Lưu lượng kế xoáy dựa trên việc tính đến tính chu kỳ của sự thay đổi áp suất được hình thành trong dòng chảy sau một chướng ngại vật nhất định trong đường ống, hoặc trong quá trình dao động và hình thành xoáy của phản lực.
Nhân phẩm
Những thiết bị đầu tiên kiểu này xuất hiện vào những năm 60 của thế kỷ trước. Sự bất tiện chính của họ là phạm vi nhỏ của các thông số đo lường và một sai số đáng kể. Lưu lượng kế xoáy hiện đại điện tử đã trở nên hoàn hảo hơn, hiệu quả hơn và có nhiều ưu điểm, bao gồm những ưu điểm sau:
- tính đơn giản tương đối của hệ thống đo lường;
- dữ liệu luôn ổn định, không phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất sẵn có;
- phép đo chính xác cao;
- đo tín hiệu tuyến tính;
- thiết kế mạnh mẽ và đơn giản;
- dải đo rộng;
- phần tử tĩnh;
- Chức năng tự chẩn đoán có sẵn trên một số kiểu máy.
Flaws
XoáyLưu lượng kế Rosemount được thiết kế để sử dụng trong các đường ống có đường kính từ 20 mm đến 300 mm, vì các đường ống nhỏ hơn có đặc điểm là hình thành xoáy không liên tục và các đường ống lớn hơn khó vận hành. Đồng thời, không thể sử dụng nó ở tốc độ dòng chảy thấp, do sự phức tạp của việc đo tín hiệu và áp suất giảm đáng kể. Ngoài ra, rung động và các loại xung âm thanh ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị. Đường ống rung và máy nén hoạt động như một nhiễu. Có thể loại bỏ chúng với sự trợ giúp của bộ nắn tia gắn ở đầu vào hoặc bằng cách lắp đặt thêm một bộ chuyển đổi có kết nối đối diện và bộ lọc điện tử, trong trường hợp có sự khác biệt giữa tín hiệu đo và tần số xung.
Phân loại
Có ba tùy chọn cho thiết bị, được chia theo loại bộ chuyển đổi:
- Một đồng hồ đo lưu lượng xoáy trong đó một phần thân cố định đóng vai trò của một bộ chuyển đổi chính. Dần dần, các xoáy bay hình thành trong nó ở cả hai phía sau khi vượt qua một vật thể bất động, do đó xung động được hình thành.
- Các cơ chế có dòng quay của bộ chuyển đổi chính, tạo ra xung áp do áp dụng hình phễu trong phần mở rộng của đường ống.
- Lưu lượng kế dạng xoáy với một đầu dò làm đầu dò. Trong trường hợp này, xung áp suất được cung cấp bởi dao động phản lực.
Hai tùy chọn đầu tiên phù hợp hơn với định nghĩa của lưu lượng kế dạng xoáy. Nhưng theo quan điểm của bản chất có thể thay đổi được của sự chuyển động của dòng chảy thứ baloại, nó cũng thuộc thể loại này. Điểm giống nhau lớn nhất về các đặc điểm của quy trình được ghi nhận trong tùy chọn thứ nhất và thứ ba.
Lưu lượng kế hơi nước xoáy với đầu dò được sắp xếp hợp lý
Khi vượt qua cơ thể, dòng chảy sẽ thay đổi quỹ đạo chuyển hướng của các máy bay phản lực, đồng thời tốc độ của chúng tăng lên và áp suất giảm. Sự thay đổi ngược lại xảy ra sau phần giữa của đối tượng. Ở mặt sau của nó, áp suất thấp được hình thành, và ở mặt trước - cao. Sau khi cơ thể đi qua, lớp ranh giới di chuyển ra xa và dưới tác động của lực nén thấp, một dòng xoáy được tạo ra, cũng như khi quỹ đạo thay đổi. Điều này là điển hình cho cả hai thùy của một cơ thể được sắp xếp hợp lý. Sự hình thành luân phiên của các xoáy được thực hiện ở cả hai phía, vì chúng cản trở sự hình thành của nhau. Điều này đánh dấu sự ra đời của đường đua Karman.
Thân bọc đặc biệt có các bề mặt làm việc tự làm sạch nhờ các xoáy, ngay cả trong môi trường ô nhiễm nặng, chúng vẫn luôn sạch sẽ.
Kích thước và tốc độ nhanh của dòng chảy tỷ lệ thuận với chu kỳ xuất hiện của xoáy, tương ứng với tốc độ ở một kích thước không đổi, và là hệ quả của dòng thể tích. Nếu sự hình thành dòng xoáy ổn định xảy ra ở tốc độ dòng chảy thấp, thì đồng hồ đo lưu lượng sẽ đo được 20 l / phút.
