Эффект Кармана
Большинство расходомеров использует именно этот эффект. Обтекаемое твердое тело расположено внутри потока, при контакте с ним формируются завихрения, сопряженные с колебаниями давления, изменением плотности и температуры среды. Все эти отклонения фиксируются электронными сенсорами, датчиками, информация преобразуется в сигнал, который и передается на головное устройство.
Конфигурация обтекаемого тела счетчика может быть различной, представлять собой трапецию, квадрат, круг, прямоугольник. Подобная форма необходима для дробления общего потока на струи, каждая из которых будет характеризоваться собственным давлением, за счет чего и формируются вихри.
Содержание статьи
[Скрыть]Преобразователи: классификация
При классификации расходомеров следует учитывать несколько признаков, один из которых – вид преобразователя, элемента, формирующего вихревой поток. Основные решения следующие:
-
Обтекаемое тело. Обтекание дает возможность скорректировать траекторию движения газов или жидкостей, повысить скорость струй, сформировать вихри. Подробное описание принципа действия вихревого расходомера с обтекаемым телом описан выше, он заключается в эффекте Кармана.
-
Элементы, обеспечивающие формирование вихрей в форме воронки. Перед тем, как попасть в широкий сегмент трубы, поток закручивается, из-за чего возникают колебания давления высокой частоты.
-
Элементы, позволяющие создать осциллирующую струю. Как правило, они расположены непосредственно в корпусах вихревых расходомеров. Наиболее простой пример – отверстие определенной формы, создающее пульсирующую струю.
Сенсоры: классификация
Вихревые расходомеры комплектуются различными сенсорами, фиксирующими перепады давления. Наибольшее распространение получили следующие решения:
-
Пьезоэлектрические, фиксирующие изгибающий момент. Более распространенное их название – “крыло”. Этот элемент вихревых расходомеров находится за телом обтекания, контактирует с потоком именно “крылом”, воспринимающим все колебания, создаваемые вихрями. Давление преобразуется в электрические сигнальные импульсы, далее – в цифровую, аналоговую формы для окончательной передачи на головной модуль.
-
Пьезоэлектрические, фиксирующие пульсацию. Пара датчиков вихревых расходомеров, как и в предыдущем случае, улавливает давление, возникающее в процессе вихреобразования.
-
Ультразвуковые. Функционирование таких вихревых расходомеров отличается от предыдущих. Главную роль играет не давление, воспринимаемое чувствительными компонентами, а наложение частоты, возникающей из-за появления вихрей, на частоту основного ультразвукового сигнала. После обтекаемого тела находится излучатель, генерирующий акустическую волну, а напротив него – модуль приема. Интенсивность вихреобразования, плотность потока – все это сказывается на характеристиках ультразвукового сигнала, позволяет устройству сделать правильные выводы относительно текущего расхода среды.
Измеряемые среды
Благодаря универсальности принципа действия вихревого расходомера, это устройство может использоваться на трубопроводах, по которым транспортируются различные вещества, от газообразных до жидких. Чаще всего вихревые расходомеры применяются для измерения следующего:
-
Насыщенный пар. Это очень своеобразная среда, характеризующаяся не просто огромными показателями по температуре и давлению, но и высоким содержанием посторонних веществ, механических частичек, способных привести к повреждению счетчика. Надежность вихревых расходомеров вполне достаточна для долговременного использования на трубопроводах, транспортирующих горячий пар.
-
Природный газ. Точность – основное преимущество, которым характеризуются расходомеры газов. Вдобавок, их поверку можно проводить по беспроливной методике, что исключает необходимость в снятии и временной остановке работы трубопровода.
-
Сжатый воздух. Как и для технического газа, для него характерна большая доля посторонних примесей, например, капель масла, частичек ржавчины, пыли. Корректная работа многих расходомеров в таких условиях возможна только при условии комплектации фильтрами и другими вспомогательными модулями. Расходомеры вихревого принципа исключают такую необходимость, изначально адаптированы ко всем сопутствующим нагрузкам.
Подобная универсальность приводит к востребованности вихревых расходомеров на предприятиях, представляющих различные производственные, хозяйственные отрасли. Нефтепереработка, добыча углеводородного сырья, теплоэнергетика, пищевая промышленность, фармацевтика, жилищно-коммунальное хозяйство – сфер, в которых вихревым расходомерам однозначно найдется применение, множество!
Преимущества
Универсальность – не единственное достоинство таких расходомеров. Обязательно нужно отметить и следующие моменты:
-
Отсутствие подвижных компонентов, что повышает надежность расходомеров даже при условии использования с жидкими и газообразными средами низкого качества, с большим количеством загрязняющих веществ, механических примесей.
-
Высокая точность измерений.
-
Допустимость использования расходомеров на трубопроводах, функционирование которых сопряжено с частыми скачками давления и температуры, способными привести к значительным пневматическим, температурным нагрузкам.
При множестве достоинств, цена вихревых расходомеров остается не слишком высокой, что способствует их еще большему распространению. По характеристикам они вполне сопоставимы даже с более дорогими аналогами.
