Akış, basınç ve sıcaklık, ölçümde yaygın olarak uygulanan, nesnelerin algılanması için üç temel parametredir. Çin endüstrisinin hızla gelişmesiyle birlikte, çeşitli otomatik kontrol sistemlerinde akış ölçümüne yönelik talepler giderek daha katı hale geldi ve bu da akış ölçerlerin geniş çapta benimsenmesine yol açtı.
Proses Kontrolünde Akış Ölçüm Cihazlarına İlişkin Gereksinimler
Akış ölçerler proses kontrolünde yaygın olarak kullanılmaktadır. Görevleri, kapalı boru hatları içindeki sıvı akış hızlarının tespit edilmesini içerir. Gerektiğinde, akış ölçüm cihazları kontrol cihazları ve aktüatörlerle entegre edilerek düzenleme sistemleri oluşturulur ve proses stabilitesini sağlamak için akışı uygun aralıklarda stabilize eder. Proses kontrolündeki bu özel fonksiyon göz önüne alındığında, akış ölçüm cihazlarının aşağıdaki gereksinimleri karşılaması gerekir.
1. Performans Kararlılığı
① Akış ölçüm cihazlarının çıktısı mükemmel stabilite sergilemelidir. Akış sinyalinin kendisi gürültü içeriyorsa, dahili sönümleme ayarlamaları, kolay yorumlanma için okumayı stabilize etmelidir. Regülatörlü bir kontrol sistemine entegre edildiğinde regülatör çıkışında gözle görülür salınımlar olmamalıdır.
② Ortam sıcaklığının cihazın görüntülenen değeri üzerindeki etkisi, belirtilen teknik parametreler dahilinde kalmalıdır.
③ Araç mükemmel uzun-vadeli stabilite göstermelidir.
2. Güvenilirlik Gereksinimleri
① Cihazlar yüksek güvenilirlik göstermelidir. Modern endüstriyel tesisler, cihaz arızasının operasyonları kolaylıkla istikrarsızlaştırabileceği büyük-ölçekli sürekli süreçlere yönelmektedir. Boru hatlarına monte edilen akış sayaçları, süreç durdurularak onarılamayacağından, hem cihaz imalatında hem de sistem tasarımında (sıcaklık dengelemesi için kullanılan termistörlerin güvenilirliği de dahil olmak üzere)- güvenilirliğe öncelik verilmelidir. Bazı üreticiler arızalanmaya yatkın ve onarımı zor bileşenler için yedeklilik uygular. Diğerleri akışı kesintiye uğratmadan sensör değişimi için yöntemler tasarlar. Elektromanyetik debimetre üreticileri,- kesintiye yol açmayan elektrot değişimi için teknikler ve araçlar sağlar; bunların tümü güvenilirliğin artırılmasına katkıda bulunur.
② Arıza Teşhisi. Cihaz arızası durumunda, teşhis sistemi, onarım süresini en aza indirmek için arızanın yerini ve niteliğini otomatik olarak göstermelidir. Teşhis verileri bir bilgisayara dijital olarak iletildiğinde, bilgisayar cihazın çalışmasını izleyebilir, arızalar sırasında alarmları tetikleyebilir, arıza ayrıntılarını görüntüleyebilir ve hatta gerekli güvenlik önlemlerini uygulayabilir.
3. Güçlü-Parazit Önleme Yeteneği
① Titreşim direnci.
Çoğu akış sensörü, titreşimin büyük bir rahatsızlık oluşturduğu zorlu saha ortamlarında boru hatlarına monte edilir. Bu nedenle akış sensörleri, vericiler ve diğer bileşenlerin güçlü parazit önleyici- yeteneklere sahip olması gerekir. Bazı girdaplı akış ölçerler ve Coriolis kütlesel akış ölçerler, yetersiz titreşim direnci nedeniyle sahada zayıf performans gösterir ve "yanlış okumalar" veya "aşırı okumalar" gibi olgular sergiler.
