En virvelmätare är en typ av volymetrisk flödesmätare som utnyttjar ett naturligt fenomen som uppstår när en vätska flödar runt ett objekt i en sluttning. Virvelflödesmätare fungerar enligt virvelutsläppsprincipen, där virvlar (eller virvlar) utsöndras växelvis nedströms objektet. Frekvensen för virvelutsläppet är direkt proportionell mot hastigheten på vätskan som flödar genom mätaren.
Vortexflödesmätare är bäst lämpade för flödesmätningar där införandet av rörliga delar utgör problem. De finns i industriell kvalitet, mässing eller helplastkonstruktion. Känsligheten för variationer i processförhållandena är låg och, utan rörliga delar, relativt lågt slitage jämfört med andra typer av flödesmätare.
Vortexflödesmätare design
En virvelflödesmätare är vanligtvis tillverkad av 316 rostfritt stål eller Hastelloy och inkluderar en bluffkropp, en virvelsensorenhet och transmitterelektroniken – även om den senare också kan monteras på distans (Figur 2). De finns vanligtvis i flänsstorlekar från ½ tum till 12 tum. Installationskostnaden för virvelmätare är konkurrenskraftig med öppningsmätare i storlekar under sex tum. Waferkroppsmätare (flänslösa) har den lägsta kostnaden, medan flänsmätare föredras om processvätskan är farlig eller har hög temperatur.
Klippkroppens former (kvadratiska, rektangulära, t-formade, trapetsformade) och dimensioner har experimenterats med för att uppnå önskade egenskaper. Tester har visat att linjäritet, låg Reynoldstalsbegränsning och känslighet för hastighetsprofilförvrängning endast varierar marginellt med klippkroppens form. I storlek måste klippkroppen ha en bredd som är en tillräckligt stor andel av rördiametern för att hela flödet ska delta i avskiljningen. För det andra måste klippkroppen ha utskjutande kanter på uppströmsytan för att fixera flödesseparationslinjerna, oavsett flödeshastighet. För det tredje måste klippkroppens längd i flödesriktningen vara en viss multipel av klippkroppens bredd.
Idag använder majoriteten av virvelmätare piezoelektriska eller kapacitanssensorer för att detektera trycksvängningar runt virvelkroppen. Dessa detektorer reagerar på trycksvängningarna med en lågspänningsutgångssignal som har samma frekvens som oscillationen. Sådana sensorer är modulära, billiga, lätta att byta ut och kan fungera över ett brett temperaturområde – från kryogena vätskor till överhettad ånga. Sensorer kan placeras inuti mätarkroppen eller utanför. Fuktiga sensorer belastas direkt av virveltrycksfluktuationerna och är inneslutna i härdade höljen för att motstå korrosion och erosion.
Externa sensorer, vanligtvis piezoelektriska töjningsgivare, känner av virvelavgivningen indirekt genom kraften som utövas på töjningsstången. Externa sensorer föredras i mycket erosiva/korrosiva applikationer för att minska underhållskostnaderna, medan interna sensorer ger bättre mätområde (bättre flödeskänslighet). De är också mindre känsliga för rörvibrationer. Elektronikhuset är vanligtvis klassat som explosions- och väderbeständigt och innehåller den elektroniska sändarmodulen, termineringsanslutningar och eventuellt en flödesindikator och/eller totalisator.
Vortex flödesmätare, modeller
Smarta vortexmätare ger en digital utsignal som innehåller mer information än bara flödeshastighet. Mikroprocessorn i flödesmätaren kan automatiskt korrigera för otillräckliga raka rörförhållanden, för skillnader mellan borrdiametern och diametern på matningen.
Tillämpningar och begränsningar
Vortexmätare rekommenderas vanligtvis inte för dosering eller andra intermittenta flödestillämpningar. Detta beror på att doseringsstationens inställning för dribbelflödeshastighet kan falla under mätarens minsta Reynoldstalgräns. Ju mindre den totala satsen är, desto större är sannolikt det resulterande felet.
Lågt tryck (låg densitet) gaser producerar inte en tillräckligt stark tryckpuls, särskilt om vätskehastigheterna är låga. Därför är det troligt att mätarens reglerbarhet i sådana tjänster kommer att vara dålig och låga flöden inte kommer att vara mätbara. Å andra sidan, om reducerad reglerbarhet är acceptabel och mätaren är korrekt dimensionerad för normalt flöde, kan virvelflödesmätaren fortfarande övervägas.
Publiceringstid: 21 mars 2024