Vortex voolumõõturid põhinevad rõhumuutuste perioodilisuse arvessevõtmisel, mis tekivad voolus pärast teatud takistust torujuhtmes või joa võnkumise ja keerise tekkimise ajal.
Väärikus
Esimesed seda tüüpi seadmed ilmusid eelmise sajandi 60ndatel. Nende peamine ebamugavus oli mõõtmisparameetrite väike valik ja märkimisväärne viga. Elektrooniline kaasaegne keerisvoolumõõtur on muutunud täiuslikumaks, tõhusamaks ja omandanud palju eeliseid, sealhulgas järgmised:
- mõõtmissüsteemi suhteline lihtsus;
- andmed on alati stabiilsed, sõltumata temperatuurist ja olemasolevast rõhust;
- suure täpsusega mõõtmised;
- lineaarsete signaalide mõõtmine;
- jõuline ja lihtne disain;
- lai mõõtepiirkond;
- staatilised elemendid;
- Mõnel mudelil on enesediagnostika funktsioon.
Puudused
VortexRosemounti vooluhulgamõõtur on mõeldud kasutamiseks torudes läbimõõduga 20 mm kuni 300 mm, kuna väiksemaid torujuhtmeid iseloomustab vahelduv keeriste moodustumine ja suuremaid torustikke on raske kasutada. Samal ajal ei ole seda võimalik kasutada väikese voolukiiruse korral signaali mõõtmise keerukuse ja rõhu olulise languse tõttu. Samuti mõjutavad seadme tööd vibratsiooni ja pulsatsiooni helitüübid. Vibreeriv torujuhe ja kompressorid toimivad häiretena. Nende kõrvaldamine on võimalik mõõtesignaalide ja pulsatsioonisageduste erinevuse korral sisselaskeavasse monteeritud jugasirgendaja abil või paigaldades täiendava vastasühendusega anduri ja elektroonilised filtrid.
Klassifikatsioon
Seadmete jaoks on kolm valikut, mis on jagatud muunduri tüübi järgi:
- Pöörisvoolumõõtur, milles liikumatu keha täidab esmase anduri rolli. Järk-järgult tekivad selles pärast liikumatust kehast möödasõitu mõlemale poole lendavad keerised, mille tõttu tekib pulsatsioon.
- Primaarmuunduri pöörleva vooluga mehhanismid, mis tekitavad torujuhtme laiendatud osas lehtri kuju omandamise tõttu rõhu pulsatsiooni.
- Vortex vooluhulgamõõturid, mille muunduriks on joa. Sel juhul annavad rõhu pulsatsiooni joa võnkumised.
Esimesed kaks võimalust sobivad rohkem keerisevoolumõõturi määratlemiseks. Aga arvestades kolmanda voolu liikumise muutlikku olemusttüüpi, kuulub see ka sellesse kategooriasse. Protsessi omaduste suurim sarnasus on märgitud esimeses ja kolmandas valikus.
Vortex auruvoolumõõtur voolujoonelise anduriga
Kehast mööda minnes muudab vool jugade suuna trajektoori, samal ajal suureneb nende kiirus ja rõhk langeb. Vastupidine muutus toimub pärast objekti keskosa. Selle tagaküljel moodustub madal rõhk ja ees - kõrge. Pärast keha läbimist piirkiht eemaldub ja madala kokkusurumise mõjul tekib keeris, samuti trajektoori muutumisel. See on tüüpiline voolujoonelise keha mõlemale labale. Mõlemal pool toimub vahelduv keeriste moodustumine, kuna need segavad üksteise teket. See tähistab Karmani loo loomist.
Spetsiaalse ümbrise korpusel on tänu keeristele isepuhastuvad tööpinnad, isegi väga saastatud keskkonnas on need alati puhtad.
Voolu mõõtmed ja kiirus on otseselt võrdelised keeriste esinemise perioodilisusega, mis vastab kiirusele konstantse suuruse juures ja vooluhulga tagajärjel. Kui madalatel voolukiirustel tekib stabiilne keeris, siis mõõdab vooluhulgamõõtur 20 l/min.