Cơ thể cấu trúc tinh gọn
Lưu lượng kế xoáy thường dựa trên phần tử lăng trụhình thang, hình tam giác hoặc hình chữ nhật. Thiết kế của phương án đầu tiên đi theo hướng dòng nước. Với một số mất áp suất, các phần tử như vậy hình thành dao động với đủ độ đều đặn và mạnh mẽ. Ngoài ra, sự tiện lợi đặc biệt được lưu ý khi chuyển đổi tín hiệu đầu ra.
Đồng hồ đo lưu lượng xoáy trong một số trường hợp có thể sử dụng hai thiết bị được sắp xếp hợp lý để tăng tín hiệu đầu ra, trong trường hợp đó, chúng được đặt ở một khoảng cách nhất định. Ở các mặt bên của lăng kính thứ hai hình chữ nhật có các phần tử áp điện được che bởi các màng mỏng đàn hồi, do đó không có khả năng tiếp xúc với giao thoa âm thanh.
Các kiểu biến hình
Có một số cách để biến đổi tín hiệu đầu ra từ các thay đổi xoáy. Phổ biến nhất là tốc độ của dòng chảy từ các phần tử được sắp xếp hợp lý và những thay đổi có hệ thống về áp suất. Phần tử cảm biến bao gồm một hoặc hai máy đo gió loại dây nóng. Một bộ chuyển đổi dòng siêu âm, tích hợp, điện dung và cảm ứng được sử dụng. Để hoạt động tốt, lưu lượng kế xoáy phải có phần ống phẳng, tự do phía trước.
Khó khăn trong vận hành đường ống có đường kính lớn hơn là do các nguyên nhân sau:
- giảm mức độ thường xuyên của sự hình thành xoáy;
- hiệu suất giảm xoáy kém;
- giảm trong tổng số biến động.
Phễulưu lượng kế xoáy: nguyên lý hoạt động
Trong các thiết bị này, bộ chuyển đổi có cơ chế đảm bảo sự xoắn của dòng chảy qua một phần của đường ống sang phía mở rộng của nó hoặc qua các vòi phun hình trụ nhỏ. Một hình dạng phễu được tạo thành trong một đường ống và một trục có lõi xoáy chuyển động xung quanh nó sẽ quay quanh trục của nó. Dòng chảy ở phần trên có áp suất đập đồng thời với độ dịch chuyển góc của lõi, trong khi nó bằng tốc độ dòng thể tích hoặc vận tốc tuyến tính. Máy đo gió dây nóng hoặc một phần tử cơ điện chuyển đổi tốc độ hoặc tần số xung cho các kênh đo. Quá trình này bao gồm hai giai đoạn: đầu tiên, sự chuyển dòng thể tích sang tần số của tuế sai xoáy đang diễn ra được hình thành, sau đó tần số được chuyển đổi thành tín hiệu.
Máy đo lưu lượng tia dao động
Đi qua vòi phun, dòng khí hoặc chất lỏng nằm trong bộ khuếch tán có tiết diện dưới dạng hình chữ nhật. Trong một số trường hợp, dòng chảy được ép luân phiên tại một thời điểm nhất định vào các thành khác nhau của bộ khuếch tán. Đặc tính nhiễm điện của tia phụt của thiết bị thư giãn làm giảm áp suất ở vùng trên của đường ống phụ, trong khi ở phần dưới nó vẫn giữ nguyên và một chuyển động được tạo ra để truyền tia nước đến phần dưới của bộ khuếch tán. Sau đó, trong ống vành, tính chất của chuyển động thay đổi, phản lực dao động.
Máy bay phản lực, được ép trong phần tử dưới của bộ khuếch tán trong bộ chuyển đổi hồi lưu thủy lực, chỉ thoát ra một phần qua đường ống thoát. Trong vòng quanhkênh trên chuyển hướng tỷ lệ của phản lực và khi đi qua vòi thứ nhất, nó được chuyển xuống vị trí thấp hơn trong dòng chảy từ vòi thứ hai. Sau đó, một phần được tách ra và đi vào kênh phía trên bỏ qua, quá trình dao động xảy ra sau khi chuyển xuống, đồng thời có sự thay đổi áp suất đồng thời ở cả hai phía của dòng chảy.
Loại bộ chuyển đổi này hợp lý hơn. Do đó, một quá trình dao động nghiêm ngặt được hình thành và có ảnh hưởng trực tiếp của tần số dao động đến tốc độ dòng chảy.
Máy đo độ xoáy củaYokogawa được sử dụng rộng rãi nhất trong các đường ống có đường kính nhỏ, tối đa là 90 mm. Trong một số trường hợp, các thiết bị loại này được sử dụng để thay thế cho đầu dò một phần.
Ngày nay, chất lượng sản xuất lưu lượng kế không ngừng phát triển và các tính năng mới ngày càng xuất hiện, mặc dù thực tế là các thiết bị đó có thời gian sử dụng khá dài. Các nhà phát triển đang tìm kiếm các giải pháp thiết kế hiệu quả hơn, tạo ra các tùy chọn công nghệ hiệu quả hơn.
