Les débitmètres Vortex sont basés sur la prise en compte de la périodicité des changements de pression qui se forment dans le flux après un certain obstacle dans la canalisation, ou pendant l'oscillation et la formation de vortex du jet.
Dignité
Les premiers appareils de ce type sont apparus dans les années 60 du siècle dernier. Leur principal inconvénient était la petite plage de paramètres de mesure et une erreur importante. Le débitmètre vortex électronique moderne est devenu plus parfait, plus efficace et a acquis de nombreux avantages, notamment les suivants:
- simplicité relative du système de mesure;
- les données sont toujours stables, indépendamment de la température et de la pression disponible;
- mesures de haute précision;
- mesure de signaux linéaires;
- conception robuste et simple;
- large plage de mesure;
- éléments statiques;
- Fonction d'autodiagnostic disponible sur certains modèles.
Défauts
VortexLe débitmètre Rosemount est conçu pour être utilisé dans des conduites d'un diamètre compris entre 20 mm et 300 mm, car les conduites plus petites se caractérisent par la formation intermittente de tourbillons et les conduites plus grandes sont difficiles à utiliser. Dans le même temps, il n'est pas possible de l'utiliser à faible débit, en raison de la complexité de la mesure du signal et d'une diminution importante de la pression. De plus, les vibrations et les types de pulsations sonores affectent le fonctionnement de l'appareil. La canalisation vibrante et les compresseurs agissent comme des interférences. Leur élimination est possible à l'aide d'un redresseur de jet monté à l'entrée, ou en installant un transducteur supplémentaire avec connexion opposée et des filtres électroniques, en cas de différence entre les signaux de mesure et les fréquences de pulsation.
Classification
Il existe trois options pour les appareils, divisés par type de convertisseur:
- Un débitmètre vortex dans lequel un corps fixe joue le rôle de transducteur primaire. Peu à peu, des tourbillons volants s'y forment des deux côtés après avoir contourné un corps immobile, à cause duquel une pulsation se forme.
- Mécanismes à flux rotatif du convertisseur primaire, qui créent une pulsation de pression due à l'adoption d'une forme d'entonnoir dans la partie élargie de la canalisation.
- Débitmètres Vortex avec un jet comme transducteur. Dans ce cas, la pulsation de pression est fournie par les oscillations du jet.
Les deux premières options sont plus adaptées à la définition d'un débitmètre vortex. Mais compte tenu de la nature changeante du mouvement du flux de la troisièmetype, il appartient également à cette catégorie. La plus grande similitude des caractéristiques du processus est notée dans les première et troisième options.
Débitmètre de vapeur Vortex avec transducteur simplifié
Lors du contournement du corps, le flux modifie la trajectoire de la direction des jets, en même temps leur vitesse augmente et la pression diminue. Le changement inverse se produit après la section médiane de l'objet. Sur son dos, une basse pression se forme et sur le devant - haute. Après le passage du corps, la couche limite s'éloigne et, sous l'influence d'une faible compression, un vortex se crée, ainsi que lorsque la trajectoire change. Ceci est typique pour les deux lobes d'un corps profilé. La formation alternée de tourbillons est effectuée des deux côtés, car ils interfèrent avec la formation de l'autre. Cela marque la création de la piste Karman.
Le corps enveloppant spécial a des surfaces de travail autonettoyantes grâce aux tourbillons, même dans des environnements très pollués, ils sont toujours propres.
Les dimensions et la rapidité de l'écoulement sont directement proportionnelles à la périodicité d'apparition des tourbillons, qui correspond à la vitesse à taille constante, et en conséquence du débit volumique. Si la formation de tourbillons stables se produit à des débits faibles, le débitmètre mesurera 20 l/min.
Corps de structure rationalisé
Le débitmètre vortex est généralement basé sur un élément prismatiquetrapézoïdal, triangulaire ou rectangulaire. La conception de la première option va vers le débit d'eau. Compte tenu d'une certaine perte de pression, ces éléments forment des oscillations avec une régularité et une force suffisantes. De plus, une commodité particulière est notée lors de la conversion des signaux de sortie.
