Vortexflödesmätare är baserade på att ta hänsyn till periodiciteten av tryckförändringar som bildas i flödet efter ett visst hinder i rörledningen, eller under strålens oscillation och virvelbildning.
Dignity
De första enheterna av den här typen dök upp på 60-talet av förra seklet. Deras största olägenhet var det lilla utbudet av mätparametrar och ett betydande fel. Elektronisk modern virvelflödesmätare har blivit mer perfekt, effektiv och har fått många fördelar, som inkluderar följande:
- relativ enkelhet för mätsystemet;
- data är alltid stabil, oberoende av temperatur och tillgängligt tryck;
- mätningar med hög precision;
- mätning av linjära signaler;
- robust och enkel design;
- bredt mätområde;
- statiska element;
- Självdiagnosfunktion tillgänglig på vissa modeller.
Flaws
VortexRosemount flödesmätaren är designad för användning i rör med diametrar från 20 mm till 300 mm, eftersom mindre rörledningar kännetecknas av intermittent virvelbildning och större rörledningar är svåra att använda. Samtidigt är det inte möjligt att använda det vid en låg flödeshastighet, på grund av komplexiteten i att mäta signalen och en betydande minskning av trycket. Vibrationer och ljudtyper av pulsering påverkar också enhetens funktion. Den vibrerande rörledningen och kompressorerna fungerar som störningar. Deras eliminering är möjlig med hjälp av en jetriktare monterad vid inloppet, eller genom att installera en extra givare med motsatt anslutning och elektroniska filter, vid skillnad mellan mätsignaler och pulsationsfrekvenser.
Klassificering
Det finns tre alternativ för enheter, uppdelade efter typ av omvandlare:
- En virvelflödesmätare där en orörlig kropp spelar rollen som en primär givare. Gradvis bildas flygande virvlar i den på båda sidor efter att ha passerat en orörlig kropp, på grund av vilken pulsering bildas.
- Mekanismer med ett roterande flöde av primäromvandlaren, som skapar en tryckpulsering på grund av antagandet av en trattform i den expanderade delen av rörledningen.
- Vortex-flödesmätare med en stråle som givare. I detta fall tillhandahålls tryckpulseringen av jetsvängningar.
De två första alternativen är mer lämpade för definitionen av en virvelflödesmätare. Men med tanke på den föränderliga karaktären av rörelsen av flödet av den tredjetyp, den tillhör också denna kategori. Den största likheten mellan processens egenskaper noteras i de första och tredje alternativen.
Vortex ångflödesmätare med strömlinjeformad givare
När man kringgår kroppen ändrar flödet banan för strålarnas riktning samtidigt som deras hastighet ökar och trycket minskar. Den omvända förändringen sker efter mittsektionen av objektet. På dess baksida bildas lågt tryck, och på framsidan - högt. Efter kroppens passage rör sig gränsskiktet bort, och under påverkan av låg kompression skapas en virvel, liksom när banan ändras. Detta är typiskt för båda loberna av en strömlinjeformad kropp. Alternativ bildning av virvlar utförs på båda sidor, eftersom de stör bildningen av varandra. Detta markerar skapandet av Karman-spåret.
Speciallindningskropp har självrengörande arbetsytor tack vare virvlar, även i kraftigt förorenade miljöer är de alltid rena.
Flödets mått och snabbhet är direkt proportionella mot periodiciteten för uppkomsten av virvlar, vilket motsvarar hastigheten vid konstant storlek, och som en konsekvens av volymflödet. Om stabil virvelbildning uppstår vid låga flödeshastigheter kommer flödesmätaren att mäta 20 l/min.
Strömlinjeformad struktur
Virvelflödesmätaren är vanligtvis baserad på ett prismatiskt elementtrapetsformad, triangulär eller rektangulär. Utformningen av det första alternativet går mot vattenflödet. Med tanke på viss tryckförlust bildar sådana element svängningar med tillräcklig regelbundenhet och styrka. Dessutom noteras speciell bekvämlighet vid konvertering av utsignaler.
Virvelflödesmätaren kan i vissa fall använda två strömlinjeformade enheter för att öka utsignalerna, i vilket fall de är placerade på ett visst avstånd. På sidodelarna av de rektangulära andra prismorna finns piezoelektriska element gömda av elastiska tunna membran, på grund av vilka det inte finns någon möjlighet att utsättas för akustisk störning.
Typer av transformationer
Det finns flera sätt att transformera utsignaler från virvelförändringar. De mest utbredda är flödeshastigheten från strömlinjeformade element och systematiska tryckförändringar. Avkänningselementet består av en eller två ledare av hettråds-anemometrar. En ultraljuds, integrerande, kapacitiv och induktiv flödesgivare används. För korrekt funktion måste vortexflödesmätaren ha en fri, platt sektion av röret framför sig.
Svårigheter i drift i rör med ökad diameter orsakas av följande orsaker:
- minskning i regelbundenhet för virvelbildning;
- dålig prestanda för virvelavfall;
- minskning av det totala antalet fluktuationer.
Trattvirvelflödesmätare: funktionsprincip
I dessa enheter har omvandlarna en mekanism som säkerställer vridning av flödet som överförs genom en del av rörledningen till dess expanderade sida eller genom små cylindriska munstycken. En form i form av en tratt bildas i ett rör, och en axel med en virvelkärna som rör sig runt den roterar runt sin axel. Flödet i den övre delen har ett tryck som pulserar samtidigt med kärnans vinkelförskjutning, samtidigt som det är lika med volymflödet eller linjär hastighet. Ledarvarmtråds-anemometrar eller ett elektromekaniskt element omvandlar hastigheten eller pulsationsfrekvensen för mätkanalerna. Processen består av två faser: först bildas överföringen av volymflödet till frekvensen av den pågående virvelprecessionen, sedan omvandlas frekvensen till en signal.
Oscillerande jetflödesmätare
Gas- eller vätskeflödet passerar genom munstycket i en diffusor med ett tvärsnitt i form av en rektangel. I vissa fall pressas flödet växelvis vid ett visst ögonblick till olika väggar på diffusorn. Den elektrifierande egenskapen hos avslappningsanordningens stråle reducerar trycket i det övre området av bypassröret, medan det i den nedre delen förblir detsamma och en rörelse skapas som överför strålen till den nedre delen av diffusorn. Efter det, i fälgröret, förändras rörelsens karaktär, strålen svänger.
Jeten, som kläms in i det nedre elementet av diffusorn i de hydrauliska returomvandlarna, kommer endast delvis ut genom utloppsröret. I cirklingden övre kanalen avleder strålens andel och när den passerar genom det första munstycket överförs det till det nedre läget i flödet från det andra munstycket. Sedan separeras en del och passerar in i den förbikopplande övre kanalen, svängningsprocessen sker efter överföringen ner, samtidigt som det sker en samtidig tryckförändring på båda sidor av flödet.
Den här typen av omvandlare är mer rationell. På grund av det bildas ett strikt svängningsförlopp och det finns en direkt effekt av oscillationsfrekvensen på flödeshastigheten.
Yokogawas virvelmätare används mest i rörledningar med liten diameter, upp till max 90 mm. I vissa fall används enheter av denna typ som ersättning för partiella givare.
Idag utvecklas kvaliteten på tillverkningen av flödesmätare ständigt och nya funktioner dyker upp, trots att sådana enheter har en ganska lång användningstid. Utvecklare letar efter effektivare designlösningar som skapar tekniska alternativ som är mer effektiva.
