Sūkuriniai srauto matuokliai yra pagrįsti slėgio pokyčių periodiškumu, kurie susidaro sraute po tam tikros kliūties vamzdyne arba srauto virpesių ir sūkurių susidarymo metu.
Orumas
Pirmieji tokio tipo įrenginiai pasirodė praėjusio amžiaus 60-aisiais. Pagrindinis jų nepatogumas buvo mažas matavimo parametrų diapazonas ir didelė paklaida. Elektroninis modernus sūkurinis srauto matuoklis tapo tobulesnis, efektyvesnis ir įgijo daug privalumų, tarp kurių yra šie:
- santykinis matavimo sistemos paprastumas;
- duomenys visada stabilūs, nepriklauso nuo temperatūros ir esamo slėgio;
- didelio tikslumo matavimai;
- tiesinių signalų matavimas;
- tvirtas ir paprastas dizainas;
- platus matavimo diapazonas;
- statiniai elementai;
- Kai kuriuose modeliuose yra savidiagnostikos funkcija.
Defektai
SūkurysRosemount srauto matuoklis skirtas naudoti vamzdžiuose, kurių skersmuo nuo 20 mm iki 300 mm, nes mažesniems vamzdynams būdingas protarpinis sūkurių susidarymas, o didesni vamzdynai yra sunkiai valdomi. Tuo pačiu metu jo negalima naudoti esant mažam srautui dėl signalo matavimo sudėtingumo ir reikšmingo slėgio sumažėjimo. Be to, vibracijos ir garso pulsavimo tipai turi įtakos įrenginio veikimui. Vibruojantis vamzdynas ir kompresoriai veikia kaip trukdžiai. Jų pašalinimas galimas naudojant prie įvado sumontuotą reaktyvinį tiesintuvą arba įrengus papildomą keitiklį su priešinga jungtimi ir elektroninius filtrus, esant skirtumui tarp matavimo signalų ir pulsacijos dažnių.
Klasifikacija
Yra trys įrenginių parinktys, padalytos pagal keitiklio tipą:
- Sūkurinis srauto matuoklis, kuriame pirminio keitiklio vaidmenį atlieka nejudantis kūnas. Jame, aplenkus nepajudantį kūną, pamažu iš abiejų pusių susidaro skraidantys sūkuriai, dėl kurių susidaro pulsacija.
- Mechanizmai su besisukančiu pirminio keitiklio srautu, kurie sukuria slėgio pulsaciją dėl piltuvo formos išsiplėtusioje dujotiekio dalyje.
- Sūkuriniai srauto matuokliai su srove kaip keitikliu. Šiuo atveju slėgio pulsaciją užtikrina srovės svyravimai.
Pirmosios dvi parinktys labiau tinka sūkurio srauto matuokliui apibrėžti. Tačiau atsižvelgiant į kintamą trečiojo srauto judėjimo pobūdįtipas, jis taip pat priklauso šiai kategorijai. Didžiausias proceso charakteristikų panašumas pastebėtas pirmajame ir trečiajame variantuose.
Sūkurinis garų srauto matuoklis su supaprastintu keitikliu
Aplenkiant kūną srautas keičia purkštukų krypties trajektoriją, tuo pačiu didėja jų greitis ir mažėja slėgis. Atvirkštinis pokytis įvyksta po objekto vidurio. Jo gale susidaro žemas slėgis, o priekyje - aukštas. Praėjus kūnui, ribinis sluoksnis tolsta, o veikiant mažam suspaudimui, susidaro sūkurys, taip pat pasikeitus trajektorijai. Tai būdinga abiem supaprastinto kūno skiltims. Sūkuriai formuojami pakaitomis iš abiejų pusių, nes jie trukdo vienas kitam susidaryti. Tai žymi Karmano takelio sukūrimą.
Specialus apvalkalo korpusas turi savaime išsivalančius darbinius paviršius dėl sūkurių, net ir labai užterštoje aplinkoje jie visada yra švarūs.
Srauto matmenys ir greitis yra tiesiogiai proporcingi sūkurių atsiradimo periodiškumui, kuris atitinka greitį esant pastoviam dydžiui ir kaip tūrinio srauto pasekmė. Jei esant mažam srautui susidaro stabilus sūkurys, srauto matuoklis matuos 20 l/min.
Supaprastinta korpuso struktūra
Sūkurinio srauto matuoklis paprastai yra pagrįstas prizminiu elementutrapecijos, trikampio arba stačiakampio formos. Pirmojo varianto dizainas eina link vandens srauto. Esant tam tikram slėgio praradimui, tokie elementai sudaro pakankamai reguliarius ir stiprius svyravimus. Be to, konvertuojant išvesties signalus pastebimas ypatingas patogumas.
