Vortex-flowmeters zijn gebaseerd op het in aanmerking nemen van de periodiciteit van drukveranderingen die in de stroming worden gevormd na een bepaald obstakel in de pijpleiding, of tijdens de oscillatie en vortexvorming van de straal.
Waardigheid
De eerste apparaten van dit type verschenen in de jaren 60 van de vorige eeuw. Hun grootste ongemak was het kleine bereik van meetparameters en een significante fout. Elektronische moderne vortex-flowmeter is perfecter en efficiënter geworden en heeft vele voordelen gekregen, waaronder de volgende:
- relatieve eenvoud van het meetsysteem;
- gegevens zijn altijd stabiel, onafhankelijk van temperatuur en beschikbare druk;
- hoge precisie metingen;
- meten van lineaire signalen;
- robuust en eenvoudig ontwerp;
- breed meetbereik;
- statische elementen;
- Zelfdiagnosefunctie beschikbaar op sommige modellen.
Flaws
VortexDe Rosemount-flowmeter is ontworpen voor gebruik in leidingen met een diameter van 20 mm tot 300 mm, aangezien kleinere leidingen worden gekenmerkt door intermitterende vortexvorming en grotere leidingen moeilijk te bedienen zijn. Tegelijkertijd is het niet mogelijk om het bij een laag debiet te gebruiken, vanwege de complexiteit van het meten van het signaal en een aanzienlijke drukverlaging. Ook trillingen en geluidstypes van pulsatie beïnvloeden de werking van het apparaat. De trillende pijpleiding en compressoren werken als interferentie. De eliminatie ervan is mogelijk met behulp van een straalrichter die bij de inlaat is gemonteerd, of door een extra transducer met tegenovergestelde aansluiting en elektronische filters te installeren, in geval van verschil tussen de meetsignalen en pulsatiefrequenties.
Classificatie
Er zijn drie opties voor apparaten, onderverdeeld naar type converter:
- Een vortex-flowmeter waarin een onbeweeglijk lichaam de rol van primaire transducer speelt. Geleidelijk vormen zich er aan beide kanten vliegende draaikolken in na het omzeilen van een onbeweeglijk lichaam, waardoor pulsatie wordt gevormd.
- Mechanismen met een roterende stroom van de primaire omvormer, die een drukpulsatie creëren door het aannemen van een trechtervorm in het uitgezette deel van de pijpleiding.
- Vortex flowmeters met een jet als transducer. In dit geval wordt de drukpulsatie geleverd door straaloscillaties.
De eerste twee opties zijn meer geschikt voor de definitie van een vortex-flowmeter. Maar gezien de veranderlijke aard van de beweging van de stroom van de derdetype, het behoort ook tot deze categorie. De grootste overeenkomst van de kenmerken van het proces wordt opgemerkt in de eerste en derde optie.
Vortex stoomflowmeter met gestroomlijnde transducer
Bij het omzeilen van het lichaam verandert de stroom het traject van de richting van de jets, terwijl hun snelheid toeneemt en de druk afneemt. De omgekeerde verandering vindt plaats na de buik van het object. Op zijn rug wordt lage druk gevormd en aan de voorkant - hoog. Na de passage van het lichaam beweegt de grenslaag weg en onder invloed van lage compressie wordt een vortex gecreëerd, evenals wanneer het traject verandert. Dit is typerend voor beide lobben van een gestroomlijnd lichaam. Alternatieve vorming van wervelingen wordt aan beide zijden uitgevoerd, omdat ze de vorming van elkaar verstoren. Dit markeert de creatie van het Karman-spoor.
Speciale wikkelbehuizing heeft zelfreinigende werkoppervlakken dankzij wervelingen, zelfs in zwaar vervuilde omgevingen zijn ze altijd schoon.
Afmetingen en snelheid van de stroming zijn recht evenredig met de periodiciteit van het optreden van wervelingen, die overeenkomt met de snelheid bij een constante grootte, en als gevolg van de volumestroom. Als stabiele vortexvorming optreedt bij lage stroomsnelheden, dan meet de stroommeter 20 l/min.
Gestroomlijnde structuurlichaam
De vortex-flowmeter is meestal gebaseerd op een prismatisch elementtrapeziumvormig, driehoekig of rechthoekig. Het ontwerp van de eerste optie gaat richting de waterstroom. Bij enig drukverlies vormen dergelijke elementen oscillaties met voldoende regelmaat en kracht. Bovendien wordt bijzonder gemak opgemerkt bij het converteren van uitgangssignalen.