② Radyo Frekansı Girişimine Karşı Direnç
Debimetrelerin bulunduğu endüstriyel alanlar birden fazla parazit kaynağı içerir. Örneğin, yukarıdan geçen tavan vinçleri, yakınlarda çalışan forkliftler veya telsiz kullanan personel{1}}belirli akış ölçüm cihazlarında yüksek okuma değerlerine neden olabilir. Bu durum, vinç elektrik sistemleri, forklift bujileri veya telsiz antenleri tarafından yayılan radyo frekanslı elektromanyetik dalgalar çeşitli yollardan cihaza girip çalışmasını bozduğunda meydana gelir. Son yıllarda RF girişiminin etkisi büyük ilgi görmüştür. Ölçüm cihazları artık RF parazit direnci spesifikasyonlarını içeriyor ve parazit bağışıklığını artırmak için çok sayıda önlem kullanıyor.
4. Kısa Tepki Süresi
Birçok akış ölçüm cihazı, 1 saniyenin altında yanıt süreleri gerektiren, regülatörlü kontrol sistemleri oluşturur. Ayar noktası akış kontrol sistemlerinde, akış ölçüm bölümünde 1 saniyeyi aşan toplam zaman sabiti, kontrol kalitesini önemli ölçüde bozabilir. Ciddi durumlarda bu, sistemde salınımlara ve çalışma arızasına neden olabilir.
5. Çeşitli Çıkış Sinyalleri
① Analog Çıkış.
Akış ölçüm cihazları, sabit akım özelliklerine sahip 4–20 mA analog çıkışa sahip olmalıdır.
② Frekans Çıkışı.
Akış vericileri (dönüştürücüler), akış sinyallerini frekans aracılığıyla görüntüleme cihazlarına veya kontrolörlerine ileterek doğruluğu minimum kayıpla korur-bu yöntemin önemli bir avantajıdır.
③ Dijital Çıkış.
Akış ölçüm cihazları bilgisayarlara RS485 gibi iletişim portları aracılığıyla bağlanır. Özel yazılım desteğiyle, yalnızca ölçülen parametreleri bilgisayarlara aktarmakla kalmaz, aynı zamanda arıza bilgilerini, konfigürasyon verilerini ve cihaz durum göstergelerini de gönderirler. Ayrıca operatörler saha enstrüman konfigürasyonlarını değiştirebilir, denetim, kalibrasyon, bakım ve yönetim görevlerini kontrol odalarından bilgisayarlar aracılığıyla uzaktan gerçekleştirebilir.
Akış Algılama ve Akış Ölçer Kullanımı
Akış ölçümü, enerji üretimi, metalurji, kimya mühendisliği, petrol ve gıda işleme gibi sektörlerde yaygın olarak uygulanan yaygın bir endüstriyel ölçüm yöntemidir. Kütlede değişiklik içeren herhangi bir işlem, akış ölçümünü gerektirir. Akış ölçerler bu ölçüm için araç görevi görür. Farklı ölçüm prensiplerine dayalı olarak bu cihazlar çok sayıda türe ayrılabilir. Modern ölçüm tekniklerinin gelişmesiyle birlikte akış ölçerler, erken diferansiyel basınç, pozitif yer değiştirme ve elektromanyetik tiplerden gelişmiştir. Artık yalnızca daha basit yapılara değil, aynı zamanda giderek daha çeşitli işlevlere de sahipler. Debimetre ölçümlerinin doğruluğu, endüstriyel kontrol süreçlerinin doğru ve istikrarlı bir şekilde yürütülmesini doğrudan etkiler ve Çin'in ulusal ekonomik gelişimiyle doğrudan ilişkilidir. Bu nedenle, ortak akış ölçerlerin ilkelerine hakim olmak ve tipik akış ölçerlerin otomasyon sistemlerindeki uygulamasını anlamak, endüstriyel otomasyon seviyelerini ve enstrümantasyon ekipmanı standartlarını geliştirmek için çok önemlidir.
