Kas ir Vortex plūsmas mērītājs?

Virpuļplūsmas mērītājs ir tilpuma plūsmas mērītāja veids, kas izmanto dabas parādību, kas rodas, šķidrumam plūstot ap stāvu objektu. Virpuļplūsmas mērītāji darbojas pēc virpuļplūsmas izkliedes principa, kur virpuļi (jeb atplūdes) tiek izkliedēti pārmaiņus lejpus objekta. Virpuļplūsmas izkliedes biežums ir tieši proporcionāls caur mērītāju plūstošā šķidruma ātrumam.

Vorteksa plūsmas mērītāji ir vispiemērotākie plūsmas mērījumiem, kuros rodas problēmas ar kustīgu daļu ieviešanu. Tie ir pieejami rūpnieciskas kvalitātes, misiņa vai pilnībā plastmasas konstrukcijā. Jutība pret procesa apstākļu izmaiņām ir zema, un, tā kā nav kustīgu daļu, nodilums ir relatīvi zems salīdzinājumā ar cita veida plūsmas mērītājiem.

Vortex plūsmas mērītāja dizains

Virpuļplūsmas mērītājs parasti ir izgatavots no 316 nerūsējošā tērauda vai Hastelloy un ietver plakanu korpusu, virpuļsensora bloku un raidītāja elektroniku, lai gan pēdējo var uzstādīt arī attālināti (2. attēls). Tie parasti ir pieejami ar atloka izmēriem no ½ collām līdz 12 collām. Virpuļmērītāju uzstādīšanas izmaksas ir konkurētspējīgas ar atveres mērītājiem, kuru izmērs ir mazāks par sešām collām. Vafelveida korpusa skaitītājiem (bez atloka) ir viszemākās izmaksas, savukārt atloka skaitītāji ir vēlamāki, ja procesa šķidrums ir bīstams vai tā temperatūra ir augsta.

Ir eksperimentēti ar klints ķermeņu formām (kvadrātveida, taisnstūrveida, T-veida, trapecveida) un izmēriem, lai sasniegtu vēlamās īpašības. Testēšana ir parādījusi, ka linearitāte, zems Reinoldsa skaitļa ierobežojums un jutība pret ātruma profila deformācijām atšķiras tikai nedaudz atkarībā no klints ķermeņa formas. Pēc izmēra klints ķermeņa platumam jābūt pietiekami lielai daļai no caurules diametra, lai visa plūsma piedalītos atdalīšanā. Otrkārt, klints ķermeņa augšpusē jābūt izvirzītām malām, lai fiksētu plūsmas atdalīšanās līnijas neatkarīgi no plūsmas ātruma. Treškārt, klints ķermeņa garumam plūsmas virzienā jābūt noteiktam klints ķermeņa platuma daudzkārtnim.

Mūsdienās lielākā daļa virpuļskaitītāju izmanto pjezoelektriskus vai kapacitatīva tipa sensorus, lai noteiktu spiediena svārstības ap stagnācijas korpusu. Šie detektori reaģē uz spiediena svārstībām ar zemsprieguma izejas signālu, kura frekvence ir tāda pati kā svārstībām. Šādi sensori ir modulāri, lēti, viegli nomaināmi un var darboties plašā temperatūras diapazonā — no kriogēniem šķidrumiem līdz pārkarsētam tvaikam. Sensorus var novietot skaitītāja korpusa iekšpusē vai ārpusē. Samitrinātos sensorus tieši ietekmē virpuļspiediena svārstības, un tie ir ievietoti rūdītos korpusos, lai izturētu korozijas un erozijas ietekmi.

Ārējie sensori, parasti pjezoelektriskie tenzometriskie sensori, uztver virpuļa atdalīšanos netieši, izmantojot spēku, kas iedarbojas uz tenzometra stieni. Ārējie sensori ir vēlamāki lietojumos ar augstu eroziju/koroziju, lai samazinātu apkopes izmaksas, savukārt iekšējie sensori nodrošina labāku diapazona diapazonu (labāku plūsmas jutību). Tie ir arī mazāk jutīgi pret cauruļu vibrācijām. Elektronikas korpuss parasti ir novērtēts kā sprādziendrošs un laikapstākļu izturīgs, un tajā ir elektroniskais raidītāja modulis, savienojuma savienojumi un pēc izvēles plūsmas ātruma indikators un/vai totalizators.

Vortex plūsmas mērītāja stili

Viedie virpuļmetri nodrošina digitālu izejas signālu, kas satur vairāk informācijas nekā tikai plūsmas ātrumu. Plūsmas mērītāja mikroprocesors var automātiski koriģēt nepietiekami taisnas caurules apstākļus, atšķirības starp urbuma diametru un materiāla diametru.

Lietojumi un ierobežojumi

Vorteksa skaitītājus parasti neiesaka izmantot partiju aprēķināšanai vai citiem periodiskas plūsmas pielietojumiem. Tas ir tāpēc, ka dozēšanas stacijas pilēšanas plūsmas ātruma iestatījums var būt zem skaitītāja minimālā Reinoldsa skaitļa robežas. Jo mazāka ir kopējā partija, jo lielāka, visticamāk, būs iegūtā kļūda.

Zema spiediena (zema blīvuma) gāzes nerada pietiekami spēcīgu spiediena impulsu, īpaši, ja šķidruma ātrums ir mazs. Tāpēc šādos gadījumos skaitītāja diapazona diapazons, visticamāk, būs slikts un mazas plūsmas nebūs izmērāmas. No otras puses, ja samazināta diapazona diapazons ir pieņemams un skaitītājs ir pareizi izmērīts normālai plūsmai, virpuļplūsmas mērītāju joprojām var apsvērt.