เครื่องวัดอัตราการไหลสำหรับท่อส่งน้ำ น้ำมัน และน้ำมันดีเซลกลับ

คำตอบด่วน

สำหรับระบบระบายความร้อนเครื่องยนต์และระบบกำเนิดไฟฟ้าที่มีท่อส่งกลับแยกกันสามท่อ ประเภทของมิเตอร์วัดอัตราการไหลที่เหมาะสมจะขึ้นอยู่กับตัวกลาง ให้ใช้ มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบกังหัน สำหรับท่อส่งน้ำกลับ (DN80 / 3 นิ้ว, 225-2250 ลิตรต่อนาที, ความหนาแน่นสัมพัทธ์ 1.0, ความหนืด 0.75 cP) และท่อส่งน้ำมันกลับ (DN25 / 1 นิ้ว, 26-266 ลิตรต่อนาที, ความหนาแน่นสัมพัทธ์ 0.88, ความหนืด 20 cP) และใช้ มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบเฟืองรูปไข่ สำหรับท่อส่งน้ำมันดีเซลกลับ (DN15 / ครึ่งนิ้ว, 1-200 ลิตรต่อชั่วโมง) ในกรณีที่ความหนืดปานกลางและอัตราการไหลต่ำ ทั้งสามแบบรองรับเอาต์พุต 4-20mA หรือ 0-10V ที่ 24V DC

โดยทั่วไปแล้ว วงจรระบายความร้อนของเครื่องยนต์และชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะมีท่อส่งของเหลวกลับไปยังถังเก็บหรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแยกกัน 3 ท่อ ได้แก่ ท่อส่งน้ำ (สารหล่อเย็น) ท่อส่งน้ำมันหล่อลื่น และท่อส่งน้ำมันดีเซล แต่ละท่อจะมีขนาดท่อ ช่วงการไหล ความหนืด และความหนาแน่นที่แตกต่างกัน การเลือกใช้มิเตอร์ผิดประเภทในท่อใดท่อหนึ่งในสามท่อนี้ เป็นสาเหตุทั่วไปของปัญหาการวัดค่าต่างๆ ในสถานที่ปฏิบัติงาน

คู่มือนี้ครอบคลุมวิธีการเลือกมิเตอร์วัดอัตราการไหลสำหรับท่อส่งกลับแต่ละเส้น ข้อกำหนดที่ต้องตรวจสอบก่อนสั่งซื้อ และเหตุผลที่มิเตอร์แบบกังหันใช้งานได้กับน้ำและน้ำมัน แต่มิเตอร์แบบเฟืองรูปไข่เหมาะสำหรับดีเซลที่มีอัตราการไหลต่ำ

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับท่อส่งกลับทั้งสามเส้น

ท่อส่งน้ำกลับทำหน้าที่ลำเลียงน้ำหล่อเย็นจากเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหรือหม้อน้ำกลับไปยังถังพักน้ำหรือหอระบายความร้อน อัตราการไหลสูงและความหนืดต่ำ โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 0.75 cP ที่อุณหภูมิใช้งาน ท่อขนาด 3 นิ้ว (DN80) ที่มีอัตราการไหล 225 ถึง 2250 ลิตรต่อนาที เหมาะสำหรับมิเตอร์แบบกังหัน เนื่องจากช่วงความเร็วของน้ำกว้างพอที่จะให้สัญญาณที่ชัดเจน และน้ำมีความสะอาดเพียงพอที่จะช่วยยืดอายุการใช้งานของแบริ่งกังหัน

ท่อส่งน้ำมันกลับนั้นแตกต่างออกไป น้ำมันหล่อลื่นที่ความหนืด 20 cP นั้นหนืดกว่าน้ำประมาณ 20 ถึง 25 เท่า ซึ่งส่งผลต่อการเลือกมิเตอร์และช่วงอัตราการไหลที่ใช้งานได้สำหรับมิเตอร์แบบกังหันโดยเฉพาะ ท่อขนาด 1 นิ้ว (DN25) ที่อัตราการไหล 26 ถึง 266 ลิตรต่อนาที ยังคงอยู่ในช่วงความหนืดที่มิเตอร์แบบกังหันใช้งานได้ แต่เฉพาะในกรณีที่อัตราการไหลขั้นต่ำไม่ต่ำเกินไป

