Vortexové prietokomery sú založené na zohľadnení periodicity zmien tlaku, ktoré vznikajú v prúdení po určitej prekážke v potrubí, alebo pri oscilácii a tvorbe víru prúdu.
Dignity
Prvé zariadenia tohto typu sa objavili v 60. rokoch minulého storočia. Ich hlavnou nevýhodou bol malý rozsah parametrov merania a výrazná chyba. Elektronický moderný vírivý prietokomer sa stal dokonalejším, efektívnejším a získal mnoho výhod, medzi ktoré patria:
- relatívna jednoduchosť systému merania;
- údaje sú vždy stabilné, nezávislé od teploty a dostupného tlaku;
- vysoko presné merania;
- meranie lineárnych signálov;
- robustný a jednoduchý dizajn;
- široký rozsah merania;
- statické prvky;
- Funkcia samodiagnostiky je k dispozícii na niektorých modeloch.
Chyby
VortexPrietokomer Rosemount je určený na použitie v potrubiach s priemerom od 20 mm do 300 mm, pretože menšie potrubia sa vyznačujú prerušovanou tvorbou vírov a väčšie potrubia sa ťažko prevádzkujú. Zároveň ho nie je možné použiť pri nízkom prietoku, z dôvodu zložitosti merania signálu a výrazného poklesu tlaku. Tiež vibrácie a zvukové typy pulzácií ovplyvňujú činnosť zariadenia. Vibrujúce potrubie a kompresory pôsobia ako rušenie. Ich eliminácia je možná pomocou prúdového usmerňovača namontovaného na vstupe, alebo inštaláciou prídavného prevodníka s opačným pripojením a elektronickými filtrami v prípade rozdielu medzi meracími signálmi a pulzačnými frekvenciami.
Klasifikácia
Zariadenia majú tri možnosti rozdelené podľa typu prevodníka:
- Vírový prietokomer, v ktorom nehybné teleso zohráva úlohu primárneho prevodníka. Postupne sa v ňom po obídení nepohyblivého telesa tvoria obojstranne lietajúce víry, vďaka ktorým vzniká pulzácia.
- Mechanizmy s rotujúcim prietokom primárneho konvertora, ktoré vytvárajú tlakovú pulzáciu v dôsledku prijatia lievikovitého tvaru v rozšírenej časti potrubia.
- Vortexové prietokomery s tryskou ako prevodníkom. V tomto prípade tlakovú pulzáciu zabezpečujú oscilácie trysiek.
Na definíciu vírového prietokomeru sú vhodnejšie prvé dve možnosti. Ale vzhľadom na premenlivý charakter pohybu toku tretiehotypu, tiež patrí do tejto kategórie. Najväčšia podobnosť charakteristík procesu je zaznamenaná v prvej a tretej možnosti.
Vortexový parný prietokomer s efektívnym prevodníkom
Pri obchádzaní telesa prúdenie mení trajektóriu smeru prúdov, zároveň sa zvyšuje ich rýchlosť a klesá tlak. Opačná zmena nastane po strednej časti objektu. Na zadnej strane sa vytvára nízky tlak a na prednej strane - vysoký. Po prechode telesa sa hraničná vrstva vzďaľuje a vplyvom nízkej kompresie vzniká vír, ako aj pri zmene trajektórie. To je typické pre oba laloky prúdnicového tela. Striedavá tvorba vírov sa uskutočňuje na oboch stranách, pretože interferujú so vzájomným vytváraním. Toto znamená vytvorenie skladby Karman.
Špeciálne obalové telo má samočistiace pracovné plochy vďaka vírom, a to aj v silne znečistenom prostredí, sú vždy čisté.
Rozmery a rýchlosť prúdenia sú priamo úmerné periodicite výskytu vírov, ktorá zodpovedá rýchlosti pri konštantnej veľkosti a ako dôsledok objemového prúdenia. Ak pri nízkych prietokoch dôjde k stabilnej tvorbe víru, prietokomer nameria 20 l/min.
Zjednodušená štruktúra tela
Vírový prietokomer je zvyčajne založený na prizmatickom prvkulichobežníkový, trojuholníkový alebo obdĺžnikový. Konštrukcia prvej možnosti smeruje k toku vody. Pri určitej strate tlaku vytvárajú takéto prvky oscilácie s dostatočnou pravidelnosťou a silou. Okrem toho sa pri konverzii výstupných signálov zaznamenáva špeciálne pohodlie.