Otomatik Kontrol Sistemlerinde Akış Ölçerlerin Uygulanması
1. Petrol Sahası Otomatik Ölçüm Sistemlerinde Akış Ölçerlerin Uygulanması
Petrol sahaları, günlük kuyu çıktısının izlenmesi de dahil olmak üzere öncelikle petrol üretimi ölçümü, istatistikleri ve analizi için kullanılan akış ölçer uygulaması açısından en kapsamlı endüstrilerden birini temsil eder. Gelişmiş ölçüm ve süreç teknolojileri, petrol sahası geliştirme durumunun ve rezervuar değişikliklerinin zamanında anlaşılmasını kolaylaştırır ve petrol sahası geliştirme stratejilerine daha fazla rehberlik etmek için petrol ve gaz üretimindeki dinamik değişimlerin analizine olanak tanır. Petrol sahası alt-birim ölçümünde, üretilen ham sıvılar ilk olarak üç-fazlı ayırıcılardan geçerek üç akışa ayrılır: biri bir düzenleme valfı aracılığıyla kompresör istasyonuna yönlendirilir, diğeri bir elektromanyetik akış ölçer aracılığıyla çökeltme tankına yönlendirilir ve üçüncüsü bir kütle akış ölçer aracılığıyla tampon tankına gönderilir.
Petrol-su karışımı, petrol borusu içindeki akış hızı, sıcaklık ve yoğunluk gibi parametreleri toplayan bir kütle akış ölçer sensöründen geçer. Bu sinyaller, ilgili mikrobilgisayar algoritmalarının toplanan ham petrol ve su parametrelerini analiz edip hesapladığı işlemciye iletilir. Bir iletim aşamasından geçtikten sonra veriler, TCP/IP Ethernet iletişimi yoluyla izleme ana bilgisayarına gönderilir. Bu, veri görüntüleme, depolama, raporlama ve yazdırma dahil kapsamlı yönetim işlevlerine olanak tanır ve böylece birden fazla petrol{4}su ölçüm sisteminin izlenmesini sağlar.
Ek olarak, petrol sahası kuyusu-dönüş sahalarında, yüksek-yoğunluklu sondaj sıvıları ve derin kuyulardaki ağır malzeme atıklarıyla ilgili yaygın sorunları ele alan akış ölçer sensörü, sondaj sıvısı viskozitesi, yoğunluğu ve santrifüj performansı parametrelerindeki değişiklikleri toplar ve analiz eder. Kontrol sistemi santrifüjün çalışma hızını ve buna karşılık gelen işlem kapasitesini hesapladıktan sonra, bilgisayar-çıkış kontrolü, kontrol sistemi iş akışını oluşturur. Bu, ağır malzemelerin geri kazanım oranını etkili bir şekilde artırır ve kullanım maliyetlerini azaltır.
2. Enerji Santrali Proses Sistemlerinde Debimetre Uygulamaları
2.1 Kazan Hava Besleme Proseslerinde Uygulama
Enerji santrali kazanlarında akış ölçerler öncelikle hava, buhar ve kazan hava beslemesinin akış hızlarını ölçer. En yaygın kullanılan akış ölçer, vorteks akış ölçerdir. Hız ilkesiyle çalışan bu cihaz, akışı ölçmek için düzenli girdap saçılımı olayını kullanır. Buhar veya hava gibi akışkanlar sensörden geçtiğinde sensörün önünde, basıncın statik boru basıncını aştığı bir yüksek-basınç bölgesi oluşur. Sıvı, borunun hızlanma bölümünde hızlandıkça, basıncın borunun statik basıncından daha düşük olduğu bir düşük-basınç bölgesi oluşur. Daha sonra bu düşük-basınç bölgesinin arkasında girdabın- neden olduğu bir vakum bölgesi gelişerek basınç dalgalanmaları yaratır. Bu dalgalanmaların sıklığı gaz akış hızıyla doğru orantılıdır. Bu titreşim frekansını ölçerek ve uygun dönüştürme ve telafiyi uygulayarak sıvının hızı hesaplanabilir.
