Vrtinčni merilnik pretoka je vrsta volumetričnega merilnika pretoka, ki izkorišča naravni pojav, ki se pojavi, ko tekočina teče okoli strmega predmeta. Vrtinčni merilniki pretoka delujejo po principu izločanja vrtincev, kjer se vrtinci (ali vrtinci) izmenično izločajo za predmetom. Frekvenca izločanja vrtincev je neposredno sorazmerna s hitrostjo tekočine, ki teče skozi merilnik.
Vrtinčni merilniki pretoka so najbolj primerni za meritve pretoka, kjer uvedba gibljivih delov predstavlja težave. Na voljo so v industrijski kakovosti, medenini ali v celoti iz plastike. Občutljivost na spremembe v procesnih pogojih je nizka in ker nimajo gibljivih delov, je obraba relativno majhna v primerjavi z drugimi vrstami merilnikov pretoka.
Zasnova merilnika pretoka vrtinčnih elementov
Vrtinčni merilnik pretoka je običajno izdelan iz nerjavečega jekla 316 ali Hastelloyja in vključuje ohišje z zarezo, sklop vrtinčnega senzorja in elektroniko oddajnika – čeprav je slednjo mogoče namestiti tudi oddaljeno (slika 2). Običajno so na voljo v velikostih prirobnic od ½ palca do 12 palcev. Stroški namestitve vrtinčnih merilnikov so konkurenčni stroškim merilnikov z zaslonko v velikostih pod šestimi palci. Merilniki z rezinčnim telesom (brez prirobnice) imajo najnižje stroške, medtem ko so prirobnični merilniki bolj primerni, če je procesna tekočina nevarna ali ima visoko temperaturo.
Oblike in dimenzije telesa blefa (kvadratne, pravokotne, v obliki črke T, trapezoidne) so bile eksperimentalno preizkušene, da bi dosegli želene značilnosti. Testiranje je pokazalo, da se linearnost, nizka omejitev Reynoldsovega števila in občutljivost na popačenje profila hitrosti le malo razlikujejo glede na obliko telesa blefa. Velikost telesa blefa mora biti tako široka, da je dovolj velik del premera cevi, da celoten tok sodeluje pri odcepu. Drugič, telo blefa mora imeti štrleče robove na gorvodni ploskvi, da se fiksirajo linije ločitve toka, ne glede na pretok. Tretjič, dolžina telesa blefa v smeri toka mora biti določen večkratnik širine telesa blefa.
Danes večina vrtinčnih merilnikov uporablja piezoelektrične ali kapacitivne senzorje za zaznavanje nihanja tlaka okoli telesa blefa. Ti detektorji se na nihanje tlaka odzivajo z nizkonapetostnim izhodnim signalom, ki ima enako frekvenco kot nihanje. Takšni senzorji so modularni, poceni, enostavno zamenljivi in lahko delujejo v širokem temperaturnem območju – od kriogenih tekočin do pregrete pare. Senzorji so lahko nameščeni znotraj telesa merilnika ali zunaj njega. Mokri senzorji so neposredno obremenjeni z nihanji vrtinčnega tlaka in so zaprti v utrjenih ohišjih, da prenesejo korozijo in erozijo.
Zunanji senzorji, običajno piezoelektrični merilniki napetosti, zaznavajo odvajanje vrtinca posredno prek sile, ki deluje na odvajalno palico. Zunanji senzorji so prednostni pri zelo erozivnih/korozivnih aplikacijah zaradi zmanjšanja stroškov vzdrževanja, medtem ko notranji senzorji zagotavljajo boljši razpon (boljšo občutljivost na pretok). Prav tako so manj občutljivi na vibracije cevi. Ohišje elektronike je običajno odporno proti eksplozijam in vremenskim vplivom ter vsebuje modul elektronskega oddajnika, priključke in po izbiri indikator pretoka in/ali seštevalnik.
Vrtinčni merilniki pretoka
Pametni vrtinčni merilniki zagotavljajo digitalni izhodni signal, ki vsebuje več informacij kot le pretok. Mikroprocesor v merilniku pretoka lahko samodejno popravi nezadostno ravne pogoje cevi, razlike med premerom izvrtine in premerom pretoka.
Uporaba in omejitve
Vrtinčni merilniki običajno niso priporočljivi za šaržiranje ali druge aplikacije s prekinjenim pretokom. To je zato, ker lahko nastavitev hitrosti kapljanja na šaržni postaji pade pod minimalno mejo Reynoldsovega števila merilnika. Manjša kot je skupna serija, večja je verjetnost nastale napake.
Plini z nizkim tlakom (nizko gostoto) ne povzročajo dovolj močnega tlačnega impulza, zlasti če so hitrosti tekočin nizke. Zato je verjetno, da bo pri takšnih sistemih merilnik razpona slab in majhni pretoki ne bodo merljivi. Po drugi strani pa se lahko vrtinčni merilnik pretoka še vedno upošteva, če je zmanjšan razpon sprejemljiv in je merilnik pravilno dimenzioniran za normalen pretok.
Čas objave: 21. marec 2024