt đối) và áp suất khí quyển (101,325 kPa), kPa;
d - Mật độ tương đối của môi trường được đo, không có đơn vị.
Áp suất khí và mối quan hệ sai số hệ số
Chuyển đổi lưu lượng thể tích thành lưu lượng khối lượng
Lưu lượng kế tuabin đo lưu lượng thể tích thực tế. Cho dù đo cân bằng vật chất hay năng lượng, cần phải đo lưu lượng khối lượng (tức là lưu lượng chuẩn). Lưu lượng thể tích trong điều kiện này cần được chuyển đổi theo công thức sau:

Trong công thức
qv,qvn – lưu lượng thể tích dưới áp suất vận hành và áp suất tiêu chuẩn, m3/h
P,T,Z-Áp suất tuyệt đối (Pa), nhiệt độ nhiệt động lực học (K) và hệ số nén khí trong điều kiện vận hành
Pn,Tn,Zn- lần lượt là áp suất tuyệt đối (Pa), nhiệt độ nhiệt động lực học (K) và hệ số nén khí ở điều kiện tiêu chuẩn.
Ứng dụng nào lưu lượng kế tuabin không phù hợp
Chất lỏng có nhiều tạp chất, chẳng hạn như nước làm mát tuần hoàn, nước sông, nước thải, dầu nhiên liệu, v.v.; những nơi có lưu lượng thay đổi nhanh chóng, chẳng hạn như hệ thống cấp nước nồi hơi, hệ thống cấp khí bằng búa khí nén, v.v.; khi đo chất lỏng, áp suất đường ống không cao và lưu lượng lớn, áp suất ở phía hạ lưu của thiết bị có thể gần với áp suất hơi bão hòa và có nguy cơ tạo bọt. Ví dụ, amoniac lỏng có thể chảy tự do từ bồn chứa cao, do đó không thích hợp để lắp đặt tại cửa xả; gần máy hàn điện, động cơ, rơle có tiếp điểm, v.v., có những nơi gây nhiễu điện từ nghiêm trọng; chiều dài của các đoạn ống thẳng thượng lưu và hạ lưu không đủ nghiêm trọng, chẳng hạn như trong phòng máy của tàu; nếu hệ thống cấp nước tự động nồi hơi thường xuyên khởi động và dừng bơm, nó sẽ gây va đập vào cánh quạt và nhanh chóng làm hỏng cảm biến; khi lựa chọn vật liệu ăn mòn hoặc mài mòn, bạn nên thận trọng và liên hệ với nhà sản xuất để được tư vấn
Chi phí khi bạn chọn lưu lượng kế tuabin
Khi lựa chọn TUF cho các ứng dụng có độ chính xác cao, cần cân nhắc các yếu tố kinh tế từ nhiều khía cạnh. Chi phí mua đồng hồ đo lưu lượng tuabin chỉ là một phần chi phí. Các chi phí sau cũng cần được xem xét: chi phí thiết bị phụ trợ lắp đặt (như bộ khử, bộ lọc, v.v.) hoặc các nhánh bypass bao gồm van, v.v.; chi phí hiệu chuẩn, để duy trì độ chính xác cao, cần phải hiệu chuẩn thường xuyên, và thậm chí phải lắp đặt một bộ thiết bị hiệu chuẩn trực tuyến tại chỗ, điều này cũng tốn kém đáng kể; chi phí bảo trì, được sử dụng để thay thế các bộ phận hao mòn của TUF, cần thiết để duy trì hiệu suất cao.
Các bước để chọn lưu lượng kế tuabin
1) Xác nhận loại chất lỏng bạn sẽ đo?
2) Chọn loại lưu lượng kế tuabin. Lựa chọn theo đặc tính vật lý của chất lỏng. Đối với lưu lượng kế tuabin khí và lưu lượng kế tuabin lỏng, hãy sử dụng lưu lượng kế tuabin khí và lưu lượng kế tuabin lỏng tương ứng. Chúng không thể được sử dụng thay thế cho nhau. Nếu độ nhớt của chất lỏng vượt quá 5mPa•s trong điều kiện làm việc, nên chọn loại có độ nhớt cao. Đối với chất lỏng ăn mòn có tính axit, hãy sử dụng loại chịu axit.