Le débitmètre vortex peut dans certains cas utiliser deux dispositifs simplifiés pour augmenter les signaux de sortie, auquel cas ils sont situés à une distance définie. Sur les parties latérales des deuxièmes prismes rectangulaires se trouvent des éléments piézoélectriques cachés par de fines membranes élastiques, grâce auxquelles il n'y a aucune possibilité d'exposition à des interférences acoustiques.
Types de transformations
Il existe plusieurs façons de transformer les signaux de sortie à partir des changements de vortex. Les plus répandus sont la vitesse des écoulements des éléments carénés et les changements systématiques de pression. L'élément sensible est constitué d'un ou deux anémomètres à fil chaud de type conducteur. Un transducteur de débit à ultrasons, intégrateur, capacitif et inductif est utilisé. Pour un bon fonctionnement, le débitmètre vortex doit avoir une section de tuyau libre et plate devant lui.
Les difficultés de fonctionnement dans les tuyaux de diamètre accru sont causées par les raisons suivantes:
- diminution de la régularité de la formation des tourbillons;
- mauvaises performances d'élimination des tourbillons;
- diminution du nombre total de fluctuations.
Entonnoirdébitmètres vortex: principe de fonctionnement
Dans ces appareils, les convertisseurs ont un mécanisme qui assure la torsion du flux transmis à travers une partie de la canalisation vers son côté élargi ou à travers de petites buses cylindriques. Une forme en forme d'entonnoir est formée dans un tuyau et un axe avec un noyau de vortex se déplaçant autour tourne autour de son axe. L'écoulement dans la partie supérieure a une pression qui pulse simultanément avec le déplacement angulaire du noyau, alors qu'elle est égale au débit volumique ou vitesse linéaire. Des anémomètres à fil chaud conducteur ou un élément électromécanique convertissent la vitesse ou la fréquence de pulsation pour les voies de mesure. Le processus se compose de deux phases: d'abord, le transfert du débit volumique à la fréquence de la précession tourbillonnaire en cours est formé, puis la fréquence est convertie en un signal.
Débitmètre à jet oscillant
Passant à travers la buse, le flux de gaz ou de liquide se fait dans un diffuseur de section transversale en forme de rectangle. Dans certains cas, le flux est alternativement pressé à un certain moment vers différentes parois du diffuseur. La propriété électrisante du jet du dispositif de détente réduit la pression dans la partie supérieure du tuyau de dérivation, tandis que dans la partie inférieure, elle reste la même et un mouvement est créé qui transfère le jet à la partie inférieure du diffuseur. Après cela, dans le tube de jante, la nature du mouvement change, le jet oscille.
Le jet, coincé dans l'élément inférieur du diffuseur dans les convertisseurs hydrauliques de retour, ne sort que partiellement par le tuyau de sortie. En tournantle canal supérieur dévie la proportion du jet et lors de son passage dans la première buse, il est transféré en position basse dans le flux issu de la deuxième buse. Ensuite, une partie est séparée et passe dans le canal supérieur de dérivation, le processus d'oscillations se produit après le transfert vers le bas, alors qu'il y a un changement simultané de pression des deux côtés du flux.
Ce type de convertisseur est plus rationnel. Grâce à cela, un cours d'oscillation strict se forme et il y a un effet direct de la fréquence d'oscillation sur le débit.
Les compteurs vortex de Yokogawa sont les plus largement utilisés dans les canalisations de petit diamètre, jusqu'à un maximum de 90 mm. Dans certains cas, des appareils de ce type sont utilisés en remplacement de transducteurs partiels.
Aujourd'hui, la qualité de fabrication des débitmètres évolue constamment et de nouvelles fonctionnalités font leur apparition, malgré le fait que de tels appareils ont une durée d'utilisation assez longue. Les développeurs recherchent des solutions de conception plus efficaces, créant des options technologiques plus efficaces.
