Debitmetrele vortex se bazează pe luarea în considerare a periodicității modificărilor de presiune care se formează în debit după un anumit obstacol în conductă, sau în timpul oscilației și formării de vortex a jetului.
Demnitate
Primele dispozitive de acest tip au apărut în anii 60 ai secolului trecut. Principalul lor inconvenient a fost gama redusă de parametri de măsurare și o eroare semnificativă. Debitmetrul electronic modern vortex a devenit mai perfect, mai eficient și a dobândit multe avantaje, printre care se numără următoarele:
- simplitatea relativă a sistemului de măsurare;
- datele sunt întotdeauna stabile, independent de temperatură și presiunea disponibilă;
- măsurări de în altă precizie;
- măsurarea semnalelor liniare;
- design robust și simplu;
- gamă largă de măsurare;
- elemente statice;
- Funcția de autodiagnosticare disponibilă pe unele modele.
Defecte
VortexDebitmetrul Rosemount este proiectat pentru utilizarea în conducte cu diametre de la 20 mm la 300 mm, deoarece conductele mai mici sunt caracterizate de formarea intermitentă de vortex, iar conductele mai mari sunt dificil de operat. În același timp, nu se poate folosi la un debit scăzut, din cauza complexității măsurării semnalului și a unei scăderi semnificative a presiunii. De asemenea, vibrațiile și tipurile de sunet de pulsație afectează funcționarea dispozitivului. Conducta vibrantă și compresoarele acționează ca interferență. Eliminarea lor este posibila cu ajutorul unui indreptator de jet montat la intrare, sau prin instalarea unui traductor suplimentar cu conexiune opusa si filtre electronice, in caz de diferenta intre semnalele de masura si frecventele de pulsatie.
Clasificare
Există trei opțiuni pentru dispozitive, împărțite după tipul de convertor:
- Un debitmetru vortex în care un corp imobil joacă rolul unui traductor primar. Treptat, în el se formează vârtejuri zburătoare pe ambele părți după ocolirea unui corp imobil, datorită căruia se formează pulsația.
- Mecanisme cu debit rotativ al convertorului primar, care creează o pulsație de presiune datorită adoptării unei forme de pâlnie în porțiunea extinsă a conductei.
- Debitmetre Vortex cu jet ca traductor. În acest caz, pulsația de presiune este asigurată de oscilațiile jetului.
Primele două opțiuni sunt mai potrivite pentru definirea unui debitmetru vortex. Dar având în vedere caracterul schimbător al mișcării fluxului celui de-al treileatip, aparține și el acestei categorii. Cea mai mare similitudine a caracteristicilor procesului este observată în prima și a treia opțiune.
Debitmetru de abur Vortex cu traductor raționalizat
La ocolirea corpului, debitul modifică traiectoria direcției jeturilor, în același timp viteza acestora crește și presiunea scade. Schimbarea inversă are loc după secțiunea mediană a obiectului. Pe spatele său, se formează o presiune scăzută, iar pe față - ridicată. După trecerea corpului, stratul limită se îndepărtează și, sub influența compresiei scăzute, se creează un vortex, precum și atunci când traiectoria se schimbă. Acest lucru este tipic pentru ambii lobi ai unui corp aerodinamic. Formarea alternativă a vârtejurilor se realizează pe ambele părți, deoarece acestea interferează cu formarea reciprocă. Aceasta marchează crearea piesei Karman.
Corpul special de înfășurare are suprafețe de lucru cu autocurățare datorită vârtejurilor, chiar și în medii puternic poluate, acestea sunt întotdeauna curate.
Dimensiunile și rapiditatea curgerii sunt direct proporționale cu periodicitatea apariției vârtejurilor, care corespunde cu viteza la o dimensiune constantă, și ca urmare a debitului volumic. Dacă se formează un vârtej stabil la debite scăzute, atunci debitmetrul va măsura 20 l/min.