Sujuvjooneline struktuur keha
Pöörisvoolumõõtur põhineb tavaliselt prismaatilisel elemendiltrapetsikujuline, kolmnurkne või ristkülikukujuline. Esimese variandi disain läheb veevoolu suunas. Arvestades mõningast rõhukadu, moodustavad sellised elemendid piisava korrapärasuse ja tugevusega võnkumisi. Lisaks täheldatakse väljundsignaalide teisendamisel erilist mugavust.
Pöörisvoolumõõtur võib mõnel juhul kasutada väljundsignaalide suurendamiseks kahte voolujoonelist seadet, sel juhul asuvad need teatud kaugusel. Ristkülikukujuliste teise prisma külgmistel osadel on elastsete õhukeste membraanidega peidetud piesoelektrilised elemendid, mille tõttu puudub akustiliste häirete võimalus.
Teisenduste tüübid
Vortex-muutustest tulenevate väljundsignaalide teisendamiseks on mitu võimalust. Kõige levinumad on voolujooneliste elementide voolukiirus ja süstemaatilised rõhumuutused. Andurelement koosneb ühest või kahest juhttüüpi kuumjuhtmega anemomeetrist. Kasutatakse ultraheli, integreerivat, mahtuvuslikku ja induktiivset voolumuundurit. Korralikuks tööks peab keerisevoolumõõturi ees olema vaba tasane toruosa.
Suurenenud läbimõõduga torude töötamise raskused on põhjustatud järgmistest põhjustest:
- pööriste moodustumise regulaarsuse vähenemine;
- keerisest vabanemise nõrk jõudlus;
- kõikumiste koguarvu vähenemine.
LeterPöörisvoolumõõturid: tööpõhimõte
Nendes seadmetes on muunduritel mehhanism, mis tagab torujuhtme osa kaudu edastatava voolu keerdumise selle laiendatud küljele või väikeste silindriliste düüside kaudu. Torus moodustub lehtrikujuline kujund ja ümber selle telje pöörleb telg, mille ümber liigub keerissüdamik. Voolu ülemises osas on rõhk, mis pulseerib samaaegselt südamiku nurknihkega, samas kui see on võrdne mahuvoolukiiruse või lineaarkiirusega. Juhtmega kuumajuhtmega anemomeetrid või elektromehaaniline element teisendavad mõõtekanalite kiirust või pulsatsioonisagedust. Protsess koosneb kahest faasist: esiteks moodustub ruumalavoolu ülekanne käimasoleva keerise pretsessiooni sagedusele, seejärel muundatakse sagedus signaaliks.
Võnkuv joa voolumõõtur
Düüsi läbides on gaasi- või vedelikuvool ristkülikukujulise ristlõikega difuusoris. Mõnel juhul surutakse vool teatud hetkel vaheldumisi difuusori erinevatele seintele. Lõõgastusseadme joa elektriseeriv omadus vähendab rõhku möödavoolutoru ülemises piirkonnas, samas kui alumises osas jääb see samaks ja tekib liikumine, mis kannab joa edasi hajuti alumisse ossa. Pärast seda muutub veljetorus liikumise iseloom, joa võngub.
Hüdrauliliste tagasivoolumuundurite difuusori alumises elemendis pigistatud joa väljub väljalasketoru kaudu ainult osaliselt. Ringisülemine kanal suunab joa osakaalu kõrvale ja läbides esimest düüsi, kandub see teisest düüsist tulevas voolus alumisse asendisse. Seejärel eraldatakse osa ja see läheb mööda ülemisse kanalisse, võnkeprotsess toimub pärast allasuunamist, samal ajal kui rõhk muutub samaaegselt mõlemal pool voolu.
Seda tüüpi muundurid on ratsionaalsemad. Tänu sellele moodustub range võnkekursus ja tekib võnkesageduse otsene mõju voolukiirusele.
Yokogawa keerismõõtureid kasutatakse kõige laialdasem alt väikese, kuni 90 mm läbimõõduga torustikes. Mõnel juhul kasutatakse seda tüüpi seadmeid osaandurite asendusena.
Tänapäeval areneb vooluhulgamõõturite valmistamise kvaliteet pidev alt ja lisanduvad uued funktsioonid, hoolimata sellest, et selliste seadmete kasutusaeg on üsna pikk. Arendajad otsivad tõhusamaid disainilahendusi, luues tõhusamaid tehnoloogilisi võimalusi.
