Vortex-Durchflussmesser basieren auf der Berücksichtigung der Periodizität von Druckänderungen, die sich in der Strömung nach einem bestimmten Hindernis in der Rohrleitung oder während der Oszillation und Wirbelbildung des Strahls bilden.
Würde
Die ersten Geräte dieser Art erschienen in den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts. Ihr Hauptnachteil war der kleine Bereich der Messparameter und ein erheblicher Fehler. Der elektronische moderne Wirbeldurchflussmesser ist perfekter und effizienter geworden und hat viele Vorteile erlangt, darunter die folgenden:
- relative Einfachheit des Messsystems;
- Daten sind immer stabil, unabhängig von Temperatur und verfügbarem Druck;
- hochpräzise Messungen;
- Messung linearer Signale;
- robustes und schlichtes Design;
- weiter Messbereich;
- statische Elemente;
- Selbstdiagnosefunktion bei einigen Modellen verfügbar.
Fehler
VortexDer Rosemount-Durchflussmesser ist für den Einsatz in Rohren mit Durchmessern von 20 mm bis 300 mm ausgelegt, da kleinere Rohrleitungen durch intermittierende Wirbelbildung gekennzeichnet sind und größere Rohrleitungen schwierig zu betreiben sind. Gleichzeitig ist es aufgrund der Komplexität der Signalmessung und eines erheblichen Druckabfalls nicht möglich, es bei einer niedrigen Durchflussrate zu verwenden. Außerdem beeinträchtigen Vibrationen und Schallpulsationen den Betrieb des Geräts. Als störend wirken die vibrierende Rohrleitung und Kompressoren. Deren Eliminierung ist mit Hilfe eines am Einlass montierten Strahlgleichrichters oder durch Einbau eines zusätzlichen Messumformers mit Gegenanschluss und elektronischen Filtern bei Differenz zwischen den Messsignalen und Pulsationsfrequenzen möglich.
Klassifizierung
Es gibt drei Optionen für Geräte, unterteilt nach Konvertertyp:
- Ein Vortex-Durchflussmesser, bei dem ein unbeweglicher Körper die Rolle eines primären Wandlers spielt. Allmählich bilden sich darin auf beiden Seiten nach Umgehung eines unbeweglichen Körpers fliegende Wirbel, wodurch eine Pulsation entsteht.
- Mechanismen mit einer rotierenden Strömung des Primärkonverters, die aufgrund der Annahme einer Trichterform im erweiterten Teil der Rohrleitung eine Druckpulsation erzeugen.
- Vortex-Durchflussmesser mit einer Düse als Wandler. Die Druckpulsation wird in diesem Fall durch Strahlschwingungen erzeugt.
Die ersten beiden Möglichkeiten eignen sich eher zur Definition eines Vortex-Durchflussmessers. Aber im Hinblick auf die veränderliche Natur der Bewegung des Flusses des DrittenArt, es gehört auch zu dieser Kategorie. Die größte Ähnlichkeit der Merkmale des Prozesses wird in der ersten und dritten Option festgestellt.
Vortex-Dampfdurchflussmesser mit stromlinienförmigem Messumformer
Bei der Umgehung des Körpers ändert die Strömung die Flugbahn der Strahlrichtung, gleichzeitig nimmt ihre Geschwindigkeit zu und der Druck ab. Die umgekehrte Änderung tritt nach dem Mittelteil des Objekts auf. Auf der Rückseite entsteht ein Unterdruck und auf der Vorderseite ein hoher Druck. Nach dem Durchgang des Körpers bewegt sich die Grenzschicht weg und unter dem Einfluss geringer Kompression entsteht ein Wirbel, ebenso wie wenn sich die Flugbahn ändert. Dies ist typisch für beide Lappen eines stromlinienförmigen Körpers. Auf beiden Seiten erfolgt eine abwechselnde Wirbelbildung, da sie sich gegenseitig stören. Dies markiert die Entstehung des Karman-Tracks.
Spezieller Wickelkörper hat dank Wirbeln selbstreinigende Arbeitsflächen, auch in stark verschmutzter Umgebung sind sie immer sauber.
Dimension und Schnelligkeit der Strömung sind direkt proportional zur Periodizität des Auftretens von Wirbeln, die der Geschwindigkeit bei konstanter Größe und als Folge des Volumenstroms entspricht. Kommt es bei niedrigen Durchflussraten zu einer stabilen Wirbelbildung, misst der Durchflussmesser 20 l/min.
Stromlinienförmiger Körper
Wirbeldurchflussmesser basieren in der Regel auf einem prismatischen Elementtrapezförmig, dreieckig oder rechteckig. Das Design der ersten Option geht in Richtung Wasserfluss. Bei einem gewissen Druckverlust bilden solche Elemente Schwingungen mit ausreichender Regelmäßigkeit und Stärke aus. Außerdem wird auf besonderen Komfort bei der Umwandlung von Ausgangssignalen hingewiesen.
