Вихревые расходомеры. Принцип действия, типы, методика поверки, области применения, комплектация.

• Устройство вихревого расходомера, основные характеристики
• Области применения
• Преимущества и особенности преобразователя расхода
• Методика поверки вихревого расходомера
• Задать вопрос инженерам

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ВИХРЕВЫХ РАСХОДОМЕРОВ - СЧЕТЧИКОВ 

Как работает вихревой расходомер

Вихревой расходомер — это универсальный прибор для измерения расхода газа, пара и жидкости. Его работа основана на эффекте Кармана или вихревой дорожке Кармана.

ЭФФЕКТ КАРМАНА

На схеме показан счетчик, который состоит из корпуса, устанавливаемого в трубопровод, обтекаемого тела, создающего завихрения в измеряемой среде, сенсора, улавливающего эти завихрения и электронного блока, преобразовывающего сигнал сенсора в единицы измерения расхода. Тело обтекания, находящееся внутри потока, создает в потоке завихрения, характеризуемые изменением давления, плотности, температуры. Корпус, тело обтекания, сенсор или сенсоры образуют первичный преобразователь расхода. Усилитель, электронный блок и экран, составляют вторичный преобразователь.

По форме тело обтекания может быть круглое, квадратное, треугольное, трапецевидное или сложной формы. Из-за разницы давлений на передней и задней сторонах тела обтекания, возникающей при движении рабочей среды, на боковых поверхностях тела обтекания образуются завихрения. При этом завихрения начинают образовываться не одновременно, а поочерёдно с одной и с другой стороны. Данный эффект носит имя Теодора фон Кармана, нередко называется «вихревой дорожкой Кармана». От формы тела обтекания зависят метрологические характеристики вихревого расходомера, стабильность и динамический диапазон измерений.

Правило измерения в вихревом приборе основан на утверждении о пропорциональности частоты вихреобразования и скорости потока при определенных значениях числа Рейнольдса. Зная скорость потока измеряемой среды и размер трубопровода, в котором расположен вихревой расходомер, объемный расход можно вычислить по формуле:

Где:
Q – измеряемый расход
Fu - частота возникновения вихрей
Кф – (К-фактор) – объем, приходящийся на 1 вихрь.

ВИДЫ СЕНСОРОВ

В зависимости от метода съема сигнала пульсации давления или вихреобразования выделяют несколько видов сенсоров:

- Пьезоэлектрические датчики изгибающего момента типа «крыло»

Универсальный прибор, устанавливаемый после тела обтекания и выступающий в поток своим чувствительным элементом – крылом (лопаткой). Регулятор преобразует силовое воздействие каждого отдельного вихря на крыло. Поочередные удары вихрей преобразуются в частотный электрический сигнал, который проходит через усилитель в электронный блок расходомера. Вторичный преобразователь переводит аналоговый сигнал в цифровой, обрабатывает его по заложенным алгоритмам, фильтрует и передает на цифровой выход. Одновременно с этим, обработанный цифровой сигнал преобразовывается в аналоговый и передается на токовый и частно-импульсный выходы.

- Пьезоэлектрические датчики пульсации давления

Два датчика пульсации давления расположены за телом обтекания на внутренней поверхности проточной части. Принцип фиксирования частоты вихреобразования также основан на силовом воздействии вихрей на чувствительные элементы. В «ЭМИС-ВИХРЬ» 200» такие датчики используются для работы с высокотемпературными средами до 450 градусов.

- Ультразвуковые датчики вихреакустических расходомеров

В отличие от предыдущих принципов фиксирования частоты вихреобразования, основанных на силовом воздействии на чувствительный элемент, в вихреакустических расходомерах используется принцип наложения частоты вихреобразования на частоту несущего ультразвукового сигнала. За телом обтекания, напротив друг друга, расположены излучатель и приемник акустической волны. На излучатель подается напряжение, которое преобразуется в ультразвуковой сигнал, направленный перпендикулярно потоку и образующимся вихрям от тела обтекания. Проходя через поток и взаимодействуя с вихрями, ультразвуковой сигнал модулируется по фазе и попадает на приемник, на котором преобразуется в электрический сигнал и поступает в электронный блок. Полученный сигнал обрабатывается вторичным преобразователем, из него выделяется полезная частота вихреобразования.

