Flow metering - Turbine flow meter

Turbine flow meters ေတြကို၊ super heated steam system ေတြမွာ steam ရဲ႕ flow rate ကိုတိုင္းတာ ဖို႔ အသံုးၿပဳသလို၊ lubricating properties liquids ေတြလို၊ fluid ေတြရဲ႕ flow rate ကိုတိုင္းတာရာမွာ လည္း၊ အသံုးၿပဳပါတယ္။ Turbine flow meters ေတြအတြင္းမွာ၊ ၿဖတ္သန္းသြားမယ္႔ fluid ဟာ၊ air နဲ႔ gases ေတြမပါဝင္တဲ႔၊ သန္႔စင္တဲ႔ fluid ၿဖစ္ဖို႔လိုပါတယ္။

Fig. Turbine flow meter

turbine flow meters ေတြမွာ၊ multi-blade rotor ကို၊ primary element အေနနဲ႔ flow meter chamber အတြင္းရိွ supporting wed မွာတတ္ဆင္ထားပါတယ္။ rotor diameter ဟာ၊ chamber diameter ထက္ အရြယ္အစားအားၿဖင္႔၊ အနည္းငယ္သာေသးငယ္ပါတယ္။ chamber အတြင္းကို၊ fluid စီးဝင္လာတဲ႔ အခါ၊ fluid ရဲ႕ velocity ေႀကာင္႔ rotor အလြယ္တကူလည္ပတ္ေစဖို႔၊ free-running bearings ေတြကို၊ supporting wed မွာ ထည္႔သြင္း တတ္ဆင္ထားပါတယ္။ rotor လည္ပတ္တဲ႔အခါ၊ turbine ရဲ႕ rotation speed ကို၊ chamber အၿပင္ဖက္မွာတတ္ဆင္ထားတဲ႔ magnetic pick-up unit သို႔မဟုတ္ proximity switch unit မွ၊ လက္ခံရယူပါတယ္။

turbine blade flow meters ေတြမွာ၊ moving parts လို႔ေခါါတဲ႔ လွဳပ္ရွားလည္ပတ္ေနတဲ႔ အစိတ္ အပိုင္းေတြ၊ အမၽားအၿပားပါဝင္ေနတဲ႔အတြက္၊ flow rate indicating အတြက္အသံုးၿပဳမယ္ဆိုရင္၊ ထည္႔သြင္းစဥ္းစားရမယ္႔ influencing factors ေတြရိွပါတယ္။

fluid ရဲ႕ temperature, pressure နဲ႔ viscosity, lubricating qualities, bearing wear နဲ႔ friction, turbine blades ေတြရဲ႕ conditional နဲ႔ dimensional ေၿပာင္းလဲ မွဳ၊ fluid ရဲ႕ inlet velocity profile ေႀကာင္႔ rotor ေပါါမွာ သက္ေရာက္နိဳင္မယ္႔ swirl effect လို႔ေခါါတဲ႔၊ twisting သို႔မဟုတ္ whirling motion နဲ႕ flow meter မွာၿဖစ္ေပါါမယ္႔၊ fluid pressure drop အစရိွတဲ႔၊ အခၽက္အလက္ေတြဟာ၊ influencing factors ေတြၿဖစ္ပါတယ္။

influencing factors ေတြရိွတဲ႔အတြက္၊ meter ရဲ႕ reliability နဲ႔ accuracy ေကာင္းမြန္ေစဖို႔၊ turbine blade flow meters ေတြကို၊ operational condition မွာ၊ calibration ပံုမွန္လုပ္ေပးရန္လိုအပ္ပါတယ္။

Fig. Bypass or shunt turbine flow meter

အရြယ္အစားႀကီးမားတဲ႔ pipe line ေတြမွာေတာ႔၊ bypass line အတြင္းမွာ turbine element တတ္ဆင္ ထားတဲ႔၊ bypass flow meter သို႔မဟုတ္ shunt turbine flow meter ေတြကို၊ အသံုးၿပဳ ႀကပါတယ္။ main flow မွာ orifice plate တခုကို၊ restriction အေနနဲ႔ ထည္႔သြင္းတတ္ဆင္ ထားပါတယ္။ main flow မွ၊ orifice plate ေႀကာင္႔ေပါါေပါက္လာတဲ႔ restriction ေႀကာင္႔၊ parallel circuit အတြင္းကို၊ fluid ဟာ အလြယ္တကူ စီးနိုင္မွာၿဖစ္ပါတယ္။