Örnek olarak kazan hava besleme akışında girdaplı akış ölçer ölçümünü ele alırsak: kazan hava besleme akışı, kazan yanması için otomatik kontrol sisteminde hayati bir rol oynayan, enerji santrali kazanlarının ve fanlarının operasyonel durumunu yansıtan kritik bir parametredir. Gerçek enerji santrali hava besleme kanalları çoğunlukla dikdörtgen kesitlidir; bu da geleneksel akış ölçerlerle hassas ölçümü zorlaştırır. Vorteks akış ölçer bu uygulamada üstün performans sergiler.
Kazan hava besleme akışının ölçümü için vorteks akış ölçerler kullanıldığında, sistem bir sensör, dönüştürücü ve kontrol merkezinden oluşur. Sensör, öncelikle hava besleme akışını ölçmekten ve bunu ilgili frekans sinyaline dönüştürmekten sorumlu olan bir girdap üreteci ve bir girdap detektöründen oluşur. Bu frekans sinyali dönüştürücü içinde şekillendirilip yükseltilir ve kontrol merkezine 4–20 mA DC kontrol sinyali gönderilir. Burada, ölçülen hava akışı görüntülenir, kaydedilir ve analiz edilir; bu, enerji santralindeki kazanın çalışma durumu için kritik bir referans görevi görür.
Kazan hava akışı ölçümü için vorteks akış ölçerler kullanıldığında, cihaz aralığı seçimi ve sıcaklık/basınç dengelemesi hususlarına dikkatli bir şekilde dikkat edilmelidir. Ölçülen sıvı akışının girdaplı akış ölçerin kapasitesinin 1/2 ila 2/3'ü arasında tutulması doğruluğun kabul edilebilir sınırlar içinde kalmasını sağlar. Ek olarak, hassas ve doğru bir kazan otomasyon kontrol sistemi oluşturacak şekilde vorteks akış ölçeri tamamlayacak uygun sıcaklık ve basınç ölçüm cihazları seçilmelidir. Bilgisayar ve mikroelektronik teknolojisindeki gelişmelerle birlikte akıllı vorteks akış ölçerler yaygın olarak benimsenmiştir. Akış kalibrasyonu ve kendi-teşhis özelliklerine sahip olan bu cihazlar, enerji santrali kazanının çalışma koşullarına bağlı olarak daha esnek kontrol sağlar ve daha olgun bir teknolojiyi temsil ederek hata düzeltme gerçekleştirir.
2.2 Baca Gazı Kükürt Giderme Proseslerinde Uygulama
Akış ölçerler aynı zamanda enerji santrali baca gazı kükürt giderme proseslerinde de yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüksek toz içeriği, yüksek sıcaklıklar ve baca gazı emisyonlarının aşındırıcı özellikleri ve kazan baca kanallarındaki türbülanslı ve girdaplı koşullar nedeniyle doğru akış ölçümü zordur. Sonuç olarak, ortalama değerleri hesaplamak için birden fazla ölçüm noktasına ihtiyaç vardır. Elektrik santrallerindeki-birincil hava, ikincil hava, kazan besleme gazı ve kükürtten arındırılmış baca gazı dahil olmak üzere çok sayıda ölçüm noktası-baca gazının izlenmesinde önemli zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Kükürt gidermeye yönelik baca gazı akış ölçerler, termal dağılıma dayalı benzersiz bir prensip kullanır. Sensör RTD'sindeki sıcaklık farkı ile akış hızı arasındaki ilişkiyi doğrusal bir akış sinyali çıkışına dönüştürürler. Özel akış veri modelleri ve bulanık kontrol teorisiyle birleştirildiğinde kontrol sinyalleri üretirler. Sistem kontrolü, özel şarj-algılama probları ve kazıma cihazları aracılığıyla sağlanır.
