Vírový prietokomer je typ objemového prietokomeru, ktorý využíva prírodný jav, ku ktorému dochádza, keď kvapalina prúdi okolo skalnatého objektu. Vírové prietokomery fungujú na princípe uvoľňovania vírov, kde sa víry (alebo víry) striedavo uvoľňujú za objektom. Frekvencia uvoľňovania vírov je priamo úmerná rýchlosti kvapaliny pretekajúcej cez merač.
Vírové prietokomery sú najvhodnejšie na meranie prietoku, kde zavedenie pohyblivých častí predstavuje problém. Sú dostupné v priemyselnej kvalite, mosadznej alebo celoplastovej konštrukcii. Citlivosť na zmeny procesných podmienok je nízka a vďaka absencii pohyblivých častí majú relatívne nízke opotrebenie v porovnaní s inými typmi prietokomerov.
Návrh vírového prietokomera
Vírový prietokomer je typicky vyrobený z nehrdzavejúcej ocele 316 alebo Hastelloy a obsahuje teleso s oblúkom, zostavu vírového senzora a elektroniku vysielača – hoci tú je možné namontovať aj oddelene (obrázok 2). Zvyčajne sú dostupné s prírubovými rozmermi od ½ palca do 12 palcov. Náklady na inštaláciu vírových prietokomerov sú konkurencieschopné v porovnaní s clonovými prietokomermi s rozmermi menšími ako šesť palcov. Prietokomery s doštičkovým telesom (bez príruby) majú najnižšie náklady, zatiaľ čo prírubové prietokomery sú uprednostňované, ak je procesná kvapalina nebezpečná alebo má vysokú teplotu.
Tvary útesových telies (štvorcové, obdĺžnikové, v tvare T, lichobežníkové) a rozmery boli experimentálne testované na dosiahnutie požadovaných charakteristík. Testovanie ukázalo, že linearita, nízke Reynoldsovo číslo a citlivosť na skreslenie profilu rýchlosti sa líšia len mierne v závislosti od tvaru útesového telesa. Čo sa týka veľkosti, útesové teleso musí mať šírku, ktorá je dostatočne veľkým zlomkom priemeru potrubia, aby sa celý tok podieľal na oddeľovaní. Po druhé, útesové teleso musí mať na protiprúdovej strane vyčnievajúce okraje, aby sa fixovali čiary oddelenia prúdu bez ohľadu na prietok. Po tretie, dĺžka útesového telesa v smere prúdenia musí byť určitým násobkom šírky útesového telesa.
V súčasnosti väčšina vírových meračov používa na detekciu kmitov tlaku okolo telesa víru piezoelektrické alebo kapacitné senzory. Tieto detektory reagujú na kmitanie tlaku nízkonapäťovým výstupným signálom, ktorý má rovnakú frekvenciu ako kmitanie. Takéto senzory sú modulárne, lacné, ľahko vymeniteľné a môžu pracovať v širokom rozsahu teplôt – od kryogénnych kvapalín až po prehriatu paru. Senzory môžu byť umiestnené vo vnútri telesa merača alebo mimo neho. Zmáčané senzory sú priamo namáhané kolísaním tlaku víru a sú uzavreté v kalenom puzdre, aby odolali účinkom korózie a erózie.
Externé senzory, typicky piezoelektrické tenzometre, snímajú uvoľňovanie vírov nepriamo prostredníctvom sily pôsobiacej na tenzometrickú tyč. Externé senzory sú uprednostňované vo vysoko eróznych/korozívnych aplikáciách, aby sa znížili náklady na údržbu, zatiaľ čo interné senzory poskytujú lepšiu citlivosť na rozsah (lepšiu citlivosť prietoku). Sú tiež menej citlivé na vibrácie potrubia. Kryt elektroniky je zvyčajne odolný voči výbuchu a poveternostným vplyvom a obsahuje modul elektronického vysielača, koncové pripojenia a voliteľne indikátor prietoku a/alebo súčtový merač.
Štýly vírových prietokomerov
Inteligentné vírové prietokomery poskytujú digitálny výstupný signál obsahujúci viac informácií než len prietok. Mikroprocesor v prietokomere dokáže automaticky korigovať nedostatočne rovné podmienky potrubia, rozdiely medzi priemerom otvoru a priemerom prietokomera.
Aplikácie a obmedzenia
Vírové merače sa zvyčajne neodporúčajú na dávkovanie alebo iné aplikácie s prerušovaným prietokom. Je to preto, že nastavenie prietoku dávkovacej stanice môže klesnúť pod minimálny limit Reynoldsovho čísla merača. Čím menšia je celková dávka, tým významnejšia je pravdepodobne výsledná chyba.
Nízkotlakové plyny (s nízkou hustotou) nevytvárajú dostatočne silný tlakový impulz, najmä ak sú rýchlosti prúdenia kvapaliny nízke. Preto je pravdepodobné, že v takýchto prevádzkach bude rozsah merania merača slabý a nízke prietoky nebudú merateľné. Na druhej strane, ak je znížený rozsah prijateľný a merač je správne dimenzovaný na normálny prietok, vírový prietokomer je stále možné zvážiť.
Čas uverejnenia: 21. marca 2024