Широкий диапазон измеряемых сред позволяет использовать вихревые расходомеры в различных областях народного хозяйства:

• нефтегазовая и нефтеперерабатывающая промышленность;
• химическая отрасль;
• пищевая промышленность;
• нефтехимическая отрасль;
• теплоэнергетика;
• промышленные предприятия;
• ЖКХ;
• строительство.

Использование расходомеров в нефтегазовой отрасли

Обзор электроники ЭМИС-ВИХРЬ 200

Существуют разные модификации расходомеров в зависимости от места установки, степени агрессивности измеряемой среды, диаметра трубопровода:

ЭМИС-ВИХРЬ 200

Универсальный вихревой расходомер для измерения жидкостей, пара, газа.
Доступна возможность заказа пищевого исполнения.

ЭМИС-ВИХРЬ 205

Используется для оценки расхода природного газа, воздуха, углекислого газа, паров, агрессивных жидкостей и прочих жидких и газообразных сред в трубопроводах большого диаметра.

ЭМИС-ВИХРЬ 200

Высокотемпературное исполнение для измерения сред с температурой до 450 градусов.

ЭМИС-ВИХРЬ 200 В РУДНИЧНОМ ИСПОЛНЕНИИ

Устанавливается в подземных выработках шахт и рудников с повышенным риском взрывоопасности.

ЭМИС-ВИХРЬ 200 ППД

Преобразователи расхода воды высокого давления для систем поддержания пластового давления.

Подобрать расходомер по измеряемой среде

---

ПРЕИМУЩЕСТВА И ОСОБЕННОСТИ ВИХРЕВЫХ РАСХОДОМЕРОВ:

• стабильность измерения при изменении показателей температуры и давления;
• надежность и стабильность в работе и простота в управлении;
• высокая метрологическая стабильность измерений;
• измерения с содержанием газовой фазы до 15%;
• широкий динамический диапазон;
• низкое энергопотребление допускает их пользование в удаленных районах при двухпроводной схеме подключения;
• измерение при высоких давлении и температуре технологического процесса;
• возможность метрологической диагностики прибора в процессе эксплуатации без остановки потока;
• цифровая фильтрация сигнала;
• удаленная передача данных, настройка, поверка и диагностика через Modbus RTU по интерфейсам RS-485, Hart и USB;
• фирменное ПО;
• при установке необходимы прямые участки не менее 10 Ду (после сужения) и 12 Ду (после колена, тройника, расширения) до и 5 Ду после;
• устанавливается только на прямолинейном участке или на восходящем потоке;
• невозможность эксплуатации на средах с механическими включениями размером выше среднего;
• невозможность применения для высоковязких, сыпучих и неоднородных сред.

МЕТОДИКА ПОВЕРКИ ВИХРЕВОГО РАСХОДОМЕРА:

• Интервал между проведением поверки вихревых расходомеров «ЭМИС» – 4 года.
• Первичная и последующие поверки регламентированы требованиями ПР 50.2.009. В описании типа средства измерения «ЭМИС»- ВИХРЬ 200» включена и утверждена методика имитационной поверки.

При поверке происходит:

• внешний осмотр на отсутствие дефектов и внешних повреждений;
• наличие невскрытых пломб;
• наличие информации на шильдике прибора;
• наличие эксплуатационной документации;
• проверка герметичности;
• опробование;
• определение погрешности расходомера в процессе эксплуатации при стандартных условиях на эталонном стенде.

При имитационной поверке определение погрешности расходомера происходит за счет:

• измерения радиусов скругления передней грани тела обтекания;
• определения относительной погрешности измерения и преобразования электронным блоком расходомера частоты имитирующего сигнала, подаваемого на его вход от внешнего генератора в выходные сигналы.

Если у вас остались вопросы по работе расходомеров, вы можете задать свой вопрос инженерам компании “ЭМИС”:

ЗАДАТЬ ВОПРОС