ПРО ВИБІР ОПТИМАЛЬНОЇ ФОРМИ ТІЛА ОБТІКАННЯ ВИХРОВОГО ВИТРАТОМІРА

Автор(и)

  • Анна Писарець Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0000-0002-4474-1834
  • Анастасія Мельник Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», приладобудівний факультет, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-1060-2940
  • Олеся Драчук Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0000-0003-2541-0316

DOI:

https://doi.org/10.20535/1970.62(2).2021.249237

Ключові слова:

вихровий витратомір, перетворювач витрати, чутливий елемент, тіло обтікання, імітаційне моделювання, оптимізація

Анотація

Усе більшого поширення у багатьох галузях промисловості набувають вимірювачі витрат і кількості плинних середовищ, що ґрунтуються на застосуванні вихрового методу. Це пов’язано із простотою і надійністю перетворювача витрати; лінійністю шкали; наявністю частотного вимірювального сигналу, низькими вимогами до співвісності і забезпечення довжини прямих ділянок тощо. Серед засобів вимірювання вихрового класу найбільшого застосування набули прилади, первинний перетворювач яких містить тіло обтікання. Принцип дії таких витратомірів ґрунтується на вимірюванні частоти утворення вихорів за встановленим у потоці тілом обтікання.

Метрологічні характеристики вимірювачів окреслюються формою тіла обтікання, тому пошук оптимальної форми чутливого елементу і конфігурації гідравлічного каналу витратоміра у цілому для забезпечення високих метрологічних показників залишається актуальною проблемою.

У роботі запропоновано алгоритм вирішення зазначеної проблеми за критеріями максимального діапазону вимірюваних витрат, що окреслюється сталістю числа Струхаля, і ефективності взаємодії тіла обтікання з потоком вимірюваного середовища, що ґрунтується на оцінці втрат тиску потоку вимірюваного середовища і похибки вимірювача, із застосуванням імітаційного моделювання у програмному комплексі Ansys Fluent, що реалізовує методи обчислювальної гідродинаміки.

Здійснено моделювання для трьох форм тіла обтікання: циліндр, призма з трикутним перерізом, призма з перерізом у вигляді трапеції, що дозволило обрати чутливий елемент для подальшого розв’язання задачі багатопараметричної оптимізації на підґрунті наявних особливостей конфігурації гідравлічного каналу витратоміра.

Отримані результати підтвердили запропоновану авторами стратегію. Перспективою подальших досліджень є проведення імітаційних досліджень запропонованої конфігурації гідравлічного каналу для різних класів вимірюваних середовищ.

Біографія автора

Анна Писарець, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

к.т.н., доцент

Посилання

Vortex flowmeters. Vortex flow measurement: Robust and universally applicable for liquids, gases and steam. [Online]. Available at: https://www.endress.com/en/field-instruments-overview/flow-measurement-product-overview/vortex-flowmeters

Vortex flowmeters: Optimizing a tried-and-true technology. [Online]. Available at: https://www.piprocessinstrumentation.com/industry-applications/chemical-processing/article/15563817/vortex-flowmeters-optimizing-a-triedandtrue-technology

Vihrevyie rashodomery. [Elektronnyiy resurs]. Dostupno: https://www.emerson.ru/ru-ru/automation/measurement-instrumentation/flow-measurement/about-vortex

P. P. Kremlevskiy, Raskhodomery i schetchiki kolichestva. Leningrad. SSSR: Mashinostroenie, 1989. (In Russian)

A. Sh. Kiyasbeyli. M. E. Perelshteyn, Vikhrevye schetchiki-raskhodomery. Moskva. SSSR: Mashinostroenie, 1974. (In Russian)