Structură raționalizată
Debitmetrul vortex se bazează de obicei pe un element prismatictrapezoidal, triunghiular sau dreptunghiular. Designul primei opțiuni merge spre fluxul de apă. Având în vedere o anumită pierdere de presiune, astfel de elemente formează oscilații cu suficientă regularitate și rezistență. În plus, se remarcă o comoditate specială la conversia semnalelor de ieșire.
Debitmetrul vortex în unele cazuri poate folosi două dispozitive raționalizate pentru a crește semnalele de ieșire, caz în care acestea sunt situate la o distanță stabilită. Pe părțile laterale ale prismelor secunde dreptunghiulare există elemente piezoelectrice ascunse de membrane elastice subțiri, din cauza cărora nu există posibilitatea de expunere la interferențe acustice.
Tipuri de transformări
Există mai multe moduri de a transforma semnalele de ieșire din schimbările de vortex. Cele mai răspândite sunt viteza debitelor din elemente raționalizate și schimbările sistematice ale presiunii. Elementul de detectare este format din unul sau două anemometre cu fir fierbinte de tip conductor. Se folosește un traductor de debit cu ultrasunete, integrator, capacitiv și inductiv. Pentru o funcționare corectă, debitmetrul vortex trebuie să aibă o secțiune liberă și plată de țeavă în fața sa.
Dificultățile de funcționare la conductele cu diametru crescut sunt cauzate de următoarele motive:
- scăderea regularității formării vortexului;
- performanță slabă la eliminarea vârtejului;
- scădere a numărului total de fluctuații.
Pâlniedebitmetre vortex: principiu de funcționare
În aceste dispozitive, convertoarele au un mecanism care asigură răsucirea debitului transmis printr-o porțiune a conductei spre partea sa extinsă sau prin mici duze cilindrice. Într-o țeavă se formează o formă sub formă de pâlnie, iar o axă cu un miez de vortex care se mișcă în jurul ei se rotește în jurul axei sale. Debitul din partea superioară are o presiune care pulsează simultan cu deplasarea unghiulară a miezului, în timp ce este egală cu debitul volumic sau cu viteza liniară. Anemometrele cu fir cald sau un element electromecanic convertesc viteza sau frecvența de pulsație pentru canalele de măsurare. Procesul constă din două faze: mai întâi, se formează transferul debitului volumic la frecvența precesiei vortexului în curs, apoi frecvența este convertită într-un semnal.
Debitmetru cu jet oscilant
Trecând prin duză, fluxul de gaz sau lichid este într-un difuzor cu o secțiune transversală sub formă de dreptunghi. În unele cazuri, fluxul este presat alternativ la un moment dat pe diferiți pereți ai difuzorului. Proprietatea electrizantă a jetului dispozitivului de relaxare reduce presiunea în regiunea superioară a conductei de bypass, în timp ce în partea inferioară rămâne aceeași și se creează o mișcare care transferă jetul în partea inferioară a difuzorului. După aceea, în conducta jantei, natura mișcării se schimbă, jetul oscilează.
Jetul, strâns în elementul inferior al difuzorului din convertoarele hidraulice de retur, iese doar parțial prin conducta de evacuare. În cerccanalul superior deviază proporția jetului și la trecerea prin prima duză, acesta este transferat în poziția inferioară în fluxul de la a doua duză. Apoi o parte este separată și trece în canalul superior de ocolire, procesul de oscilații are loc după transferul în jos, în timp ce există o schimbare simultană a presiunii în ambele părți ale fluxului.
Acest tip de convertor este mai rațional. Datorită acesteia, se formează un curs strict de oscilație și există un efect direct al frecvenței de oscilație asupra debitului.
Contoarele de vortex de la Yokogawa sunt cele mai utilizate în conducte cu un diametru mic, până la maximum 90 mm. În unele cazuri, dispozitivele de acest tip sunt folosite ca înlocuitori pentru traductoarele parțiale.
Astăzi, calitatea debitmetrelor de fabricație evoluează constant și apar noi caracteristici, în ciuda faptului că astfel de dispozitive au o perioadă de utilizare destul de lungă. Dezvoltatorii caută soluții de design mai eficiente, creând opțiuni tehnologice mai eficiente.
