מדדי זרימת מערבולת מבוססים על התחשבות במחזוריות של שינויי לחץ הנוצרים בזרימה לאחר מכשול מסוים בצנרת, או במהלך התנודה ויצירת מערבולת של הסילון.
Dignity
המכשירים הראשונים מסוג זה הופיעו בשנות ה-60 של המאה הקודמת. אי הנוחות העיקרית שלהם הייתה טווח קטן של פרמטרי מדידה ושגיאה משמעותית. מד זרימת מערבולת מודרני אלקטרוני הפך למושלם יותר, יעיל יותר ורכש יתרונות רבים, הכוללים את הדברים הבאים:
- פשטות יחסית של מערכת המדידה;
- הנתונים תמיד יציבים, ללא תלות בטמפרטורה ובלחץ זמין;
- מדידות דיוק גבוהות;
- מדידת אותות ליניאריים;
- עיצוב חזק ופשוט;
- טווח מדידה רחב;
- אלמנטים סטטיים;
- פונקציית אבחון עצמי זמינה בחלק מהדגמים.
פגמים
וורטקסמד הזרימה של Rosemount מיועד לשימוש בצינורות בקטרים של 20 מ"מ עד 300 מ"מ, שכן צינורות קטנים יותר מאופיינים בהיווצרות מערבולת לסירוגין, וצינורות גדולים יותר קשים לתפעול. יחד עם זאת, לא ניתן להשתמש בו בקצב זרימה נמוך, בשל מורכבות מדידת האות וירידה משמעותית בלחץ. כמו כן, סוגי רטט וקול של פעימות משפיעים על פעולת המכשיר. הצינור הרוטט והמדחסים פועלים כהפרעה. חיסולם אפשרי בעזרת מיישר סילון המותקן בכניסה, או על ידי התקנת מתמר נוסף עם חיבור הפוך ומסננים אלקטרוניים, במקרה של הבדל בין אותות המדידה ותדרי הפעימות.
Classification
ישנן שלוש אפשרויות עבור מכשירים, מחולקות לפי סוג הממיר:
- מד זרימת מערבולת שבו גוף בלתי ניתן להזזה ממלא את התפקיד של מתמר ראשי. בהדרגה נוצרות בו מערבולות מעופפות משני הצדדים לאחר עקיפת גוף שאינו ניתן להזזה, עקב כך נוצרת פעימה.
- מנגנונים עם זרימה מסתובבת של הממיר הראשי, היוצרים פעימת לחץ עקב אימוץ צורת משפך בחלק המורחב של הצינור.
- מדדי זרימה מערבולת עם סילון כמתמר. במקרה זה, פעימת הלחץ מסופקת על ידי תנודות סילון.
שתי האפשרויות הראשונות מתאימות יותר להגדרה של מד זרימת מערבולת. אבל לאור האופי המשתנה של תנועת הזרימה של השלישיסוג, הוא גם שייך לקטגוריה זו. הדמיון הגדול ביותר של מאפייני התהליך מצוין באפשרויות הראשונה והשלישית.
מד זרימת אדים מערבולת עם מתמר יעיל
בעת עקיפת הגוף הזרימה משנה את מסלול כיוון הסילונים, במקביל מהירותם עולה והלחץ יורד. השינוי ההפוך מתרחש לאחר החלק האמצעי של האובייקט. על הגב שלו נוצר לחץ נמוך, ובחזית - גבוה. לאחר מעבר הגוף, שכבת הגבול מתרחקת, ובהשפעת דחיסה נמוכה נוצרת מערבולת, וכן כאשר המסלול משתנה. זה אופייני לשתי האונות של גוף יעיל. היווצרות חלופית של מערבולות מתבצעת משני הצדדים, מכיוון שהן מפריעות להיווצרות אחת של השנייה. זה מסמן את יצירת מסלול קארמן.
לגוף עטיפה מיוחד יש משטחי עבודה מנקים את עצמם הודות למערבולות, אפילו בסביבות מזוהמות מאוד, הם תמיד נקיים.
מימדים ומהירות הזרימה עומדים ביחס ישר למחזוריות של התרחשות מערבולות, התואמת את המהירות בגודל קבוע, וכתוצאה מזרימת הנפח. אם מתרחשת היווצרות מערבולת יציבה בקצבי זרימה נמוכים, אז מד הזרימה ימדד 20 ליטר לדקה.
