Ένας μετρητής στροβίλου είναι ένας τύπος ογκομετρικού μετρητή ροής που χρησιμοποιεί ένα φυσικό φαινόμενο που συμβαίνει όταν ένα υγρό ρέει γύρω από ένα αντικείμενο απόκρημνο βράχο. Οι μετρητές ροής στροβίλου λειτουργούν με βάση την αρχή της απόρριψης στροβίλου, όπου οι στρόβιλοι (ή οι δίνες) αποβάλλονται εναλλάξ κατάντη του αντικειμένου. Η συχνότητα της απόρριψης στροβίλου είναι άμεσα ανάλογη με την ταχύτητα του υγρού που ρέει μέσω του μετρητή.
Οι μετρητές ροής Vortex είναι οι πλέον κατάλληλοι για μετρήσεις ροής όπου η εισαγωγή κινούμενων μερών παρουσιάζει προβλήματα. Διατίθενται σε βιομηχανική, ορειχάλκινη ή εξ ολοκλήρου πλαστική κατασκευή. Η ευαισθησία στις διακυμάνσεις των συνθηκών διεργασίας είναι χαμηλή και, χωρίς κινούμενα μέρη, σχετικά χαμηλή φθορά σε σύγκριση με άλλους τύπους μετρητών ροής.
Σχεδιασμός μετρητή ροής Vortex
Ένας μετρητής ροής στροβίλου είναι συνήθως κατασκευασμένος από ανοξείδωτο χάλυβα 316 ή Hastelloy και περιλαμβάνει ένα σώμα από κυλινδρικό σχήμα, ένα συγκρότημα αισθητήρα στροβίλου και τα ηλεκτρονικά του πομπού - αν και τα τελευταία μπορούν επίσης να τοποθετηθούν εξ αποστάσεως (Σχήμα 2). Συνήθως διατίθενται σε μεγέθη φλάντζας από ½ ίντσα έως 12 ίντσες. Το κόστος εγκατάστασης των μετρητών στροβίλου είναι ανταγωνιστικό με αυτό των μετρητών με στόμιο σε μεγέθη κάτω των έξι ιντσών. Οι μετρητές με σώμα πλακιδίων (χωρίς φλάντζα) έχουν το χαμηλότερο κόστος, ενώ οι μετρητές με φλάντζα προτιμώνται εάν το υγρό διεργασίας είναι επικίνδυνο ή βρίσκεται σε υψηλή θερμοκρασία.
Έχουν πειραματιστεί με σχήματα σώματος από γκρεμό (τετράγωνο, ορθογώνιο, σχήμα Τ, τραπεζοειδές) και διαστάσεις για την επίτευξη των επιθυμητών χαρακτηριστικών. Οι δοκιμές έχουν δείξει ότι η γραμμικότητα, ο χαμηλός περιορισμός του αριθμού Reynolds και η ευαισθησία στην παραμόρφωση του προφίλ ταχύτητας ποικίλλουν ελάχιστα ανάλογα με το σχήμα του σώματος από γκρεμό. Σε μέγεθος, το σώμα από γκρεμό πρέπει να έχει πλάτος που να είναι αρκετά μεγάλο κλάσμα της διαμέτρου του σωλήνα ώστε ολόκληρη η ροή να συμμετέχει στην απόρριψη. Δεύτερον, το σώμα από γκρεμό πρέπει να έχει προεξέχουσες άκρες στην ανάντη όψη για να σταθεροποιούν τις γραμμές διαχωρισμού της ροής, ανεξάρτητα από τον ρυθμό ροής. Τρίτον, το μήκος του σώματος από γκρεμό προς την κατεύθυνση της ροής πρέπει να είναι ένα ορισμένο πολλαπλάσιο του πλάτους του σώματος από γκρεμό.