Lựa chọn theo điều kiện môi trường, chọn dụng cụ phù hợp theo nhiệt độ và độ ẩm môi trường, v.v. Nếu xung quanh có môi trường dễ nổ hoặc dễ cháy, nên chọn cảm biến chống nổ.
Theo phương pháp kết nối ống, cảm biến lưu lượng tuabin có thể được lắp đặt theo chiều ngang hoặc chiều dọc. Khi lắp đặt theo chiều ngang, các phương pháp kết nối ống bao gồm kết nối mặt bích, kết nối ren và kết nối kẹp. Kết nối mặt bích được sử dụng cho các ống cỡ trung bình, kết nối ren được sử dụng cho lưu lượng kế tuabin cỡ nhỏ và ống áp suất cao, và kết nối kẹp chỉ phù hợp với ống áp suất thấp và đường kính nhỏ.
3) Chọn thông số kỹ thuật. Tùy thuộc vào điều kiện sử dụng tại chỗ, chẳng hạn như phạm vi lưu lượng, đường kính ống, áp suất và nhiệt độ chất lỏng, vị trí lắp đặt, v.v. và các yêu cầu về hiệu suất, chẳng hạn như độ chính xác, độ lặp lại, chế độ hiển thị, v.v., hãy tham khảo mẫu lựa chọn hoặc hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất đồng hồ đo lưu lượng tuabin để chọn thông số kỹ thuật và model cụ thể. Bạn có thể liên hệ với Silver Automation Instruments để biết thông số kỹ thuật của đồng hồ đo lưu lượng tuabin. Cũng có thể không tìm thấy đồng hồ đo lưu lượng phù hợp và phải lựa chọn đồng hồ đo lưu lượng khác.
Do có nhiều loại và thông số kỹ thuật của TUF, đặc biệt là sự khác biệt về chất lượng sản phẩm giữa các nhà sản xuất lưu lượng kế tuabin khác nhau, nên cần thu thập càng nhiều thông tin càng tốt về nhà sản xuất và các tiêu chuẩn liên quan, tiến hành điều tra và so sánh nhiều lần trước khi đưa ra quyết định.
Thận trọng khi lắp đặt
Nơi lắp đặt Cảm biến lưu lượng tuabin nên được lắp đặt ở nơi dễ bảo trì và nơi đường ống không bị rung, nhiễu điện từ mạnh và bức xạ nhiệt. TUF nhạy cảm với sự biến dạng phân bố vận tốc dòng chảy và dòng chảy quay trong đường ống. Lưu lượng đi vào cảm biến phải được phát triển đầy đủ. Do đó, cần trang bị đoạn ống thẳng hoặc bộ điều chỉnh lưu lượng cần thiết theo loại chặn lưu lượng thượng nguồn của cảm biến 2. Nếu tình hình chặn lưu lượng thượng nguồn không rõ ràng, thì thường khuyến nghị chiều dài đoạn ống thẳng thượng nguồn không nhỏ hơn 20D và chiều dài đoạn ống thẳng hạ lưu không nhỏ hơn 5D. Nếu không gian lắp đặt không thể đáp ứng các yêu cầu trên, có thể lắp đặt bộ điều chỉnh lưu lượng giữa chặn lưu lượng và cảm biến. Khi lắp đặt, cần có biện pháp tránh ánh nắng trực tiếp và mưa.
Hướng dòng chảy Tất cả các đồng hồ đo lưu lượng tuabin SILVER đều được thiết kế để đo lưu lượng theo một hướng duy nhất.
Hướng được chỉ ra bằng mũi tên trên thân.
Chiều dài cần thiết của đường chạy thẳng cho lưu lượng kế tuabin Các thiết bị điều chỉnh lưu lượng như khuỷu tay, van và bộ giảm tốc có thể ảnh hưởng đến độ chính xác. Xem sơ đồ bên dưới để biết cách lắp đặt hệ thống lưu lượng kế điển hình.
Các hướng dẫn được khuyến nghị được đưa ra để nâng cao độ chính xác và tối đa hóa hiệu suất. Khoảng cách nêu ở đây là yêu cầu tối thiểu; nhân đôi khoảng cách này để có chiều dài ống thẳng mong muốn.