ระบบการไหลกลับของดีเซลเป็นระบบที่ต้องการประสิทธิภาพสูงที่สุดในบรรดาสามระบบ อัตราการไหลในท่อส่งกลับดีเซลจากหัวฉีดหรือวงจรจ่ายเชื้อเพลิงมักจะต่ำกว่าที่หลายคนคาดคิด: 1 ถึง 200 ลิตรต่อชั่วโมงเป็นอัตราการไหลที่น้อยมาก และ 1 ลิตรต่อชั่วโมงในท่อขนาดครึ่งนิ้วนั้นสอดคล้องกับความเร็วที่ช้ามาก มิเตอร์แบบกังหันไม่สามารถหมุนได้อย่างน่าเชื่อถือที่ความเร็วระดับนั้น แต่มิเตอร์แบบเฟืองวงรีสามารถทำได้

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบกังหันสำหรับท่อส่งน้ำกลับ (ขนาด 3 นิ้ว / DN80)

ความเร็วที่อัตราการไหลต่ำสุด (225 ลิตรต่อนาที ในท่อขนาด DN80) คำนวณได้ประมาณ 0.74 เมตรต่อวินาที มิเตอร์วัดการไหลแบบกังหันในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่จะเริ่มให้สัญญาณที่เชื่อถือได้เมื่อความเร็วสูงกว่า 0.3 เมตรต่อวินาที ดังนั้นจึงมีระยะเผื่อที่เพียงพอที่ความเร็วต่ำ ที่อัตราการไหลสูงสุด (2250 ลิตรต่อนาที) ความเร็วอยู่ที่ประมาณ 7.4 เมตรต่อวินาที ซึ่งอยู่ในขอบเขตการทำงานปกติของมิเตอร์วัดการไหลแบบกังหัน อัตราส่วนการลดทอนที่นี่คือ 10:1 ซึ่งมิเตอร์วัดการไหลแบบกังหันสามารถรับมือได้โดยไม่มีปัญหา

ระบบ SCADA สำหรับวัดอัตราการไหล

ตัวเลือกเอาต์พุตคือ 4-20mA สำหรับอินพุต PLC แบบอนาล็อก หรือ 0-10V สำหรับระบบที่ต้องการสัญญาณแรงดันไฟฟ้า เอาต์พุตทั้งสองแบบแสดงช่วงการไหลเต็มรูปแบบแบบเชิงเส้น สำหรับระบบระบายความร้อนที่คุณต้องการดูอัตราการไหลที่แน่นอนบนจอแสดงผล SCADA หรือต้องการส่งสัญญาณเตือนเมื่ออัตราการไหลต่ำ เอาต์พุต 4-20mA เป็นตัวเลือกที่นิยมใช้มากกว่า เนื่องจากมีความไวต่อแรงดันตกคร่อมในสายเคเบิลยาวน้อยกว่า

ข้อควรระวังในการติดตั้ง: มิเตอร์แบบกังหันต้องใช้ท่อตรงด้านต้นน้ำยาว 10 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ และด้านท้ายน้ำยาว 5 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ เพื่อรักษาความสมมาตรของโปรไฟล์ความเร็ว ในพื้นที่โรงงานที่มีพื้นที่จำกัด ใกล้กับจุดปล่อยน้ำของปั๊มหรือวาล์ว นี่คือสิ่งแรกที่ต้องตรวจสอบก่อนเลือกใช้มิเตอร์แบบกังหันชนิดหน้าแปลน

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบกังหันสำหรับท่อส่งน้ำมันกลับ (1 นิ้ว / DN25)

ที่ระดับความหนืด 20 cP วิศวกรเริ่มตั้งคำถามว่ามิเตอร์แบบกังหันยังเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมอยู่หรือไม่ คำตอบคือใช่ ตราบใดที่ความเร็วการไหลขั้นต่ำยังคงสูงกว่าเกณฑ์เริ่มต้นที่ปรับแก้ตามความหนืดแล้ว ที่ระดับความหนืด 20 cP ประสิทธิภาพการทำงานของมิเตอร์แบบกังหันที่อัตราการไหลต่ำจะลดลงเมื่อเทียบกับการใช้งานกับน้ำ เนื่องจากแรงเสียดทานของแบริ่งใบพัดสูงขึ้น จึงต้องการความเร็วของของเหลวที่สูงขึ้นเพื่อให้เริ่มหมุนได้อย่างสม่ำเสมอ

