Вихровий витратомір: принцип дії

Відео: Принцип роботи вихрового витратоміра

Вихрові витратоміри ґрунтуються на обліку періодичності зміни тиску, яке формується в потоці після певного перешкоди, наявного в трубопроводі, або в ході коливання і вихреобразования струменя.

переваги

Перші пристрої подібного типу з`явилися в 60-х роках минулого століття. Їх основним незручністю став малий діапазон параметрів вимірювання і значна похибка. Електронний сучасний вихровий витратомір став більш досконалим, ефективним і придбав безліч переваг, до яких варто віднести наступні:

• відносна простота системи вимірювання;
• дані завжди стабільні, що не залежать від температури і наявного тиску;
• вимірювання, що відрізняються високою точністю;
• вимірювальні лінійні сигнали;
• надійна і проста конструкція;
• широкий діапазон вимірювань;
• статичні елементи;
• наявність функції самодіагностики в деяких моделях.

недоліки

Вихровий витратомір Rosemountрассчітан на експлуатацію в трубах з діаметральним розміром від 20 до 300 мм, так як трубопроводи з меншим розміром відрізняються непостійним вихреобразование, а експлуатація при більшому розмірі досить скрутна. При цьому відсутня можливість використання при невеликій швидкості потоку, зважаючи на складність вимірювання сигналу і істотного зниження тиску. Також вібраційні і звукові типи пульсації впливають на роботу пристрою. Як перешкод виступає вібруючий трубопровід і компресори. Їх усунення можливо за допомогою струевипрямітеля, що монтується на вході, або установки додаткового перетворювача із зустрічним підключенням і електронних фільтрів, в разі відмінності вимірювальних сигналів і пульсаційних частот.

Класифікація

Існує три варіанти пристроїв, що розділяються по виду перетворювача:

• Вихровий витратомір, в якому нерухоме тіло грає роль первинного перетворювача. Поступово з обох сторін в ньому формуються злітають вихори після обходу нерухомого тіла, за рахунок яких і формується пульсація.
• Механізми з блоком потоком первинного перетворювача, якими створюється пульсація тиску за рахунок прийняття на лійку форми в розширеній частині трубопроводу.
• Вихрові витратоміри, які мають струмінь в ролі перетворювача. В даному випадку пульсація тиску забезпечується коливаннями струменя.

Перші два варіанти приладів більше підходять під визначення вихрового витратоміра. Але з огляду на мінливого характеру переміщення потоку третього типу, він також відноситься до даної категорії. Найбільша подібність характеристик проходження процесу відзначається у першого і третього варіанту.

Регулятор потоку пара вихровий з обтічним перетворювачем

При поводженні тіла потік змінює траєкторію напрямки струменів, одночасно зростає їх швидкість і знижується тиск. Зворотне зміна відбувається після миделевого перетину об`єкта. На його зворотній частині утворюється низький тиск, а на передній - висока. Після проходження тіла відходить прикордонний пласт, і під впливом низької компресії створюється вихор, а також при зміні траєкторії руху. Це характерно для обох часткою обтічного тіла. Здійснюється почергове формування вихорів з двох сторін, так як вони заважають утворенню один одного. При цьому наголошується створення доріжки Кармана.

Спеціальне тіло обтікання володіє робочими площинами з самостійної очищенням завдяки вихором, навіть за умови сильно забрудненого середовища вони завжди чисті.

Габарити і стрімкість потоку прямо пропорційні періодичності виникнення вихорів, яка відповідає швидкості при незмінному розмірі, і як наслідок об`ємній витраті. Якщо стійке формування вихорів відбувається при низькій витраті речовини, то діапазон вимірів витратоміра складе 20 л / хв.

Обтічне тіло конструкції

Регулятор потоку лічильник вихровий, як правило, заснований на призматичному елементі трапецеидального, трикутного або прямокутного виду. Конструкція першого варіанту йде назустріч водяному потоку. З урахуванням деякої втрати тиску такі елементи формують коливання з достатньою регулярністю і силою. Крім цього, особливу зручність відзначається при перетворенні вихідних сигналів.

Вихровий витратомір в окремих випадках може використовувати два обтічних пристрої для підвищення вихідних сигналів, в цьому випадку вони розташовуються на встановленому відстані. На бічних частинах прямокутних друге призм є п`єзоелементи, приховані еластичними тонкими мембранами, завдяки чому відсутня можливість впливу акустичними перешкодами.

види перетворень

Існує кілька способів перетворення вихідних сигналів з вихрових змін. Найбільшого поширення набули швидкість потоків з обтічного елементів і систематичні зміни тиску. Чутливий елемент полягає в одному або двох Термоанемометр провідникового типу. Використовується ультразвукової, інтегруючий, ємнісний і індуктивний перетворювач потоку. Для правильної роботи вихровий витратомір повинен мати вільну рівну частину труби перед собою.

Складнощі експлуатації в трубах із збільшеним діаметром викликані наступними причинами:

• зниження регулярності вихреобразования;
• низька продуктивність вихреобразования;
• зменшення загальної кількості коливань.

Воронкоподібні вихрові витратоміри: принцип дії

У даних пристроях перетворювачі володіють механізмом, що забезпечує закручування потоку, переданого через частину трубопроводу в його розширену сторону або через циліндричні невеликі насадки. Форма у вигляді воронки утворюється в трубі, а навколо її осі крутиться вісь з переміщається біля неї ядром вихору. Потік у верхній частині має тиск, пульсуюче одночасно з кутовим переміщенням ядра, при цьому воно дорівнює витраті обсягу або лінійної швидкості. Провідникові термоанемометри або електромеханічний елемент перетворять швидкість або частоту пульсацій для вимірювальних каналів. Процес полягає в двох фазах: спочатку формується перенесення об`ємної витрати в частоту здійснюваної прецесії вихору, потім частота перетворюється в сигнал.

Відео: Області застосування датчиків - витратоміри

Регулятор потоку на основі осциллирующей струменя

Переходячи через сопло, газовий або рідинний потік виявляється в дифузорі з перетином у вигляді прямокутника. У деяких випадках потік по черзі притискають в певний момент до різних стінок дифузора. Електризуючий властивість струменя релаксационного пристрою знижує тиск у верхній області обвідної труби, при цьому в нижній частині воно залишається колишнім і створюється рух, що переносить струмінь в нижню частину дифузора. Після в ободной трубі характер руху змінюється, виникає осціллірованіе струменя.

Струмінь, стиснута в нижньому елементі дифузора в перетворювачах гідравлічної поворотній зв`язку, через що виводить патрубок виходить лише частково. У обвідний верхній канал відводиться частка струменя і при проходженні через перше сопло, вона переноситься в нижнє положення в потік з другого сопла. Потім відокремлюється частина і переходить в обвідний верхній канал, процес коливань настає після перекидання вниз, при цьому відбувається одночасна зміна тиску в обох сторін потоку.

Перетворювач такого типу більш раціональний. За рахунок нього формується строгий хід осциляції і присутній прямий вплив частоти коливань на витрату.

Найбільшого поширення вихрові витратоміри Yokogawaпріобрелі в трубопроводах з невеликим діаметром, максимум до 90 мм. У деяких випадках пристрої такого типу використовуються як заміна парціальним перетворювачів.

Сьогодні якість виготовлення витратомірів постійно розвивається і з`являються нові функції, незважаючи на те що такі прилади мають досить тривалим періодом використання. Розробники займаються пошуком більш дієвих проектних рішень, створюють технологічні варіанти, що відрізняються більшою результативністю.