Sūkurinio srauto matuoklis kai kuriais atvejais gali naudoti du supaprastintus įrenginius, kad padidintų išvesties signalus. Tokiu atveju jie yra išdėstyti nustatytu atstumu. Stačiakampių antrųjų prizmių šoninėse dalyse yra pjezoelektriniai elementai, paslėpti elastingomis plonomis membranomis, dėl kurių nėra galimybės veikti akustiniams trukdžiams.
Transversijų tipai
Yra keletas būdų, kaip transformuoti išvesties signalus iš sūkurinių pokyčių. Labiausiai paplitę yra srautų greitis iš supaprastintų elementų ir sistemingi slėgio pokyčiai. Jutimo elementą sudaro vienas arba du laidinio tipo karšto laido anemometrai. Naudojamas ultragarsinis, integruojantis, talpinis ir indukcinis srauto keitiklis. Kad sūkurinis srauto matuoklis veiktų tinkamai, priešais jį turi būti laisva, plokščia vamzdžio dalis.
Padidinto skersmens vamzdžių eksploatavimo sunkumus sukelia šios priežastys:
- sūkurių susidarymo reguliarumo sumažėjimas;
- prastas sūkurio išmetimo našumas;
- bendro svyravimų skaičiaus sumažėjimas.
Piltuvassūkuriniai srauto matuokliai: veikimo principas
Šiuose įrenginiuose keitikliai turi mechanizmą, kuris užtikrina srauto, perduodamo per dujotiekio dalį į jo išplėstą pusę arba per mažus cilindrinius purkštukus, sukimąsi. Vamzdyje susidaro piltuvėlio pavidalo forma, o aplink savo ašį sukasi ašis su sūkurine šerdimi. Viršutinėje dalyje esantis srautas turi slėgį, kuris pulsuoja kartu su kampiniu šerdies poslinkiu, o jis yra lygus tūriniam srautui arba linijiniam greičiui. Laidiniai karštos vielos anemometrai arba elektromechaninis elementas konvertuoja matavimo kanalų greitį arba pulsacijos dažnį. Procesas susideda iš dviejų fazių: pirmiausia formuojamas tūrio srauto perkėlimas į vykstančios sūkurinės precesijos dažnį, tada dažnis paverčiamas signalu.
Svyruojantis srauto matuoklis
Dujų arba skysčio srautas, einantis pro antgalį, yra difuzoriuje, kurio skerspjūvis yra stačiakampio formos. Kai kuriais atvejais srautas tam tikru momentu pakaitomis prispaudžiamas prie skirtingų difuzoriaus sienelių. Įelektrinanti relaksacinio įrenginio srovės savybė sumažina slėgį viršutinėje aplinkkelio vamzdžio srityje, o apatinėje dalyje jis išlieka toks pat ir sukuriamas judėjimas, kuris nukreipia srovę į apatinę difuzoriaus dalį. Po to ratlankio vamzdyje judesio pobūdis pasikeičia, srovė svyruoja.
Srove, suspausta apatiniame difuzoriaus elemente hidrauliniuose grįžtamuosiuose keitikliuose, tik iš dalies išeina per išleidimo vamzdį. Ratuviršutinis kanalas nukreipia srovės dalį ir, praeinant pro pirmąjį antgalį, sraute iš antrojo purkštuko perkeliama į apatinę padėtį. Tada dalis atskiriama ir pereina į apeinantį viršutinį kanalą, svyravimų procesas vyksta po perkėlimo žemyn, tuo pačiu metu abiejose srauto pusėse keičiasi slėgis.
Šis keitiklio tipas yra racionalesnis. Dėl to susidaro griežta virpesių eiga ir yra tiesioginė virpesių dažnio įtaka srauto greičiui.
Yokogawa sūkuriniai matuokliai plačiausiai naudojami mažo, iki 90 mm skersmens, vamzdynuose. Kai kuriais atvejais šio tipo įrenginiai naudojami kaip dalinių keitiklių pakaitalai.
Šiandien debitmačių gamybos kokybė nuolat tobulėja ir atsiranda naujų funkcijų, nepaisant to, kad tokių prietaisų naudojimo laikotarpis yra gana ilgas. Kūrėjai ieško efektyvesnių dizaino sprendimų, kuria efektyvesnes technologines galimybes.
