Вихревой расходомер
Расходомер, измеряющий частоту вихрей, срывающихся с тела обтекания в трубопроводе. Частота дорожки Кармана пропорциональна скорости потока, что позволяет получать расход жидкостей, газов и пара в широком диапазоне условий.
Вихревой расходомер основан на классическом эффекте фон Кармана: за препятствием в потоке образуется цепочка попеременных вихрей, частота которых прямо пропорциональна скорости среды. Пьезоэлектрический или ёмкостный сенсор фиксирует колебания давления, вызванные вихрями, и выдаёт частотный сигнал — чем выше расход, тем чаще импульсы. Коэффициент пропорциональности (число Струхаля) для правильно спроектированного тела обтекания стабилен в широком диапазоне чисел Рейнольдса, что и обеспечивает повторяемость измерения.
Главный плюс вихревого прибора — универсальность по средам. Один и тот же корпус измеряет пар, газ, воду, нефтепродукты и даже конденсат при температурах до +400 °C и давлениях до 25 МПа. Поэтому это стандартный расходомер пара и перегретого пара на котельных и ТЭЦ: альтернативы (кориолисовы в компактном корпусе, электромагнитные для электропроводных жидкостей) здесь просто неприменимы. На нефтеперерабатывающих заводах вихревые расходомеры массово ставят на технологические газовые линии в автоматике НПЗ и в составе узлов учёта тепла.
Ограничения связаны с минимальной скоростью потока: при слабом течении вихри не образуются стабильно, и прибор просто перестаёт считать. Поэтому диапазон измерения ограничен снизу (типично 10:1 для жидкостей и 20:1 для газов), а трубопровод нужно выбирать так, чтобы при минимальной нагрузке скорость оставалась выше порога. Передача сигнала — импульс, 4–20 мА с HART, Modbus или цифровой протокол Foundation Fieldbus. Для коммерческого учёта пара применяется также корректор по температуре и давлению, который приводит объёмный расход к массовому с учётом текущих параметров среды.
Частые вопросы
Можно ли ставить вихревой расходомер на пар с конденсатом?
Нежелательно. Капли конденсата бомбардируют тело обтекания и создают паразитные импульсы, которые электроника не всегда может отфильтровать — показания завышаются или становятся нестабильными. Правильное решение — отвести конденсат через конденсатоотводчик перед расходомером и поставить участок горизонтального трубопровода с правильным уклоном. Для насыщенного пара с риском вторичного конденсата иногда выбирают кориолисов расходомер.Какие прямые участки нужны перед вихревым расходомером?
Стандартное требование — 15–20 диаметров трубопровода до прибора и 5 диаметров после. Если перед расходомером стоит частично открытая задвижка или несколько поворотов подряд, прямой участок увеличивается до 30–40 диаметров или ставится струйный выпрямитель. Нарушение этого правила — главная причина, по которой «правильно подобранный» прибор на объекте показывает некорректные значения.
Источники
- ГОСТ 8.586.1-2005 — Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств — Росстандарт