Vírový průtokoměr je typ objemového průtokoměru, který využívá přirozený jev, ke kterému dochází, když kapalina proudí kolem útesového objektu. Vírové průtokoměry fungují na principu uvolňování vírů, kdy se víry (nebo turbulence) střídavě uvolňují za objektem po proudu. Frekvence uvolňování vírů je přímo úměrná rychlosti kapaliny protékající průtokoměrem.
Vírové průtokoměry jsou nejvhodnější pro měření průtoku, kde zavedení pohyblivých částí představuje problém. Jsou k dispozici v průmyslové kvalitě, mosazi nebo celoplastovém provedení. Citlivost na změny procesních podmínek je nízká a díky absenci pohyblivých částí mají relativně nízké opotřebení ve srovnání s jinými typy průtokoměrů.
Návrh vírového průtokoměru
Vírový průtokoměr je obvykle vyroben z nerezové oceli 316 nebo Hastelloy a obsahuje těleso s obloukem, sestavu vírového senzoru a elektroniku převodníku – ačkoli tu lze montovat i odděleně (obrázek 2). Obvykle jsou k dispozici s přírubovými rozměry od ½ palce do 12 palců. Instalační náklady vírových průtokoměrů jsou konkurenceschopné s cenami clonových průtokoměrů o rozměrech menších než šest palců. Průtokoměry s bezpřírubovým tělesem (bez příruby) mají nejnižší náklady, zatímco přírubové průtokoměry jsou upřednostňovány, pokud je procesní kapalina nebezpečná nebo má vysokou teplotu.
Pro dosažení požadovaných charakteristik byly experimentálně zkoumány tvary a rozměry útesových těles (čtvercové, obdélníkové, ve tvaru T, lichoběžníkové). Testování ukázalo, že linearita, nízké Reynoldsovo číslo a citlivost na zkreslení rychlostního profilu se v závislosti na tvaru útesového tělesa liší jen nepatrně. Velikost útesového tělesa musí mít šířku, která je dostatečně velkým zlomkem průměru potrubí, aby se na oddělování podílel celý tok. Za druhé, útesové těleso musí mít na protiproudé straně vyčnívající hrany, aby se fixovaly linie oddělení proudu bez ohledu na rychlost proudění. Za třetí, délka útesového tělesa ve směru proudění musí být určitým násobkem šířky útesového tělesa.
Většina vírových měřičů dnes používá piezoelektrické nebo kapacitní senzory k detekci oscilací tlaku kolem tělesa víru. Tyto detektory reagují na oscilace tlaku nízkonapěťovým výstupním signálem, který má stejnou frekvenci jako oscilace. Takové senzory jsou modulární, levné, snadno vyměnitelné a mohou pracovat v širokém rozsahu teplot – od kryogenních kapalin až po přehřátou páru. Senzory mohou být umístěny uvnitř tělesa měřiče nebo vně. Smáčené senzory jsou přímo namáhány kolísáním tlaku víru a jsou uzavřeny v tvrzených pouzdrech, aby odolaly účinkům koroze a eroze.
Externí senzory, obvykle piezoelektrické tenzometry, snímají uvolnění víru nepřímo prostřednictvím síly působící na tenzometrickou tyč. Externí senzory jsou upřednostňovány u vysoce erozivních/korozních aplikací, aby se snížily náklady na údržbu, zatímco interní senzory poskytují lepší rozsah (lepší citlivost na průtok). Jsou také méně citlivé na vibrace potrubí. Pouzdro elektroniky je obvykle odolné proti výbuchu a povětrnostním vlivům a obsahuje modul elektronického vysílače, koncové konektory a volitelně indikátor průtoku a/nebo součet.
Styly vírových průtokoměrů
Inteligentní vírové průtokoměry poskytují digitální výstupní signál obsahující více informací než jen průtok. Mikroprocesor v průtokoměru dokáže automaticky korigovat nedostatečně rovné podmínky v potrubí, rozdíly mezi průměrem otvoru a průměrem měřené plochy.
Aplikace a omezení
Vírové průtokoměry se obvykle nedoporučují pro dávkování nebo jiné aplikace s přerušovaným průtokem. Je to proto, že nastavení rychlosti kapkového průtoku dávkovací stanice může klesnout pod minimální limit Reynoldsova čísla průtokoměru. Čím menší je celková dávka, tím významnější je pravděpodobně výsledná chyba.
Nízkotlaké plyny (s nízkou hustotou) nevytvářejí dostatečně silný tlakový impuls, zejména pokud jsou rychlosti kapaliny nízké. Proto je pravděpodobné, že v takových aplikacích bude rozsah měření měřidla špatný a nízké průtoky nebudou měřitelné. Na druhou stranu, pokud je snížený rozsah měření přijatelný a měřič je správně dimenzován pro normální průtok, lze stále zvážit použití vírového průtokoměru.
Čas zveřejnění: 21. března 2024