สำหรับ ท่อขนาด 1 นิ้ว (DN25) ที่อัตราการไหลขั้นต่ำ 26 ลิตรต่อนาที ความเร็วที่อัตราการไหลขั้นต่ำจะอยู่ที่ประมาณ 0.92 เมตรต่อวินาที ซึ่งสูงกว่าเกณฑ์เริ่มต้นที่ใช้งานได้จริงสำหรับมิเตอร์วัดการไหลแบบกังหันอุตสาหกรรมที่ออกแบบมาอย่างดีที่ 20 cP อัตราการไหลสูงสุดที่ 266 ลิตรต่อนาทีจะให้ความเร็วประมาณ 9.4 เมตรต่อวินาที อัตราส่วนการลดอัตราการไหลอยู่ที่ประมาณ 10:1 อีกครั้ง

อุณหภูมิในกระบวนการมีความสำคัญมากกว่าในท่อน้ำ น้ำมันหล่อลื่นในวงจรเครื่องยนต์อาจมีอุณหภูมิสูงถึง 80 ถึง 100°C วัสดุตัวเรือนมิเตอร์วัดน้ำมันกังหันและวัสดุแบริ่งโรเตอร์ต้องตรงกัน ตัวเรือนเหล็กกล้าคาร์บอนหรือเหล็กกล้าไร้สนิมพร้อมแบริ่งทังสเตนคาร์ไบด์หรือเซรามิกเป็นมาตรฐานสำหรับการใช้งานกับน้ำมันหล่อลื่น การระบุวัสดุแบริ่งที่ไม่ถูกต้องเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้มิเตอร์วัดน้ำมันกังหันในห้องเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเสียหายก่อนกำหนด

หากน้ำมันมีสิ่งปนเปื้อนที่เป็นอนุภาค (เศษโลหะสึกหรอ คราบคาร์บอน) การติดตั้งตัวกรองหยาบก่อนถึงมิเตอร์วัดน้ำมันของกังหันเป็นวิธีที่เหมาะสม ตลับลูกปืนของใบพัดกังหันไม่ได้ออกแบบมาเพื่อรับมือกับอนุภาคละเอียดที่มีฤทธิ์กัดกร่อนอย่างต่อเนื่อง

เหตุใดท่อส่งน้ำมันดีเซลกลับจึงต้องการมิเตอร์แบบเฟืองวงรี

นี่คือส่วนที่วิศวกรส่วนใหญ่มักเข้าใจผิดเมื่อออกแบบระบบท่อสามเส้นครั้งแรก อัตราการไหลกลับของดีเซล 1 ถึง 200 ลิตรต่อชั่วโมง ในท่อขนาดครึ่งนิ้ว (DN15) ดูคล้ายกับท่ออีกสองเส้นบนกระดาษ แต่ในความเป็นจริงแล้วไม่เหมือนกัน

อัตราการไหล 1 ลิตรต่อชั่วโมง (LPH) ในท่อขนาด DN15 จะมีความเร็วประมาณ 0.0016 เมตรต่อวินาที ซึ่งต่ำกว่าความเร็วเริ่มต้นขั้นต่ำสำหรับมิเตอร์แบบกังหันมาก ใบพัดกังหันจะไม่หมุนด้วยความเร็วขนาดนั้นไม่ว่ามันจะผลิตได้ดีแค่ไหนก็ตาม มิเตอร์แบบเฟืองวงรีทำงานบนหลักการที่แตกต่างออกไปโดยสิ้นเชิง: ใบพัดรูปวงรีสองใบจะประกบกันภายในห้องที่ผ่านการกลึงอย่างแม่นยำ การหมุนแต่ละรอบของใบพัดคู่จะทำให้ปริมาตรของของเหลวเปลี่ยนแปลงไปในปริมาณคงที่ มิเตอร์จะนับการหมุนด้วยกลไกโดยไม่มีเกณฑ์ความเร็วขั้นต่ำ มันทำงานได้อย่างแม่นยำตั้งแต่ 1 LPH ลงไปจนถึงอัตราการไหลที่ต่ำกว่านั้น ขึ้นอยู่กับรุ่น

มิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบเฟืองวงรีที่มีอัตราส่วนการลดทอน 200:1 ครอบคลุมช่วงอัตราการไหล 1 ถึง 200 ลิตรต่อชั่วโมงได้อย่างแม่นยำสม่ำเสมอ นี่จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมมิเตอร์วัดอัตราการไหลแบบเฟืองวงรีจึงเป็นมาตรฐานสำหรับการตรวจสอบการใช้เชื้อเพลิงดีเซลในชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในศูนย์ข้อมูล โรงพยาบาล และโรงงานอุตสาหกรรมทั่วเอเชียตะวันออกเฉียงใต้และตะวันออกกลาง

ปัญหาที่พบได้บ่อยอย่างหนึ่งเกี่ยวกับการใช้มิเตอร์แบบเฟืองรูปไข่ในท่อส่งน้ำมันดีเซลกลับคือ น้ำมันดีเซลอาจมีฟองอากาศอยู่ในวงจรส่งกลับ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากแรงดันย้อนกลับของหัวฉีดต่ำ ฟองอากาศในมิเตอร์แบบปริมาตรคงที่อาจทำให้ค่าที่อ่านได้สูงเกินจริง การติดตั้งตัวกำจัดฟองอากาศขนาดเล็กก่อนถึงมิเตอร์จะช่วยขจัดแหล่งที่มาของข้อผิดพลาดนี้ได้ ลูกค้าส่วนใหญ่ไม่ได้ทำเช่นนี้ในการติดตั้งครั้งแรก และจะโทรกลับมาหลังจากพบว่าค่าที่อ่านได้สูงผิดปกติ เราพบเห็นปัญหานี้เป็นประจำในโครงการท่อส่งน้ำมันดีเซลกลับ

การเปรียบเทียบ:

เฟืองกังหันเทียบกับเฟืองรูปไข่สำหรับการใช้งานในท่อส่งกลับ

สัญญาณเอาต์พุต: 4-20mA เทียบกับ 0-10V

มิเตอร์แบบกังหันและแบบเฟืองวงรีในแอปพลิเคชันนี้มีให้เลือกใช้ทั้งแบบเอาต์พุตอะนาล็อก 4-20mA หรือ 0-10V การเลือกใช้ขึ้นอยู่กับปลายทางที่รับสัญญาณ

4-20mA เป็นมาตรฐานสำหรับอินพุตอะนาล็อกของ PLC และ DCS ในอุตสาหกรรม ค่าศูนย์ขณะมีกระแสไฟฟ้าไหล (4mA = กระแสไฟฟ้าเป็นศูนย์) หมายความว่าหากสายไฟขาด กระแสไฟฟ้าจะถูกอ่านค่าต่ำกว่า 4mA ซึ่งจะทำให้เกิดสัญญาณเตือนความผิดพลาด แทนที่จะแสดงว่ากระแสไฟฟ้าเป็นศูนย์ การเดินสายเคเบิลได้ไกลหลายร้อยเมตรโดยไม่เกิดข้อผิดพลาดจากแรงดันตก วิศวกรส่วนใหญ่ในงานด้านเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและการตรวจสอบพลังงานจึงใช้ 4-20mA ด้วยเหตุผลนี้

เอาต์พุต 0-10V เหมาะสำหรับสายเคเบิลที่มีความยาวสั้นกว่า และการ์ดอินพุต SCADA บางรุ่นที่ต้องการสัญญาณแรงดันไฟฟ้า ความเสถียรของสัญญาณจะลดลงเมื่อใช้สายเคเบิลยาวเนื่องจากความต้านทาน ดังนั้นควรใช้สายเคเบิล 0-10V ที่มีความยาวไม่เกิน 30 เมตร หากเป็นไปได้ หากแผงควบคุมอยู่ในห้องเดียวกับมิเตอร์ เอาต์พุต 0-10V ก็ใช้งานได้ดี