Vírový prietokomer môže v niektorých prípadoch použiť dve efektívne zariadenia na zvýšenie výstupných signálov, v takom prípade sú umiestnené v nastavenej vzdialenosti. Na bočných častiach pravouhlých druhých hranolov sú piezoelektrické prvky skryté pružnými tenkými membránami, vďaka čomu nie je možné vystavenie akustickému rušeniu.
Typy transformácií
Existuje niekoľko spôsobov, ako transformovať výstupné signály zo zmien vortexu. Najrozšírenejšie sú rýchlosť tokov z prúdnicových prvkov a systematické zmeny tlaku. Snímací prvok pozostáva z jedného alebo dvoch vodičových anemometrov s horúcim drôtom. Používa sa ultrazvukový, integračný, kapacitný a indukčný prevodník prietoku. Pre správnu funkciu musí mať vírivý prietokomer pred sebou voľnú, plochú časť potrubia.
Ťažkosti pri prevádzke v potrubiach so zväčšeným priemerom sú spôsobené nasledujúcimi dôvodmi:
- pokles pravidelnosti tvorby vírov;
- slabý výkon pri odstraňovaní víru;
- pokles celkového počtu výkyvov.
Zlievikvírové prietokomery: princíp činnosti
V týchto zariadeniach majú prevodníky mechanizmus, ktorý zabezpečuje stáčanie prúdu prenášaného časťou potrubia na jeho rozšírenú stranu alebo cez malé valcové trysky. V potrubí je vytvorený tvar vo forme lievika a os s vírivým jadrom, ktoré sa okolo neho pohybuje, sa otáča okolo svojej osi. Prúdenie v hornej časti má tlak, ktorý pulzuje súčasne s uhlovým posunom jadra, pričom sa rovná objemovému prietoku alebo lineárnej rýchlosti. Vodičové anemometre s horúcim drôtom alebo elektromechanický prvok premieňajú rýchlosť alebo frekvenciu pulzácií pre meracie kanály. Proces pozostáva z dvoch fáz: najprv sa vytvorí prenos objemového toku na frekvenciu prebiehajúcej vírovej precesie, potom sa frekvencia prevedie na signál.
Oscilačný prúdový prietokomer
Prúd plynu alebo kvapaliny prechádza tryskou v difúzore s prierezom v tvare obdĺžnika. V niektorých prípadoch je prúd v určitom okamihu striedavo pritláčaný k rôznym stenám difúzora. Elektrizujúca vlastnosť prúdu relaxačného zariadenia znižuje tlak v hornej oblasti obtokového potrubia, zatiaľ čo v spodnej časti zostáva rovnaký a vzniká pohyb, ktorý prenáša prúd do spodnej časti difúzora. Potom sa v okrajovej rúre zmení charakter pohybu, prúd osciluje.
Prúd vtlačený do spodného prvku difúzora v hydraulických vratných konvertoroch len čiastočne vystupuje cez výstupné potrubie. V krúženíhorný kanál odvádza časť prúdu a pri prechode prvou dýzou sa prenáša do spodnej polohy v prúde z druhej dýzy. Potom sa časť oddelí a prechádza do obtokového horného kanála, po prechode nadol nastáva proces oscilácií, pričom dochádza k súčasnej zmene tlaku na oboch stranách toku.
Tento typ prevodníka je racionálnejší. Vďaka tomu sa vytvára striktný priebeh oscilácií a frekvencia oscilácií má priamy vplyv na prietok.
Vírové merače Yokogawa sa najčastejšie používajú v potrubiach s malým priemerom, maximálne do 90 mm. V niektorých prípadoch sa zariadenia tohto typu používajú ako náhrada za čiastočné prevodníky.
V súčasnosti sa kvalita výroby prietokomerov neustále vyvíja a objavujú sa nové funkcie, a to aj napriek tomu, že takéto zariadenia majú pomerne dlhú dobu používania. Vývojári hľadajú efektívnejšie dizajnové riešenia a vytvárajú technologické možnosti, ktoré sú efektívnejšie.
