Ako funguje vírový prietokomer?

Ako funguje Vortexový prietokomer?

Ako dodávateľ Vortex Flowmeters sa ma často pýtajú, ako tieto zariadenia fungujú. Vortexové prietokomery sú populárnou voľbou v mnohých priemyselných odvetviach na meranie prietoku kvapalín, plynov a pary. V tomto blogovom príspevku vysvetlím princíp fungovania vírových prietokomerov, ich výhody a niektoré kľúčové aspekty.

Princíp činnosti vírivých prietokomerov

Činnosť vírového prietokomeru je založená na princípe von Kármánovej vírovej ulice. Keď tekutina (kvapalina, plyn alebo para) preteká okolo blafového telesa (tiež známeho ako shader bar) umiestneného v dráhe toku, vytvára striedavé víry na oboch stranách blafového telesa. Tieto víry sa šíria s frekvenciou, ktorá je priamo úmerná rýchlosti prúdenia tekutiny.

Rozoberme si postup krok za krokom:

1. Fluid Flow a Bluff Body Interakcia: Keď sa tekutina priblíži k blafovému telesu, je nútená rozdeliť sa a obtekať ho. Keď tekutina prechádza telesom blaf, prúd sa oddeľuje od povrchu telesa blaf, čím sa na oboch stranách vytvárajú oblasti s nízkym tlakom.
2. Tvorba vírov: V dôsledku tlakových rozdielov a nestability prúdenia sa na výstupnej strane blafového telesa striedavo vytvárajú víry. Tieto víry sa rozlievajú v pravidelnom vzore a vytvárajú von Kármánovu vírovú ulicu.
3. Detekcia frekvencie víru: Frekvencia, pri ktorej sa víry vrhajú, je detekovaná senzorom umiestneným po prúde od blafového telesa. Týmto snímačom môže byť piezoelektrický kryštál, tenzometer alebo kapacitný snímač. Snímač premieňa mechanické vibrácie spôsobené vírmi na elektrický signál.
4. Výpočet prietoku: Frekvencia elektrického signálu je potom spracovaná elektronikou prietokomeru. Pomocou známeho vzťahu medzi frekvenciou uvoľňovania víru a rýchlosťou prúdenia vypočíta prietokomer rýchlosť prúdenia tekutiny. Vzťah medzi frekvenciou uvoľňovania víru (f), rýchlosťou prúdenia (v) a šírkou telesa blafovania (d) je daný Strouhalovou rovnicou:

[f = St \times \frac{v}{d}]

kde St je Strouhalovo číslo, čo je bezrozmerná konštanta, ktorá závisí od tvaru blafového telesa a Reynoldsovho čísla toku.

Výhody Vortexových prietokomerov

Vortexové prietokomery ponúkajú niekoľko výhod oproti iným typom prietokomerov, vďaka čomu sú obľúbenou voľbou v mnohých aplikáciách:

1. Široká škála aplikácií: Vortexové prietokomery možno použiť na meranie prietoku kvapalín, plynov a pary. Sú vhodné pre rôzne priemyselné odvetvia, vrátane chemického, petrochemického, energetického a potravinárskeho a nápojového priemyslu.
2. Vysoká presnosť: Vortexové prietokomery môžu poskytovať presné merania prietoku v širokom rozsahu prietokov. Zvyčajne majú presnosť ± 1 % až ± 2 % nameranej hodnoty.
3. Pokles nízkeho tlaku: V porovnaní s niektorými inými typmi prietokomerov, ako sú clony a Venturiho meracie prístroje, majú vírivé prietokomery relatívne nízky pokles tlaku. To znamená, že vyžadujú menej energie na prevádzku, čo vedie k úspore nákladov.
4. Žiadne pohyblivé časti: Vortexové prietokomery nemajú žiadne pohyblivé časti, čo znižuje riziko mechanického zlyhania a požiadavky na údržbu. Sú tiež menej náchylné na opotrebovanie, vďaka čomu sú spoľahlivou voľbou pre dlhodobé používanie.
5. Digitálny výstup: Väčšina moderných vírových prietokomerov je vybavená digitálnymi výstupnými rozhraniami, ako je 4-20 mA, Modbus alebo HART. To umožňuje jednoduchú integráciu s inými riadiacimi systémami a zariadeniami na zber údajov.