บางรุ่นรองรับการใช้งานเอาต์พุตทั้งสองพร้อมกัน หรืออนุญาตให้สลับระหว่างเอาต์พุตได้ผ่านสวิตช์แบบ DIP หรือเมนูการตั้งค่า โปรดยืนยันเรื่องนี้ในขั้นตอนการสั่งซื้อหากลูกค้าต้องการความยืดหยุ่นในอนาคต

สรุปขั้นตอนการติดตั้งระบบสามสาย

ท่อส่งน้ำกลับ (แบบกังหันขนาด 3 นิ้ว)

ติดตั้งในแนวนอนโดยให้แกนโรเตอร์อยู่ในแนวนอน เว้นระยะท่อตรงด้านต้นน้ำ 10 x DN และด้านปลายน้ำ 5 x DN หลีกเลี่ยงการติดตั้งด้านท้ายน้ำของวาล์วควบคุมการไหลที่เปิดอยู่บางส่วน ติดตั้งวาล์วแยกด้านต้นน้ำและด้านท้ายน้ำเพื่อการบำรุงรักษา เชื่อมต่อสัญญาณ 4-20mA เข้ากับอินพุตอะนาล็อกของ PLC; 4mA = 0 LPM, 20mA = อัตราการไหลสูงสุด (LPM) ตามที่กำหนดค่าไว้

ท่อส่งน้ำมันกลับ (ขนาด 1 นิ้ว สำหรับกังหัน)

ข้อกำหนดสำหรับท่อตรงเหมือนกับมิเตอร์น้ำ ติดตั้งตัวกรองรูปตัว Y ด้านต้นน้ำที่เหมาะสมกับขนาดท่อและแรงดันใช้งาน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าวัสดุของแบริ่งเข้ากันได้กับน้ำมันหล่อลื่นที่อุณหภูมิสูงสุดของกระบวนการ หากท่อส่งกลับมีอุณหภูมิใกล้เคียง 80 ถึง 100°C ให้ระบุมิเตอร์ที่มีตัวเลือกอิเล็กทรอนิกส์สำหรับอุณหภูมิสูงหรือตัวเรือนส่งสัญญาณระยะไกล

ท่อส่งน้ำมันดีเซลกลับ (เฟืองรูปไข่ขนาดครึ่งนิ้ว)

ติดตั้งได้ในทุกทิศทาง ติดตั้งตัวกรองละเอียด (100 ไมครอนหรือละเอียดกว่า) ไว้ด้านต้นน้ำ พิจารณาติดตั้งตัวกำจัดอากาศหากวงจรเชื้อเพลิงมีแรงดันย้อนกลับต่ำหรือทำงานไม่ต่อเนื่อง ตรวจสอบวัสดุที่ใช้ในการผลิต: มิเตอร์วัดอัตราการไหลของเชื้อเพลิงแบบเฟืองรูปไข่สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลส่วนใหญ่ใช้ตัวเรือนอะลูมิเนียมพร้อมซีล NBR เป็นมาตรฐาน ซึ่งเข้ากันได้กับดีเซลทั่วไปและน้ำมันเชื้อเพลิงเบา สำหรับเชื้อเพลิงไบโอดีเซลผสมที่สูงกว่า B20 ให้ระบุซีล PTFE หรือ FKM แทน

คำแนะนำผลิตภัณฑ์จาก Silver Instruments

บริษัท Silver Automation Instruments จำหน่ายเครื่องวัดอัตราการไหลแบบกังหันและเครื่องวัดอัตราการไหลแบบเฟืองรูปไข่สำหรับท่อส่งกลับทั้งสามประเภทจากสต็อกมาตรฐาน ตัวเลือกการปรับแต่งประกอบด้วยมาตรฐานการเชื่อมต่อกระบวนการ (หน้าแปลน ANSI / DIN หรือเกลียว NPT / BSP) วัสดุตัวเรือน (อลูมิเนียม เหล็กกล้าคาร์บอน สแตนเลส 316L) และวัสดุซีล (NBR, FKM, PTFE)