turbine shaft ကိုတတ္ဆင္ရာမွာ၊ turbine shaft နဲ႔ bearing သို႔မဟုတ္ gland sealing ေႀကာင္႔ေပါါေပါက္ လာတဲ႔ friction ကိုေလၽွာ႔ခၽဖို႔ လံုေလာက္တဲ႔ sufficient mechanical arrangements ေတြတတ္ဆင္ထား ပါတယ္။ turbine shaft လည္ပတ္တဲ႔အခါ၊ ရရိွလာတဲ႔ mechanical out put ကို၊ meter မွာအသံုးၿပဳၿပီး၊ flow rate ဖတ္ယူပါတယ္။

turbine flow meter ေတြကို၊ တတ္ဆင္တဲ႔အခါ၊ Orifice plate flow meter လို၊ flow straight lines ေတြမွာ တတ္ဆင္ရပါတယ္။ turbine flow meter ေတြဟာ၊ တတ္ဆင္ပံုမွန္ကန္ၿပီး၊ rotor bearings ေတြဟာလည္း၊ ေကာင္းမြနတဲ႔အေၿခအေနမွာရိွေနခဲ႔ရင္၊ turn-down ratio အေနနဲ႔ (10:1) ခန္႔ရနိဳင္ပါတယ္။ accuracy အေနနဲ႔ ± 0.5% of actual value ခန္႔ရိွတဲ႔အတြက္၊ accuracy ေကာင္း သလို၊ ေစၽးနံွဳးသက္သာပါတယ္။

specific line pressure ဆိုတဲ႔၊ ပံုေသသတ္မွတ္ထားတဲ႔ fluid pressure မွာသာ၊ calibration လုပ္ထားတဲ႔ အခါ၊ အကယ္၍ pressure variations ၿဖစ္ေပါါတဲ႔ အခါ၊ meter မွာ inaccuracies readout ေတြၿဖစ္ေပါါ တတ္ပါတယ္။ flow oscillates ၿဖစ္တဲ႔အခါ၊ turbine ဟာ over run သို႔မဟုတ္ under run နဲ႔လည္ပတ္ၿပီး၊ lag time ေႀကာင္႔ meter မွာ inaccuracies ေတြၿဖစ္ေပါါတတ္သလို၊ turbine wheel ေတြ မေကာင္းေတာ႔ တဲ႔ အခါမွာလည္း၊ meter မွာ inaccuracies ေတြၿဖစ္ေပါါတတ္ပါတယ္။

low flow rates ေႀကာင္႔၊ turbine wheel ေတြလည္ပတ္ဖို႔၊ စြမ္းအားမလံုေလာက္ခဲ႔ရင္ meter မွာ၊ 'lost flow' ဆိုတဲ႔၊ အေၿခအေနကိုေရာက္ သြားနိဳင္ပါတယ္။ fluid ရဲ႕ viscosity ၿမင္႔တက္လာတဲ႔အခါ၊ low flow rates deteriorates ေတြေပါါေပါက္လာၿပီး၊ flow နဲ႔ rotational speed တို႔ရဲ႕ non-linear relationship ေႀကာင္႔၊ meter မွာ inaccuracies readout ေတြၿဖစ္ေပါါတတ္ပါတယ္။

turbine wheel နဲ႔ chamber housing တို႔ရဲ႕ႀကားမွ၊ clearances ဟာအလြန္ေသးငယ္တဲ႔အတြက္၊ fluid မွာ၊ debris ဆိုတဲ႔ အစအနေလးေတြ သာပါလာခဲ႔ရင္၊ turbine wheel ကိုထိခိုက္ပၽက္စီးေစနိုင္သလို၊ bearing wear ကိုလည္းၿဖစ္ေပါါေစနိဳင္ပါတယ္။ fluid ဟာ သန္႕ရွင္းတဲ႔ clean fluid ၿဖစ္ဖို႔လိုအပ္ၿပီး၊ 100 μm
ထက္မႀကီးတဲ႔၊ particle ေတြပါဝင္တဲ႔ fluid ေတြအတြက္သာ၊ Turbine flow meters ေတြကို၊ အသံုးၿပဳသင္႔ ပါတယ္။





Reference : Steam Engineering Tutorials, http://en.wikipedia.org/
Image credit to : http://www.spiraxsarco.com/


Remark : All images herein this website are for use of educational purpose only. The owner of this web site is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.