Kľúčové úvahy pri používaní Vortexových prietokomerov

Zatiaľ čo vírivé prietokomery ponúkajú mnoho výhod, pri ich používaní je potrebné vziať do úvahy niektoré kľúčové faktory:

1. Vlastnosti kvapaliny: Výkon vírivého prietokomeru môže byť ovplyvnený vlastnosťami meranej tekutiny, ako je viskozita, hustota a teplota. Je dôležité vybrať prietokomer, ktorý je vhodný pre špecifické vlastnosti kvapaliny.
2. Požiadavky na inštaláciu: Správna inštalácia je rozhodujúca pre presnú prevádzku vírového prietokomeru. Prietokomer by mal byť inštalovaný v rovnej časti potrubia s dostatočnou dĺžkou priameho potrubia pred a po prúde, aby sa zabezpečil plne rozvinutý profil prietoku.
3. Vibrácie a hluk: Vortexové prietokomery môžu byť citlivé na vibrácie a hluk, čo môže ovplyvniť presnosť meraní. Je dôležité inštalovať prietokomer na mieste, kde nie je vystavený nadmerným vibráciám alebo hluku.
4. Kalibrácia: Rovnako ako všetky prietokomery, aj vírivé prietokomery musia byť pravidelne kalibrované, aby sa zabezpečili presné merania. Frekvencia kalibrácie závisí od aplikácie a požiadaviek na presnosť.

Porovnanie s inými prietokomermi

Na trhu je dostupných niekoľko ďalších typov prietokomerov, z ktorých každý má svoje výhody a nevýhody. Porovnajme vírové prietokomery s dvoma ďalšími populárnymi typmi prietokomerov:Turbínový prietokomeraElektromagnetický prietokomer LDG.

1. Turbínový prietokomer: Turbínové prietokomery merajú prietok detegovaním rotácie turbínového kolesa umiestneného v dráhe prúdenia. Sú vhodné na meranie prietoku čistých kvapalín a plynov. Turbínové prietokomery však majú pohyblivé časti, ktoré môžu podliehať opotrebovaniu a vyžadujú si pravidelnú údržbu. Vortexové prietokomery na druhej strane nemajú žiadne pohyblivé časti, čo znižuje riziko mechanického zlyhania a nároky na údržbu.
2. Elektromagnetický prietokomer LDG: Elektromagnetické prietokomery merajú prietok detekciou napätia vyvolaného pohybom vodivej tekutiny cez magnetické pole. Sú vhodné na meranie prietoku vodivých kvapalín, ako je voda a odpadová voda. Elektromagnetické prietokomery však vyžadujú vodivú kvapalinu a môžu byť ovplyvnené prítomnosťou nevodivých častíc alebo bublín v kvapaline. Vortexové prietokomery možno použiť na meranie prietoku vodivých aj nevodivých tekutín.

Záver

Vortexové prietokomery sú spoľahlivou a presnou voľbou na meranie prietoku kvapalín, plynov a pary. Ich pracovný princíp je založený na princípe von Kármánových vírových ulíc, ktorý umožňuje meranie prietoku bez potreby pohyblivých častí. Vírové prietokomery ponúkajú niekoľko výhod oproti iným typom prietokomerov, vrátane širokého spektra aplikácií, vysokej presnosti, nízkej tlakovej straty a bez pohyblivých častí. Existuje však niekoľko kľúčových aspektov, ktoré je potrebné vziať do úvahy pri ich používaní, ako sú vlastnosti kvapaliny, požiadavky na inštaláciu, vibrácie a hluk a kalibrácia.

Ak hľadáte vysoko kvalitnýVírový prietokomerpre vašu žiadosť nás neváhajte kontaktovať. Náš tím odborníkov vám môže pomôcť vybrať ten správny prietokomer a poskytnúť vám podporu, ktorú potrebujete na zabezpečenie presných a spoľahlivých meraní prietoku.

Referencie

1. Miller, RW (1996). Príručka inžinierstva merania prietoku (3. vydanie). McGraw-Hill.
2. ISO 7145:2005. Meranie prietoku tekutiny v uzavretých potrubiach - Vírové prietokomery vložného typu - Požiadavky na výkon a inštaláciu.