Lưu lượng kế xoáy là một loại lưu lượng kế thể tích sử dụng hiện tượng tự nhiên xảy ra khi chất lỏng chảy quanh một vật thể chắn. Lưu lượng kế xoáy hoạt động theo nguyên lý tách dòng xoáy, trong đó các dòng xoáy (hoặc dòng xoáy) luân phiên tách dòng về phía hạ lưu của vật thể. Tần suất tách dòng xoáy tỷ lệ thuận với vận tốc chất lỏng chảy qua lưu lượng kế.
Lưu lượng kế dạng xoáy phù hợp nhất cho các phép đo lưu lượng khi việc lắp đặt các bộ phận chuyển động gây ra vấn đề. Chúng có sẵn ở các loại vật liệu công nghiệp, đồng thau hoặc hoàn toàn bằng nhựa. Độ nhạy với các biến động trong điều kiện quy trình thấp và do không có bộ phận chuyển động nên độ mài mòn tương đối thấp so với các loại lưu lượng kế khác.
Thiết kế đồng hồ đo lưu lượng xoáy
Lưu lượng kế xoáy thường được làm bằng thép không gỉ 316 hoặc Hastelloy, bao gồm thân van, cụm cảm biến xoáy và bộ phận điện tử của máy phát – mặc dù bộ phận sau cũng có thể được lắp đặt từ xa (Hình 2). Chúng thường có sẵn ở các kích thước mặt bích từ ½ inch đến 12 inch. Chi phí lắp đặt của máy đo xoáy cạnh tranh với máy đo lỗ có kích thước dưới sáu inch. Máy đo thân wafer (không có mặt bích) có chi phí thấp nhất, trong khi máy đo có mặt bích được ưu tiên nếu chất lỏng trong quy trình nguy hiểm hoặc ở nhiệt độ cao.
Hình dạng và kích thước của thân dốc (vuông, chữ nhật, chữ T, hình thang) đã được thử nghiệm để đạt được các đặc tính mong muốn. Thử nghiệm đã chỉ ra rằng tính tuyến tính, giới hạn số Reynolds thấp và độ nhạy với biến dạng biên dạng vận tốc chỉ thay đổi đôi chút theo hình dạng thân dốc. Về kích thước, thân dốc phải có chiều rộng bằng một phần đường kính ống đủ lớn để toàn bộ dòng chảy tham gia vào quá trình thoát nước. Thứ hai, thân dốc phải có các cạnh nhô ra ở mặt thượng lưu để cố định các đường phân tách dòng chảy, bất kể lưu lượng dòng chảy. Thứ ba, chiều dài thân dốc theo hướng dòng chảy phải là một bội số nhất định của chiều rộng thân dốc.
Ngày nay, phần lớn các đồng hồ đo xoáy sử dụng cảm biến áp điện hoặc cảm biến điện dung để phát hiện dao động áp suất xung quanh thân van. Các cảm biến này phản ứng với dao động áp suất bằng tín hiệu đầu ra điện áp thấp có cùng tần số với dao động. Các cảm biến này có dạng mô-đun, giá thành rẻ, dễ dàng thay thế và có thể hoạt động trong phạm vi nhiệt độ rộng - từ chất lỏng đông lạnh đến hơi nước quá nhiệt. Cảm biến có thể được đặt bên trong hoặc bên ngoài thân đồng hồ. Cảm biến ướt chịu ứng suất trực tiếp từ dao động áp suất xoáy và được đặt trong vỏ cứng để chống lại tác động ăn mòn và xói mòn.
Cảm biến ngoài, thường là cảm biến áp điện, cảm nhận sự phân tán dòng xoáy gián tiếp thông qua lực tác động lên thanh phân tán. Cảm biến ngoài được ưu tiên sử dụng cho các ứng dụng có tính ăn mòn/xói mòn cao để giảm chi phí bảo trì, trong khi cảm biến trong có phạm vi hoạt động tốt hơn (độ nhạy dòng chảy tốt hơn). Chúng cũng ít nhạy cảm hơn với rung động đường ống. Vỏ điện tử thường được đánh giá là chống cháy nổ và chịu được thời tiết, bao gồm mô-đun truyền tín hiệu điện tử, các đầu nối đầu cuối, và tùy chọn là bộ chỉ báo lưu lượng và/hoặc bộ tổng hợp.
Kiểu dáng đồng hồ đo lưu lượng xoáy
Đồng hồ đo lưu lượng xoáy thông minh cung cấp tín hiệu đầu ra kỹ thuật số chứa nhiều thông tin hơn là chỉ lưu lượng. Bộ vi xử lý trong đồng hồ đo lưu lượng có thể tự động hiệu chỉnh các điều kiện đường ống không đủ thẳng, cho sự khác biệt giữa đường kính lỗ khoan và đường kính của ống.
Ứng dụng và hạn chế
Đồng hồ đo dòng xoáy thường không được khuyến nghị sử dụng cho các ứng dụng đo dòng chảy theo mẻ hoặc các ứng dụng đo dòng chảy gián đoạn khác. Điều này là do cài đặt lưu lượng dòng chảy nhỏ giọt của trạm đo dòng chảy có thể giảm xuống dưới giới hạn số Reynolds tối thiểu của đồng hồ. Tổng số mẻ càng nhỏ, sai số kết quả càng đáng kể.
Khí áp suất thấp (mật độ thấp) không tạo ra xung áp suất đủ mạnh, đặc biệt nếu vận tốc chất lỏng thấp. Do đó, khả năng đo khoảng cách của đồng hồ đo trong những trường hợp này có thể kém và lưu lượng thấp sẽ không thể đo được. Mặt khác, nếu khả năng đo khoảng cách giảm là chấp nhận được và đồng hồ đo được thiết kế đúng kích thước cho lưu lượng bình thường, vẫn có thể cân nhắc sử dụng lưu lượng kế xoáy.
Thời gian đăng: 21-03-2024