מדי זרימה תרמיים ומערבולת המשמשים לניהול אנרגיה

קיטור ממלא חלק חשוב בחייהם של אנשים. הוא חשוב בהכנת מזון, לקירור וחימום מבנים, בתעשיית העיסה והנייר, וכמקור כוח לספינות. ככל הנראה השימוש החשוב ביותר בו הוא לייצור חשמל.

תחנות כוח קיטור מקבלות את האנרגיה שלהן ממגוון מקורות. צמחים אלה זקוקים למקור דלק כדי לחמם מים ולהפיק אדים. רבים משתמשים בדלקים מאובנים כמו פחם, נפט או גז טבעי לצורך אנרגיה, בעוד שאחרים משתמשים באנרגיה גרעינית. מקורות אנרגיה מתחדשים לתחנות כוח קיטור כוללים פסולת מוצקה, רוח, גיאותרמית וביומסה.
כל מקורות האנרגיה הללו מייצרים חום, המחמם מים ליצירת אדים. בתחנת כוח הקיטור הופך טורבינה הבנויה מעט כמו טחנת רוח ומסובבת על גלגל העשוי להבי מתכת ארוזים היטב. הטורבינה מחוברת באמצעות ציר לגנרטור, שמסתובב עם להבי הטורבינה. כאשר הגנרטור מסתובב, הוא משתמש באנרגיה הקינטית מהטורבינה כדי לייצר חשמל.

מדידת זרימת גז ואוויר

תחנות כוח רבות משתמשות בגז טבעי כדלק הנשרף ליצירת אדים. יש למדוד במדויק את הגז הטבעי הזה ולנהל אותו ביעילות כדי להבטיח פעולה בטוחה ואמינה של מקור החום של תחנת הכוח. ניהול ושליטה ביחס הדלק לאוויר האופטימלי דורשים חישוב זרימת המונים - ויכולים לקצור דיבידנדים גדולים אם זה נעשה נכון. סוג זה של ניהול מדויק ויעיל מבטיח עלויות דלק נמוכות יותר. חלק מהמתקנים עשויים לדרוש מעקב אחר חלוקת גז וחיוב.
גורם חשוב נוסף בהקשר זה הוא מדידת האוויר הדחוס . יש למדוד ולנהל באופן מדויק גז טבעי, כך שניהול יעיל של אוויר דחוס בתחנת כוח יכול לקצור דיבידנדים גדולים. בדיוק כמו בבנייני דירות שבהם זרימת המים בשיאה בבוקר ובערב, אך מינימלית מאוחר יותר בלילה, כך גם דרישות החשמל במתקן חשמל יכולות להשתנות במידה רבה עם שעות היום. זה נותן למדדי זרימה תרמיים יתרון בסוגים אלה של יישומים מכיוון שיש להם בדרך כלל סיבוב הופעה של 100 עד 1 ויכולים למדוד זרימות נמוכות ביעילות כמו זרימות גבוהות. הם גם לא נתונים לסתימה, בניגוד למדי טורבינה ופיטו.

כיצד מודדים קיטור?

כחלק מתהליך ייצור החשמל, יש למדוד אדים בכדי למקסם את יעילות הדוד. מדידת זרימה של לחץ דיפרנציאלי (DP) שולטת במדידת זרימת הקיטור. מד זרימה של DP מסתמך על כיווץ הממוקם בקו הזרימה ויוצר לחץ מופחת בקו לאחר ההיצרות. מד זרם DP דורש אמצעי לזיהוי ההבדל במעלה הזרם לעומת הלחץ במורד הזרם בקו הזרימה. אמנם ניתן לעשות זאת באמצעות מד-מטר, אך מד זרימת DP משתמש במשדרי DP החשים את ההבדל בלחץ ואז משתמשים בערך זה לחישוב קצב הזרימה.

יתרונות מד זרימת מערבולת

למרות הדומיננטיות של מדידת הזרימה של DP, חלק ממשתמשי הקצה פונים למדי זרימת מערבולת רב משתנים למדידת זרימת קיטור. למדי זרימה של מערבולת ישנם יתרונות על פני סוגים אחרים של מדי זרימה בטכנולוגיה חדשה בכל הנוגע למדידת זרימת גז וקיטור. מדידת זרימת הגז היא עדיין יישום חדש יחסית למדי קוריוליס, והשימוש במדי קוריוליס למדידת זרימת קיטור רק מתחיל להתרחש. בעוד שמדי מטרים קולי משמשים במשך מספר שנים למדידת זרימת הגז וזרימת מי הזנת הדוד, זרימת הקיטור היא יישום חדש עבורם.
לא ניתן להשתמש במדי זרימה מגנטיים למדידת זרימת גז, זרימת קיטור או נוזלים לא מוליכים כגון פחמימנים. ניתן להשתמש במדי זרימת DP רב-משתנים למדידת נוזלים, גז וקיטור. עם זאת, לרוב מד הזרימה הרב-משתני של DP יש ירידת לחץ משמעותית משמעותית בהשוואה למדי מערבולת בגלל נוכחותו של אלמנט ראשוני.
אחת הסיבות לכך שמדי זרימה של מערבולת עובדים היטב עם קיטור היא שהם יכולים להתמודד עם הטמפרטורות והלחצים הגבוהים הקשורים למדידת זרימת קיטור. עבור מדי מערבולת, רק גוף הבלוף והחיישנים המזהים את המערבולות נמצאים במגע עם הזרימה. המשדר מותקן בדרך כלל איפשהו הרחק מהצינור.
מדי זרימת וורטקס מתאימים היטב למדידת זרימת קיטור, והם נמצאים בשימוש נרחב למטרה זו. קיטור הוא הנוזל הקשה ביותר למדידה. הסיבה לכך היא הלחץ הגבוה והטמפרטורה הגבוהה של קיטור ומכיוון שפרמטרי המדידה משתנים עם סוג הקיטור. סוגי האדים העיקריים כוללים אדים רטובים, אדים רוויים ואדים מחוממים-על. קיטור נמדד לעיתים קרובות במפעלי תהליכים ולייצור חשמל. בנוסף ליכולתם לסבול טמפרטורות ולחצים גבוהים בתהליך, יש למדי מערבולת טווח רחב. זה מאפשר להם למדוד את זרימת הקיטור במהירויות שונות. בתחנות תהליכים וכוח, לעתים קרובות נמדד קיטור שמקורו בדוד.
מדי זרימה של מערבולת רב משתנים מודדים משתנים מרובים במכשיר אחד. בפרט, הם מודדים זרימת נפח, לחץ, טמפרטורה, זרימת מסה וצפיפות. צפיפות האדים הרוויים משתנה עם הטמפרטורה או הלחץ, בעוד שצפיפות האדים המחוממים תלויה בטמפרטורה ולחץ. מכיוון שמדי זרימה רב משתנים מודדים צפיפות במדויק, הם מספקים מדידה מדויקת של זרימת המסה. עם דיוק זרימת קיטור של 1.5 אחוז מהקריאה, הם מספקים את הנתונים הדרושים לניהול זרימת קיטור אמין ויעיל.