De vortex-flowmeter kan in sommige gevallen twee gestroomlijnde apparaten gebruiken om de uitgangssignalen te verhogen, in welk geval ze zich op een ingestelde afstand bevinden. Op de zijdelen van de rechthoekige tweede prisma's bevinden zich piëzo-elektrische elementen verborgen door elastische dunne membranen, waardoor er geen mogelijkheid is tot blootstelling aan akoestische interferentie.
Soorten transformaties
Er zijn verschillende manieren om uitgangssignalen van vortexveranderingen te transformeren. De meest voorkomende zijn de stroomsnelheid van gestroomlijnde elementen en systematische drukveranderingen. Het sensorelement bestaat uit een of twee geleidertype hetedraadanemometers. Er wordt gebruik gemaakt van een ultrasone, integrerende, capacitieve en inductieve flowtransducer. Voor een goede werking moet de vortex-flowmeter een vrij, vlak buisgedeelte ervoor hebben.
Problemen bij het gebruik van leidingen met een grotere diameter worden veroorzaakt door de volgende redenen:
- afname in regelmaat van vortexvorming;
- slechte prestaties bij het afstoten van vortex;
- afname van het totale aantal schommelingen.
Trechtervortex-flowmeters: werkingsprincipe
In deze apparaten hebben de converters een mechanisme dat zorgt voor het draaien van de stroom die door een deel van de pijpleiding naar de uitgezette kant of door kleine cilindrische mondstukken wordt overgebracht. Een vorm in de vorm van een trechter wordt gevormd in een pijp, en een as met een vortexkern die eromheen beweegt, roteert om zijn as. De stroom in het bovenste deel heeft een druk die gelijktijdig pulseert met de hoekverplaatsing van de kern, terwijl deze gelijk is aan de volumestroom of lineaire snelheid. Warmtedraad-anemometers met geleiders of een elektromechanisch element zetten de snelheid of pulsatiefrequentie voor de meetkanalen om. Het proces bestaat uit twee fasen: eerst wordt de overdracht van de volumestroom naar de frequentie van de lopende vortex-precessie gevormd, vervolgens wordt de frequentie omgezet in een signaal.
Oscillerende jetflowmeter
De gas- of vloeistofstroom die door het mondstuk gaat, bevindt zich in een diffusor met een dwarsdoorsnede in de vorm van een rechthoek. In sommige gevallen wordt de stroom afwisselend op een bepaald moment tegen verschillende wanden van het rooster gedrukt. De elektriserende eigenschap van de straal van de relaxatie-inrichting vermindert de druk in het bovenste gedeelte van de omloopleiding, terwijl deze in het onderste deel hetzelfde blijft en een beweging wordt gecreëerd die de straal overbrengt naar het onderste deel van de diffusor. Daarna, in de velgbuis, verandert de aard van de beweging, de straal oscilleert.
De straal, geperst in het onderste element van de diffusor in de hydraulische retouromvormers, komt slechts gedeeltelijk naar buiten via de uitlaatpijp. in cirkelshet bovenste kanaal leidt het aandeel van de straal om en wanneer het door het eerste mondstuk gaat, wordt het overgebracht naar de onderste positie in de stroom van het tweede mondstuk. Vervolgens wordt een deel gescheiden en gaat het over in het omlopende bovenste kanaal, het proces van oscillaties vindt plaats na de overdracht naar beneden, terwijl er een gelijktijdige verandering in druk is aan beide zijden van de stroom.
Dit type converter is rationeler. Hierdoor wordt een strikt oscillatieverloop gevormd en is er een direct effect van de oscillatiefrequentie op het debiet.
Yokogawa's vortexmeters worden het meest gebruikt in pijpleidingen met een kleine diameter, tot maximaal 90 mm. In sommige gevallen worden apparaten van dit type gebruikt als vervanging voor gedeeltelijke transducers.
Tegenwoordig evolueert de kwaliteit van de productie van flowmeters voortdurend en komen er nieuwe functies bij, ondanks het feit dat dergelijke apparaten een vrij lange gebruiksperiode hebben. Ontwikkelaars zijn op zoek naar efficiëntere ontwerpoplossingen en creëren technologische opties die effectiever zijn.
