Вихровий витратомір – це тип об'ємного витратоміра, який використовує природне явище, що виникає, коли рідина обтікає об'єкт, що знаходиться на крутому повороті. Вихрові витратоміри працюють за принципом вихору, коли вихри (або вихори) по черзі вихоруються нижче за течією від об'єкта. Частота вихору прямо пропорційна швидкості рідини, що протікає через витратомір.
Вихрові витратоміри найкраще підходять для вимірювання витрати, де наявність рухомих частин створює проблеми. Вони доступні в промисловому виконанні, з латуні або повністю з пластику. Чутливість до змін умов процесу низька, а завдяки відсутності рухомих частин знос відносно низький порівняно з іншими типами витратомірів.
Конструкція вихрового витратоміра
Вихровий витратомір зазвичай виготовляється з нержавіючої сталі 316 або сплаву Хастеллой та включає корпус з обтекачем, вузол вихрового датчика та електроніку передавача, хоча останню також можна встановити дистанційно (рисунок 2). Зазвичай вони доступні з фланцями розміром від ½ дюйма до 12 дюймів. Вартість встановлення вихрових витратомірів є конкурентоспроможною з витратомірами з діафрагмою розміром менше шести дюймів. Безфланцеві витратоміри мають найнижчу вартість, тоді як фланцеві витратоміри кращі, якщо технологічна рідина є небезпечною або має високу температуру.
Для досягнення бажаних характеристик експериментально досліджувалися форми та розміри обриву (квадратна, прямокутна, Т-подібна, трапецієподібна). Випробування показали, що лінійність, низьке обмеження числа Рейнольдса та чутливість до спотворення профілю швидкості змінюються лише незначно залежно від форми обриву. За розміром обрив повинен мати ширину, яка становить достатньо велику частку діаметра труби, щоб весь потік брав участь у відшаруванні. По-друге, обрив повинен мати виступаючі краї на поверхні, що передає потоку, щоб фіксувати лінії відриву потоку, незалежно від швидкості потоку. По-третє, довжина обриву в напрямку потоку повинна бути певною мірою кратною ширині обриву.
Сьогодні більшість вихрових вимірювачів використовують п'єзоелектричні або ємнісні датчики для виявлення коливань тиску навколо обриву. Ці датчики реагують на коливання тиску низьковольтним вихідним сигналом, який має таку ж частоту, як і коливання. Такі датчики є модульними, недорогими, легко замінюються та можуть працювати в широкому діапазоні температур – від кріогенних рідин до перегрітої пари. Датчики можуть бути розташовані всередині корпусу вимірювача або зовні. Змочені датчики безпосередньо піддаються впливу коливань вихрового тиску та поміщені в загартовані корпуси, щоб протистояти впливу корозії та ерозії.
Зовнішні датчики, зазвичай п'єзоелектричні тензодатчики, опосередковано виявляють зсув вихру через силу, що діє на тензодатчиковий стрижень. Зовнішні датчики переважні у високоерозійних/корозійних умовах експлуатації для зниження витрат на обслуговування, тоді як внутрішні датчики забезпечують кращу чутливість до діапазону (кращу чутливість до потоку). Вони також менш чутливі до вібрацій труби. Корпус електроніки зазвичай має вибухо- та атмосферостійкий захист і містить електронний модуль передавача, кінцеві з'єднання та, за бажанням, індикатор витрати та/або суматограма.
Стилі вихрових витратомірів
Розумні вихрові вимірювачі забезпечують цифровий вихідний сигнал, що містить більше інформації, ніж просто швидкість потоку. Мікропроцесор у витратомірі може автоматично коригувати недостатньо прямі умови труби, різницю між діаметром отвору та діаметром витоку.
Застосування та обмеження
Вихрові вимірювачі зазвичай не рекомендуються для дозування або інших застосувань з переривчастим потоком. Це пояснюється тим, що налаштування швидкості крапельного потоку дозуючої станції може опуститися нижче мінімальної межі числа Рейнольдса вимірювача. Чим менша загальна партія, тим більша, ймовірно, буде результуюча похибка.
Гази низького тиску (низької щільності) не створюють достатньо сильного імпульсу тиску, особливо якщо швидкості рідини низькі. Тому ймовірно, що в таких умовах діапазон вимірювання лічильника буде поганим, і низькі витрати не можна буде виміряти. З іншого боку, якщо знижений діапазон є прийнятним, а лічильник правильно підібраний для нормального потоку, вихровий витратомір все ще можна розглядати.
Час публікації: 21 березня 2024 р.