دومترهای گردابی بر اساس در نظر گرفتن تناوب تغییرات فشاری است که در جریان پس از یک مانع خاص در خط لوله یا در طول نوسان و تشکیل گرداب جت ایجاد می شود.
کرامت
اولین دستگاه هایی از این نوع در دهه 60 قرن گذشته ظاهر شدند. ناراحتی اصلی آنها محدوده کوچک پارامترهای اندازه گیری و یک خطای قابل توجه بود. فلومتر ورتکس مدرن الکترونیکی بی نقص تر، کارآمدتر شده و مزایای زیادی به دست آورده است که شامل موارد زیر می شود:
- سادگی نسبی سیستم اندازه گیری؛
- داده ها همیشه پایدار هستند، مستقل از دما و فشار موجود؛
- اندازه گیری با دقت بالا؛
- اندازه گیری سیگنال های خطی؛
- طراحی مستحکم و ساده؛
- گستره اندازه گیری گسترده؛
- عناصر استاتیک؛
- عملکرد خود تشخیصی در برخی از مدل‌ها موجود است.
عیوب
Vortexفلومتر Rosemount برای استفاده در لوله هایی با قطر 20 میلی متر تا 300 میلی متر طراحی شده است، زیرا خطوط لوله کوچکتر با تشکیل گرداب متناوب مشخص می شوند و خطوط لوله بزرگتر کار با آنها دشوار است. در عین حال، به دلیل پیچیدگی اندازه گیری سیگنال و کاهش قابل توجه فشار، امکان استفاده از آن در دبی کم وجود ندارد. همچنین انواع لرزش و صدا بر عملکرد دستگاه تأثیر می گذارد. خط لوله ارتعاشی و کمپرسورها به عنوان تداخل عمل می کنند. حذف آنها با کمک یک جت صاف کننده نصب شده در ورودی یا با نصب یک مبدل اضافی با اتصال مخالف و فیلترهای الکترونیکی در صورت اختلاف بین سیگنال های اندازه گیری و فرکانس های ضربان امکان پذیر است..
طبقه بندی
سه گزینه برای دستگاه ها وجود دارد که بر اساس نوع مبدل تقسیم می شوند:
- جریان سنج گردابی که در آن یک جسم غیر متحرک نقش مبدل اولیه را ایفا می کند. به تدریج پس از دور زدن جسم غیر متحرک، گرداب های پرنده در آن در دو طرف ایجاد می شود که به دلیل آن، ضربان ایجاد می شود.
- مکانیسم‌هایی با جریان چرخشی مبدل اولیه، که به دلیل اتخاذ یک شکل قیف در قسمت منبسط شده خط لوله، یک ضربان فشار ایجاد می‌کند.
- دومترهای گردابی با جت به عنوان مبدل. در این حالت، ضربان فشار توسط نوسانات جت ایجاد می شود.
دو گزینه اول برای تعریف یک فلومتر گردابی مناسب تر هستند. اما با توجه به ماهیت متغیر حرکت جریان سومنوع، آن نیز متعلق به این دسته است. بیشترین شباهت ویژگی های فرآیند در گزینه های اول و سوم ذکر شده است.
جریان سنج بخار گردابی با مبدل کارآمد
هنگام دور زدن بدنه، جریان مسیر جهت جت ها را تغییر می دهد، در عین حال سرعت آنها افزایش می یابد و فشار کاهش می یابد. تغییر معکوس بعد از وسط شی رخ می دهد. در پشت آن، فشار کم تشکیل می شود، و در جلو - زیاد. پس از عبور جسم، لایه مرزی دور می‌شود و تحت تأثیر فشردگی کم، گردابی ایجاد می‌شود و همچنین هنگام تغییر مسیر. این امر برای هر دو لوب بدن صاف معمولی است. تشکیل متناوب گرداب ها در هر دو طرف انجام می شود، زیرا آنها در تشکیل یکدیگر تداخل دارند. این نشان دهنده ایجاد مسیر کارمان است.
بدنه روکش مخصوص به لطف گرداب ها سطوح کار خود تمیز شونده دارند، حتی در محیط های به شدت آلوده، همیشه تمیز هستند.
ابعاد و سرعت جریان مستقیماً با تناوب وقوع گرداب ها که مربوط به سرعت در اندازه ثابت و در نتیجه جریان حجمی است، متناسب است. اگر تشکیل گرداب پایدار در دبی کم اتفاق بیفتد، دبی سنج 20 لیتر در دقیقه اندازه گیری می کند.
بدنه ساختار ساده
جریان سنج گردابی معمولاً بر اساس یک عنصر منشوری استذوزنقه ای، مثلثی یا مستطیلی. طراحی گزینه اول به سمت جریان آب می رود. با توجه به مقداری از دست دادن فشار، چنین عناصری با نظم و قدرت کافی نوساناتی را تشکیل می دهند. علاوه بر این، هنگام تبدیل سیگنال‌های خروجی، راحتی خاصی مشاهده می‌شود.