גוף מבנה יעיל
מד זרימת המערבולת מבוסס בדרך כלל על אלמנט מנסרתיטרפז, משולש או מלבני. העיצוב של האפשרות הראשונה הולך לכיוון זרימת המים. בהינתן אובדן לחץ מסוים, אלמנטים כאלה יוצרים תנודות עם סדירות וחוזק מספיקים. בנוסף, יש לציין נוחות מיוחדת בעת המרת אותות פלט.
מד זרימת המערבולת במקרים מסוימים יכול להשתמש בשני התקנים יעילים כדי להגדיל את אותות הפלט, ובמקרה זה הם ממוקמים במרחק מוגדר. בחלקים הצדדיים של המנסרות השניות המלבניות ישנם אלמנטים פיזואלקטריים המוסתרים על ידי ממברנות דקות אלסטיות, שבגללן אין אפשרות לחשיפה להפרעות אקוסטיות.
סוגי טרנספורמציות
ישנן מספר דרכים להפוך אותות פלט משינויי מערבולת. הנפוצים ביותר הם מהירות הזרימה מאלמנטים יעילים ושינויים שיטתיים בלחץ. אלמנט החישה מורכב ממד רוח חוט חם אחד או שניים מסוג מוליך. נעשה שימוש במתמר זרימה קולי, משלב, קיבולי ואינדוקטיבי. לפעולה תקינה, על מד זרימת המערבולת להיות קטע פנוי ושטוח של צינור לפניו.
קשיים בפעולה בצינורות בעלי קוטר מוגדל נגרמות מהסיבות הבאות:
- ירידה בסדירות של היווצרות מערבולת;
- ביצועים גרועים של שפיכת מערבולת;
- ירידה במספר הכולל של התנודות.
משפךמדי זרימת מערבולת: עקרון הפעולה
במכשירים אלו, לממירים יש מנגנון המבטיח את פיתול הזרימה המועברת דרך חלק מהצינור לצד המורחב שלו או דרך חרירים גליליים קטנים. צורה בצורת משפך נוצרת בצינור, וציר עם ליבת מערבולת הנעה סביבו מסתובב סביב צירו. לזרימה בחלק העליון יש לחץ הפועם במקביל לתזוזה הזוויתית של הליבה, בעודו שווה לקצב זרימת הנפח או למהירות הלינארית. מד רוח חוט חם של מוליכים או אלמנט אלקטרומכני ממירים את המהירות או תדר הפעימה עבור ערוצי המדידה. התהליך מורכב משני שלבים: ראשית, נוצרת העברת זרימת הנפח לתדר של קדחת המערבולת המתמשכת, ואז התדר מומר לאות.
מד זרימת סילון מתנודד
עובר דרך הזרבובית, זרימת הגז או הנוזל נמצאת במפזר עם חתך רוחב בצורת מלבן. במקרים מסוימים, הזרימה נלחצת לסירוגין ברגע מסוים לקירות שונים של המפזר. התכונה המחשמלת של הסילון של מכשיר ההרפיה מפחיתה את הלחץ באזור העליון של הצינור העוקף, בעוד שבחלקו התחתון הוא נשאר זהה ונוצרת תנועה המעבירה את הסילון לחלק התחתון של המפזר. לאחר מכן, בצינור השפה, אופי התנועה משתנה, הסילון מתנודד.
הסילון, שנדחס באלמנט התחתון של המפזר בממירי ההחזר ההידראוליים, יוצא רק חלקית דרך צינור היציאה. במעגלהתעלה העליונה מסיטה את הפרופורציה של הסילון וכאשר עובר דרך הזרבובית הראשונה, הוא מועבר למצב התחתון בזרימה מהזרבובית השנייה. לאחר מכן חלק מופרד ועובר לערוץ העליון העוקף, תהליך התנודות מתרחש לאחר ההעברה למטה, תוך כדי שינוי בו-זמנית בלחץ בשני צידי הזרימה.
הסוג הזה של ממיר רציונלי יותר. בשל כך, נוצר מהלך תנודה קפדני וקיימת השפעה ישירה של תדירות הנדנוד על קצב הזרימה.
מטרי המערבולת של יוקוגאווה נמצאים בשימוש הנפוץ ביותר בצינורות בקוטר קטן, עד למקסימום של 90 מ מ. במקרים מסוימים, מכשירים מסוג זה משמשים כתחליף למתמרים חלקיים.
היום, איכות ייצור מדי הזרימה מתפתחת כל הזמן ותכונות חדשות צצות, למרות העובדה שלמכשירים כאלה יש תקופת שימוש ארוכה למדי. מפתחים מחפשים פתרונות עיצוב יעילים יותר, ויוצרים אפשרויות טכנולוגיות יעילות יותר.