Σήμερα, η πλειονότητα των μετρητών στροβίλου χρησιμοποιούν πιεζοηλεκτρικούς ή χωρητικούς αισθητήρες για την ανίχνευση της ταλάντωσης πίεσης γύρω από το σώμα του γκρεμού. Αυτοί οι ανιχνευτές ανταποκρίνονται στην ταλάντωση πίεσης με ένα σήμα εξόδου χαμηλής τάσης που έχει την ίδια συχνότητα με την ταλάντωση. Τέτοιοι αισθητήρες είναι αρθρωτοί, φθηνοί, αντικαθίστανται εύκολα και μπορούν να λειτουργούν σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών - από κρυογονικά υγρά έως υπερθερμασμένο ατμό. Οι αισθητήρες μπορούν να βρίσκονται μέσα στο σώμα του μετρητή ή έξω. Οι διαβρεγμένοι αισθητήρες καταπονούνται άμεσα από τις διακυμάνσεις της πίεσης του στροβίλου και περικλείονται σε σκληρυμένες θήκες για να αντέχουν στη διάβρωση και τις επιπτώσεις της διάβρωσης.
Οι εξωτερικοί αισθητήρες, συνήθως πιεζοηλεκτρικοί μετρητές τάσης, ανιχνεύουν την αποβολή στροβίλου έμμεσα μέσω της δύναμης που ασκείται στη ράβδο αποκοπής. Οι εξωτερικοί αισθητήρες προτιμώνται σε εφαρμογές με υψηλή διαβρωτικότητα/διάβρωση για τη μείωση του κόστους συντήρησης, ενώ οι εσωτερικοί αισθητήρες παρέχουν καλύτερη εμβέλεια (καλύτερη ευαισθησία ροής). Είναι επίσης λιγότερο ευαίσθητοι στις δονήσεις των σωλήνων. Το περίβλημα των ηλεκτρονικών είναι συνήθως βαθμολογημένο ως ανθεκτικό σε εκρήξεις και καιρικές συνθήκες και περιέχει τη μονάδα ηλεκτρονικού πομπού, συνδέσεις τερματισμού και προαιρετικά έναν δείκτη ρυθμού ροής ή/και αθροιστή.
Στυλ μετρητών ροής Vortex
Οι έξυπνοι μετρητές στροβίλου παρέχουν ένα ψηφιακό σήμα εξόδου που περιέχει περισσότερες πληροφορίες από τον απλό ρυθμό ροής. Ο μικροεπεξεργαστής στο ροόμετρο μπορεί να διορθώσει αυτόματα τις ανεπαρκείς συνθήκες ευθύγραμμου σωλήνα, τις διαφορές μεταξύ της διαμέτρου της οπής και της διαμέτρου του σωλήνα.
Εφαρμογές και Περιορισμοί
Οι μετρητές στροβίλου δεν συνιστώνται συνήθως για εφαρμογές παρτίδας ή άλλες εφαρμογές διαλείπουσας ροής. Αυτό συμβαίνει επειδή η ρύθμιση του ρυθμού ροής σταγόνας του σταθμού παρτίδας μπορεί να πέσει κάτω από το ελάχιστο όριο αριθμού Reynolds του μετρητή. Όσο μικρότερη είναι η συνολική παρτίδα, τόσο πιο σημαντικό είναι το σφάλμα που προκύπτει.
Τα αέρια χαμηλής πίεσης (χαμηλής πυκνότητας) δεν παράγουν αρκετά ισχυρό παλμό πίεσης, ειδικά εάν οι ταχύτητες του ρευστού είναι χαμηλές. Επομένως, είναι πιθανό σε τέτοιες υπηρεσίες η δυνατότητα εμβέλειας του μετρητή να είναι χαμηλή και οι χαμηλές ροές να μην είναι μετρήσιμες. Από την άλλη πλευρά, εάν η μειωμένη δυνατότητα εμβέλειας είναι αποδεκτή και ο μετρητής έχει το σωστό μέγεθος για κανονική ροή, μπορεί να ληφθεί υπόψη και το ροόμετρο στροβίλου.
Ώρα δημοσίευσης: 21 Μαρτίου 2024