3. Atıksu Arıtma Proses Sistemlerinde Debi Ölçer Uygulamaları
İlaç Fabrikası Atıksu Arıtma Sistemleri
Modern endüstrinin hızlı ilerlemesiyle birlikte belediye atıksu arıtımının önemi artmaya devam ediyor. Akış ölçerler otomatik atık su arıtma tesislerinde geniş uygulama alanı bulmuştur. Atık su önemli miktarda askıda katı madde, atık su, safsızlıklar, patojenler vb. içerir. Farklı izleme noktalarının akış ölçerler için değişen gereksinimleri vardır. Elektromanyetik akış ölçerler ve ultrasonik akış ölçerlerin her ikisi de uygulanmaktadır; ultrasonik akış ölçerler, yüksek doğrulukları, iyi entegrasyonları ve kompakt boyutları nedeniyle son yıllarda daha fazla kullanım kazanmaktadır.
Atık su arıtımında ultrasonik akış ölçerlerin uygulanması örnek olarak ele alındığında: Ultrasonik akış ölçerlerin bir Parshall kanalıyla entegre edilmesiyle, giriş ve baypas vanalarını kontrol etmek için atık su akışı izlenir, böylece atık su arıtımında akış düzenlemesi sağlanır. Ultrasonik akış otomatik kontrol sistemi içerisinde ultrasonik sensörler akış bilgisini tespit eder. Sıfır konumundan sensör diyaframına olan mesafe ve tam-ölçek aralığı ölçülerek, yüksekliğe karşılık gelen gerçek atık su akışı belirlenir ve kontrol sisteminin merkezi mikroişlemcisine iletilir. Dönüşümden sonra, merkezi kontrol odasındaki programlanabilir kontrol cihazına 4–20 mA'lik bir darbe sinyali gönderilir. İletişimin ardından yönetim terminali anlık akış hızı, maksimum değer, minimum ve ortalama değerleri içeren bilgileri görüntüler. Akış istatistiklerini ve yazdırmayı destekler ve arıza teşhis mantığına dayalı olarak çalışır.
Sistem arızaları veya anormal akış meydana geldiğinde, alarm bilgisi vererek operatörlerin akış kontrolü için giriş vanasını ve baypas vanasını ayarlamasını ister, böylece atık su arıtma prosesinin üretim gereksinimlerini karşılar. Daha gelişmiş kontrol sistemleri, akışı merkezi kontrol odasındaki PLC'ye değişken bir giriş olarak ele alabilir. Bu, giriş valfi ve baypas valfi için ayar artışlarının doğrudan programatik olarak hesaplanmasına ve kontrol edilmesine olanak sağlar. Eş zamanlı olarak, bu valflerin elektrikli tahrike dönüştürülmesi, manuel operatör müdahalesine olan ihtiyacı ortadan kaldırarak sistem verimliliğini daha da artırır.
Bu uygulamaların ötesinde, akış ölçerler kükürt giderme proseslerinde, doğru akım güç kaynağı sistemlerinde, kömür gazlaştırma atıksu arıtımında, enerji ölçümünde, çevre korumada ve endüstriyel üretimin her enerji dönüşüm aşamasına nüfuz eden diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Endüstriyel otomasyonun sürekli ilerlemesi ve bilgisayar mikroelektronik teknolojisinin hızla gelişmesiyle birlikte akış ölçerler mekanik tasarımlardan elektronik tasarımlara doğru gelişmiştir. Çin'in ulusal ekonomisinde giderek daha önemli bir rol oynayan ve umut verici gelişme umutları gösteren yeni tip akış ölçerler ortaya çıkmaya devam ediyor.