A. Sh. Kiyasbeyli. M. E. Perelshteyn, Vikhrevye izmeritelnye pribory. Moskva. SSSR: Mashinostroenie, 1978. (In Russian)

B. P. Mashtakov. A. V. Grikevich, “Vikhrevye raskhodomery s telom obtekaniya. Perspektivy vikhrevoy raskhodometrii”, Pribory i sistemy upravleniya, no. 12, pp. 24-26, 1990. (In Russian)

Datchik mnogoparametricheskiy Metran-335. [Elektronnyy resurs]. Dostupno: https://www.emerson.com/documents/automation/manuals-guides--335-metran-ru-61522.pdf (In Russian)

Termalnyy raskhodomer EPI-540. [Elektronnyy resurs]. Dostupno: https://datchiki.com/product/termal-rashodomer-epi-540/ (In Russian)

Preobrazovateli raskhoda vikhrevye elektromagnitnye VEPS. [Elektronnyy resurs]. Dostupno: https://all-pribors.ru/opisanie/14646-05-veps-6571 (In Russian)

Vikhreakusticheskiye preobrazovateli raskhoda Metran-300PR. Metran-320. Metran-305PR. Metran-303PR. [Elektronnyy resurs]. Dostupno: https://www.pea.ru/docs/fileadmin/files/emerson/rashodomery/Vihreakusticheskie.pdf (In Russian)

Prowirl F 200. [Elektronniy resurs]. Rezhim dostupu: https://celmet.com.ua/index.php?route=product/product&path=71_170&product_id=436 (In Ukrainian)

Vikhrevoy raskhodomer Digital YEWFLO. [Elektronniy resurs]. Rezhim dostupu: http://www.dselectric.com.ua/yokogawa/measurement_analysis/measurement/measurement_charge/detail/44 (In Russian)

M. S. Lure, “Optimizatsiya tel obtekaniya vikhrevykh raskhodomerov dlya tsellyulozno-bumazhnogo proizvodstva”, Khimiya rastitelnogo syria, no 4, pp. 173 – 176, 2010. (In Russian)

A. Pisarets, I. Korobko, “Optimization of turbine type flow rate transducer with hydrodynamic balancing of sensitive element”, Bull. Kyiv Polytech. Inst. Ser. Instrum. Mak., is. 54(2), pp. 65-71, 2017. DOI: 10.20535/1970.54(2).2017.119574

I. V. Korobko, “Otsinka efektyvnosti vymiriuvalnykh peretvoriuvachiv vytraty ridyn i haziv”, Bull. Kyiv Polytech. Inst. Ser. Instrum. Mak., is. 44, pp. 111-117, 2012. (In Ukrainian)

M. S. Lure. Vikhrevye raskhodomery i schetchiki kolichestva zhidkosti s kontaktno-konduktometricheskim priyemnikom-preobrazovatelem vikhrevykh kolebaniy. Krasnoyarsk. RF: SibGTU, 1999. (In Russian)

A. M. Melnik, “Modelyuvannya roboti vihrovogo vitratomIra” na XVII Vseukr. nauk.-prakt. konf. studentIv, aspIrantIv ta molodih vchenih. Efektivnist ta avtomatizatsiya inzhenernih rishen u priladobuduvanni, Kiyiv, 2021, pp. 155-158. (In Ukrainian)

I. E. Idelchik, Spravochnik po gidravlicheskim soprotivleniyam. Moskva. SSSR: Mashinostroeniye, 1975. (In Russian)

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-24

Як цитувати

[1]
А. Писарець, А. Мельник, і О. Драчук, «ПРО ВИБІР ОПТИМАЛЬНОЇ ФОРМИ ТІЛА ОБТІКАННЯ ВИХРОВОГО ВИТРАТОМІРА», Bull. Kyiv Polytech. Inst. Ser. Instrum. Mak., вип. 62(2), с. 75–81, Груд 2021.

Номер

Розділ

АВТОМАТИЗАЦІЯ ТА ІНТЕЛЕКТУАЛІЗАЦІЯ ПРИЛАДОБУДУВАННЯ