Đường ống ngược dòng: cho phép chiều dài ống thẳng tối thiểu bằng ít nhất 10 lần đường kính trong của ống. Ví dụ, với ống 50mm, cần có 500mm ống thẳng ngay phía thượng nguồn. Chiều dài ống thẳng phía thượng nguồn mong muốn là 1000mm.
Phía hạ lưu: cho phép chiều dài ống thẳng tối thiểu bằng ít nhất 5 lần đường kính trong của ống. Ví dụ, với ống 50mm, cần có 250mm ống thẳng ngay phía thượng lưu. Chiều dài ống thẳng phía thượng lưu mong muốn là 500mm.
Xem sơ đồ bên dưới để biết yêu cầu về chiều dài ống thẳng khi có thiết bị thay đổi.
Tiêu chuẩn và thủ tục xác minh
Là một trong những lưu lượng kế chính trong thanh toán thương mại năng lượng, lưu lượng kế tuabin rất được coi trọng trong việc xây dựng các văn bản pháp lý trên toàn thế giới, bởi vì nó là cơ sở quan trọng để điều chỉnh mối quan hệ cung cầu. Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) ban hành các tiêu chuẩn quốc tế ISO 2715, ISO 9951, và Tổ chức Đo lường Pháp lý Quốc tế (OIML) ban hành các khuyến nghị quốc tế R6, R32.
Tiêu chuẩn ISO 2715 là tiêu chuẩn đo lưu lượng kế TUF lỏng đối với hydrocarbon lỏng. Tiêu chuẩn này quy định việc lựa chọn lưu lượng kế và thiết bị phụ trợ, điều kiện dòng chảy, lắp đặt đường ống và kết nối điện, cũng như hiệu suất, sử dụng và bảo trì lưu lượng kế.
ISO 9951 là tiêu chuẩn TUF quốc tế về khí, quy định cấu trúc thiết bị, thử áp suất, đặc tính lưu lượng kế, thiết bị đọc, hiệu chuẩn tại hiện trường, tổn thất áp suất, yêu cầu lắp đặt đoạn ống, v.v. Đặc biệt, để đáp ứng nhu cầu lắp đặt tại hiện trường, lưu lượng kế phải được lắp đặt mà không có đoạn ống thẳng dài dưới sự nhiễu loạn dòng chảy nghiêm trọng, điều này đặt ra yêu cầu cực kỳ cao về hiệu suất của sản phẩm lưu lượng kế, điều này tương đối hiếm thấy ở các lưu lượng kế khác.
OIML R6, R32 là các khuyến nghị quốc tế về TUF khí. Về mặt thiết bị đo lường, ngoài các quy định chung về cấu trúc và hiệu suất của đồng hồ đo lưu lượng, chúng còn đưa ra các quy định rõ ràng về phê duyệt kiểu loại, hiệu chuẩn ban đầu và hiệu chuẩn tiếp theo.
Các tiêu chuẩn của các nước công nghiệp phát triển như API 2534, AGA NO7, JIS Z8765, JIS B7501, v.v. trên TUF là kết quả tổng hợp của nhiều năm sử dụng thực tế, rất thiết thực và được công nhận rộng rãi trên toàn thế giới.
Trung Quốc cũng rất coi trọng việc xây dựng các tiêu chuẩn và quy định về TUF. Ngay từ những năm 1980, tiêu chuẩn công nghiệp TUF đã được ban hành. Tiêu chuẩn này quy định thuật ngữ, phân loại, yêu cầu kỹ thuật, phương pháp thử nghiệm và quy tắc kiểm tra, đồng thời đưa ra các yêu cầu lắp đặt, ảnh hưởng của nhiệt độ chất lỏng, áp suất và sự thay đổi độ nhớt lên hệ số thiết bị đo lường trong phần phụ lục. Tiêu chuẩn này đã được sửa đổi vào năm 1999. Trung Quốc đã ban hành các quy định kiểm định vào đầu những năm 1980 và đã được sửa đổi nhiều lần. Ngoài ra, TUF, với tư cách là đồng hồ đo chuẩn của thiết bị chuẩn lưu lượng phương pháp đồng hồ đo chuẩn, đã xây dựng một quy định kiểm định đặc biệt.