جریان سنج گردابی در برخی موارد می تواند از دو دستگاه کارآمد برای افزایش سیگنال های خروجی استفاده کند که در این صورت آنها در فاصله تعیین شده قرار می گیرند. در قسمت های جانبی منشور دوم مستطیلی، عناصر پیزوالکتریک پنهان شده توسط غشاهای نازک الاستیک وجود دارد که به دلیل آن امکان قرار گرفتن در معرض تداخل صوتی وجود ندارد.
انواع تبدیل
راه های مختلفی برای تبدیل سیگنال های خروجی از تغییرات گردابی وجود دارد. گسترده ترین سرعت جریان از عناصر ساده و تغییرات سیستماتیک فشار است. عنصر حسگر از یک یا دو بادسنج سیم داغ از نوع هادی تشکیل شده است. یک مبدل جریان اولتراسونیک، یکپارچه، خازنی و القایی استفاده می شود. برای عملکرد صحیح، فلومتر گردابی باید یک قسمت لوله آزاد و صاف در جلوی خود داشته باشد.
مشکلات در عملکرد لوله های با قطر افزایش یافته به دلایل زیر ایجاد می شود:
- کاهش نظم تشکیل گرداب؛
- عملکرد ضعیف ریختن گرداب؛
- کاهش در تعداد کل نوسانات.
قیففلومترهای گردابی: اصل عملکرد
در این دستگاه ها، مبدل ها دارای مکانیزمی هستند که چرخش جریان منتقل شده از طریق بخشی از خط لوله به سمت منبسط شده آن یا از طریق نازل های استوانه ای کوچک را تضمین می کند. شکلی به شکل قیف در یک لوله شکل می گیرد و محوری با هسته گردابی که در اطراف آن حرکت می کند حول محور خود می چرخد. جریان در قسمت بالایی دارای فشاری است که همزمان با جابجایی زاویه ای هسته ضربان دارد، در حالی که برابر با سرعت جریان حجمی یا سرعت خطی است. بادسنج های سیم داغ رسانا یا یک عنصر الکترومکانیکی سرعت یا فرکانس پالس را برای کانال های اندازه گیری تبدیل می کند. این فرآیند از دو مرحله تشکیل شده است: ابتدا، انتقال جریان حجمی به فرکانس تسلیم گرداب در حال انجام شکل می‌گیرد، سپس فرکانس به سیگنال تبدیل می‌شود.
جریان سنج جت نوسانی
با عبور از نازل، جریان گاز یا مایع در یک دیفیوزر با مقطعی به شکل مستطیل است. در برخی موارد، جریان به طور متناوب در یک لحظه خاص به دیواره های مختلف دیفیوزر فشرده می شود. خاصیت برق دهی جت دستگاه ریلکسیشن باعث کاهش فشار در ناحیه بالایی لوله بای پس می شود در حالی که در قسمت پایین به همان صورت باقی می ماند و حرکتی ایجاد می شود که جت را به قسمت پایینی دیفیوزر منتقل می کند. پس از آن، در لوله رینگ، ماهیت حرکت تغییر می کند، جت نوسان می کند.
جت فشرده شده در عنصر پایینی دیفیوزر در مبدل های برگشت هیدرولیک، فقط تا حدی از طریق لوله خروجی خارج می شود. در چرخشکانال فوقانی نسبت جت را منحرف می کند و هنگام عبور از نازل اول، در جریان از نازل دوم به موقعیت پایین تر منتقل می شود. سپس یک قطعه جدا شده و به کانال فوقانی بای پس می رود، فرآیند نوسانات پس از انتقال به پایین رخ می دهد، در حالی که تغییر فشار همزمان در دو طرف جریان وجود دارد.
این نوع مبدل منطقی تر است. با توجه به آن، یک دوره سخت نوسان تشکیل می شود و تأثیر مستقیم فرکانس نوسان بر سرعت جریان دارد.
گردابه مترهای یوکوگاوا بیشترین استفاده را در خطوط لوله با قطر کم، حداکثر تا ۹۰ میلی متر دارند. در برخی موارد، دستگاه هایی از این نوع به عنوان جایگزینی برای مبدل های جزئی استفاده می شود.
امروزه، کیفیت ساخت فلومترها به طور مداوم در حال تغییر است و ویژگی های جدیدی در حال ظهور است، علیرغم این واقعیت که چنین دستگاه هایی دارای دوره استفاده نسبتا طولانی هستند. توسعه‌دهندگان به دنبال راه‌حل‌های طراحی کارآمدتر هستند و گزینه‌های تکنولوژیکی مؤثرتر ایجاد می‌کنند.