Der Vortex-Durchflussmesser kann in einigen Fällen zwei stromlinienförmige Geräte verwenden, um die Ausgangssignale zu erhöhen, in diesem Fall befinden sie sich in einem festgelegten Abstand. An den Seitenteilen der rechteckigen zweiten Prismen befinden sich piezoelektrische Elemente, die durch elastische dünne Membranen verborgen sind, wodurch keine Möglichkeit besteht, akustischen Störungen ausgesetzt zu werden.
Arten von Transformationen
Es gibt mehrere Möglichkeiten, Ausgangssignale von Vortex-Änderungen umzuwandeln. Am weitesten verbreitet sind die Geschwindigkeit von Strömungen aus stromlinienförmigen Elementen und systematische Druckänderungen. Das Messelement besteht aus Hitzdraht-Anemometern mit einem oder zwei Leitern. Es wird ein Ultraschall-, integrierender, kapazitiver und induktiver Durchflusswandler verwendet. Vor dem Wirbel-Durchflussmesser muss für einen ordnungsgemäßen Betrieb ein freier, ebener Rohrabschnitt vorhanden sein.
Schwierigkeiten beim Betrieb in Rohren mit vergrößertem Durchmesser haben folgende Gründe:
- Abnahme der Regelmäßigkeit der Wirbelbildung;
- schlechte Wirbelablösungsleistung;
- Abnahme der Gesamtzahl der Fluktuationen.
TrichterVortex-Durchflussmesser: Funktionsprinzip
In diesen Geräten verfügen die Konverter über einen Mechanismus, der die Verdrillung der Strömung gewährleistet, die durch einen Teil der Rohrleitung auf ihre erweiterte Seite oder durch kleine zylindrische Düsen übertragen wird. In einem Rohr wird eine Form in Form eines Trichters gebildet, und eine Achse mit einem sich darum bewegenden Wirbelkern dreht sich um ihre Achse. Die Strömung im oberen Teil hat einen Druck, der gleichzeitig mit der Winkelverschiebung des Kerns pulsiert, während er gleich dem Volumenstrom oder der linearen Geschwindigkeit ist. Leiter-Hitzdraht-Anemometer oder ein elektromechanisches Element wandeln die Drehzahl oder Pulsationsfrequenz für die Messkanäle um. Der Vorgang besteht aus zwei Phasen: Zuerst wird der Volumenstrom auf die Frequenz der laufenden Wirbelpräzession gebracht, dann wird die Frequenz in ein Signal umgewandelt.
Schwingstrahl-Durchflussmesser
Durch die Düse gelangt der Gas- oder Flüssigkeitsstrom in einen Diffusor mit rechteckigem Querschnitt. In einigen Fällen wird die Strömung zu einem bestimmten Zeitpunkt abwechselnd an verschiedene Wände des Diffusors gedrückt. Durch die elektrisierende Eigenschaft des Strahls der Entspannungseinrichtung verringert sich der Druck im oberen Bereich des Bypassrohrs, während er im unteren Teil gleich bleibt und eine Bewegung entsteht, die den Strahl auf den unteren Teil des Diffusors überträgt. Danach ändert sich im Felgenrohr die Art der Bewegung, der Strahl oszilliert.
Der Strahl, der im unteren Element des Diffusors in den hydraulischen Rücklaufkonvertern zusammengedrückt wird, tritt nur teilweise durch das Auslassrohr aus. Im Kreisder obere Kanal lenkt den Anteil des Strahls um und beim Durchgang durch die erste Düse wird er in die untere Position in der Strömung von der zweiten Düse übertragen. Dann wird ein Teil abgetrennt und gelangt in den vorbeiführenden oberen Kanal, der Oszillationsvorgang findet nach dem Transfer nach unten statt, während gleichzeitig eine Druckänderung auf beiden Seiten der Strömung stattfindet.
Diese Art von Konverter ist rationaler. Dadurch bildet sich ein straffer Schwingungsverlauf aus und die Schwingungsfrequenz wirkt sich direkt auf die Durchflussmenge aus.
Wirbelzähler von Yokogawa werden am häufigsten in Rohrleitungen mit kleinem Durchmesser bis maximal 90 mm eingesetzt. Teilweise werden Geräte dieser Art als Ersatz für Teilschallköpfe eingesetzt.
Heute entwickelt sich die Qualität der Herstellung von Durchflussmessgeräten ständig weiter und es entstehen neue Funktionen, obwohl solche Geräte eine ziemlich lange Nutzungsdauer haben. Entwickler suchen nach effizienteren Designlösungen und schaffen effektivere technologische Optionen.
