En virvelmåler er en type volumetrisk strømningsmåler som benytter seg av et naturlig fenomen som oppstår når en væske strømmer rundt et objekt i en klippe. Virvelstrømningsmålere opererer etter virvelstrømningsprinsippet, der virvler (eller strømningsvirvler) avgis vekselvis nedstrøms for objektet. Frekvensen av virvelstrømningen er direkte proporsjonal med hastigheten til væsken som strømmer gjennom måleren.
Vortex-strømningsmålere er best egnet for strømningsmålinger der innføring av bevegelige deler byr på problemer. De er tilgjengelige i industriell kvalitet, messing eller helplastkonstruksjon. Følsomheten for variasjoner i prosessforholdene er lav, og uten bevegelige deler er slitasjen relativt lav sammenlignet med andre typer strømningsmålere.
Vortex-strømningsmålerdesign
En virvelstrømningsmåler er vanligvis laget av 316 rustfritt stål eller Hastelloy og inkluderer et bløffhus, en virvelsensorenhet og transmitterelektronikken – selv om sistnevnte også kan monteres eksternt (figur 2). De er vanligvis tilgjengelige i flensstørrelser fra ½ tomme til 12 tommer. Den installerte kostnaden for virvelmålere er konkurransedyktig med åpningsmålere i størrelser under seks tommer. Waferhusmålere (flensløse) har den laveste kostnaden, mens flensmålere foretrekkes hvis prosessvæsken er farlig eller har høy temperatur.
Klippekroppens former (kvadratiske, rektangulære, t-formede, trapesformede) og dimensjoner har blitt eksperimentert med for å oppnå de ønskede egenskapene. Testing har vist at linearitet, lav Reynoldstallbegrensning og følsomhet for hastighetsprofilforvrengning bare varierer litt med klippekroppens form. I størrelse må klippekroppen ha en bredde som er en stor nok andel av rørdiameteren til at hele strømningen deltar i avstøtningen. For det andre må klippekroppen ha utstående kanter på oppstrømsflaten for å fiksere strømningsseparasjonslinjene, uavhengig av strømningshastighet. For det tredje må klippekroppens lengde i strømningsretningen være et visst multiplum av klippekroppens bredde.
I dag bruker de fleste virvelmålere piezoelektriske eller kapasitanssensorer for å oppdage trykksvingninger rundt virvellegemet. Disse detektorene reagerer på trykksvingningene med et lavspenningsutgangssignal som har samme frekvens som oscillasjonene. Slike sensorer er modulære, rimelige, enkle å bytte ut og kan operere over et bredt temperaturområde – fra kryogene væsker til overhetet damp. Sensorer kan plasseres inne i målerlegemet eller utenfor. Fukte sensorer belastes direkte av virveltrykksvingningene og er innkapslet i herdede hus for å motstå korrosjon og erosjonseffekter.
Eksterne sensorer, vanligvis piezoelektriske strekkmålere, registrerer virvelavgivelsen indirekte gjennom kraften som utøves på avgivelsesstangen. Eksterne sensorer foretrekkes på svært erosive/korrosive applikasjoner for å redusere vedlikeholdskostnader, mens interne sensorer gir bedre rekkevidde (bedre strømningsfølsomhet). De er også mindre følsomme for rørvibrasjoner. Elektronikkhuset er vanligvis klassifisert som eksplosjons- og værbestandig, og inneholder den elektroniske sendermodulen, termineringstilkoblinger og eventuelt en strømningshastighetsindikator og/eller totalisator.
Vortex-strømningsmålertyper
Smarte vortexmålere gir et digitalt utgangssignal som inneholder mer informasjon enn bare strømningshastighet. Mikroprosessoren i strømningsmåleren kan automatisk korrigere for utilstrekkelige rette rørforhold, for forskjeller mellom borediameteren og diameteren på matingen.
Bruksområder og begrensninger
Vortexmålere anbefales vanligvis ikke for batching eller andre periodiske strømningsapplikasjoner. Dette er fordi dryppstrømningshastighetsinnstillingen for batchingstasjonen kan falle under målerens minimumsgrense for Reynoldstall. Jo mindre den totale batchen er, desto mer betydelig er det sannsynlig at den resulterende feilen blir.
Lavtrykksgasser (lav tetthet) produserer ikke en sterk nok trykkpuls, spesielt hvis væskehastighetene er lave. Derfor er det sannsynlig at målerens reguleringsevne vil være dårlig i slike tjenester, og lave strømninger vil ikke være målbare. På den annen side, hvis redusert reguleringsevne er akseptabel og måleren er riktig dimensjonert for normal strømning, kan virvelstrømningsmåleren fortsatt vurderes.
Publisert: 21. mars 2024