Przepływomierz wirowy to rodzaj przepływomierza objętościowego, który wykorzystuje naturalne zjawisko zachodzące podczas przepływu cieczy wokół nierównego obiektu. Przepływomierze wirowe działają na zasadzie odrywania się wirów, gdzie wiry (lub zawirowania) są naprzemiennie odrywane za obiektem. Częstotliwość odrywania się wirów jest wprost proporcjonalna do prędkości cieczy przepływającej przez przepływomierz.
Przepływomierze wirowe najlepiej nadają się do pomiarów przepływu, w których wprowadzenie ruchomych części stwarza problemy. Dostępne są w wersji przemysłowej, mosiężnej lub całkowicie plastikowej. Czułość na zmiany warunków procesowych jest niska, a brak ruchomych części zapewnia stosunkowo niskie zużycie w porównaniu z innymi typami przepływomierzy.
Projekt przepływomierza wirowego
Przepływomierz wirowy jest zazwyczaj wykonany ze stali nierdzewnej 316 lub Hastelloyu i składa się z korpusu, zespołu czujnika wirowego oraz elektroniki przetwornika – choć ta ostatnia może być również montowana zdalnie (rysunek 2). Przepływomierze wirowe są zazwyczaj dostępne z kołnierzami o średnicy od ½ cala do 12 cali. Koszt instalacji przepływomierzy wirowych jest konkurencyjny w porównaniu z przepływomierzami kryzowymi o średnicach poniżej sześciu cali. Przepływomierze bezkołnierzowe (z korpusem międzykołnierzowym) charakteryzują się najniższym kosztem, natomiast przepływomierze kołnierzowe są preferowane, jeśli ciecz procesowa jest niebezpieczna lub ma wysoką temperaturę.
Przeprowadzono eksperymenty z kształtami i wymiarami brył (kwadratowymi, prostokątnymi, w kształcie litery T, trapezowymi) w celu uzyskania pożądanych właściwości. Testy wykazały, że liniowość, ograniczenie niskiej liczby Reynoldsa i wrażliwość na zniekształcenia profilu prędkości zmieniają się tylko nieznacznie w zależności od kształtu bryły. Szerokość bryły musi być wystarczająco duża, aby cały przepływ mógł uczestniczyć w odpływie. Po drugie, bryła musi mieć wystające krawędzie na powierzchni wlotowej, aby ustalić linie rozdzielenia przepływu, niezależnie od natężenia przepływu. Po trzecie, długość bryły w kierunku przepływu musi być pewną wielokrotnością szerokości bryły.
Obecnie większość mierników wirowych wykorzystuje czujniki piezoelektryczne lub pojemnościowe do wykrywania oscylacji ciśnienia wokół bryły urwiska. Detektory te reagują na oscylacje ciśnienia niskim napięciem sygnału wyjściowego o tej samej częstotliwości co oscylacja. Takie czujniki są modułowe, niedrogie, łatwe w wymianie i mogą pracować w szerokim zakresie temperatur – od cieczy kriogenicznych po przegrzaną parę. Czujniki mogą być umieszczone wewnątrz korpusu miernika lub na zewnątrz. Czujniki zwilżone są bezpośrednio narażone na wahania ciśnienia wirowego i są zamknięte w utwardzonych obudowach, aby zapobiec korozji i erozji.
Czujniki zewnętrzne, zazwyczaj piezoelektryczne tensometry, wykrywają powstawanie wirów pośrednio poprzez siłę wywieraną na belkę generującą. Czujniki zewnętrzne są preferowane w zastosowaniach silnie erozyjnych/korozyjnych, aby obniżyć koszty konserwacji, natomiast czujniki wewnętrzne zapewniają lepszą zakresowość (lepszą czułość przepływu). Są one również mniej wrażliwe na drgania rurociągów. Obudowa elektroniki jest zazwyczaj odporna na wybuch i warunki atmosferyczne i zawiera moduł nadajnika elektronicznego, przyłącza końcowe oraz opcjonalnie wskaźnik przepływu i/lub licznik.
Style przepływomierzy wirowych
Inteligentne przepływomierze wirowe dostarczają cyfrowy sygnał wyjściowy zawierający więcej informacji niż tylko natężenie przepływu. Mikroprocesor w przepływomierzu może automatycznie korygować warunki niewystarczającej długości rury prostej oraz różnice między średnicą otworu a średnicą rury.
Zastosowania i ograniczenia
Przepływomierze wirowe zazwyczaj nie są zalecane do dozowania ani innych zastosowań z przepływem przerywanym. Wynika to z faktu, że nastawa natężenia przepływu w stacji dozującej może spaść poniżej minimalnej wartości liczby Reynoldsa dla przepływomierza. Im mniejsza jest całkowita porcja, tym większy jest prawdopodobieństwo wystąpienia błędu.
Gazy o niskim ciśnieniu (niskiej gęstości) nie wytwarzają wystarczająco silnego impulsu ciśnienia, zwłaszcza przy niskich prędkościach przepływu. Dlatego w takich zastosowaniach prawdopodobieństwo, że zakresowość przepływomierza będzie niska, a niskie przepływy nie będą mierzalne, jest duże. Z drugiej strony, jeśli zmniejszona zakresowość jest akceptowalna, a przepływomierz jest prawidłowo dobrany do normalnego przepływu, można rozważyć zastosowanie przepływomierza wirowego.
Czas publikacji: 21-03-2024