מהו מד זרימת וורטקס?

מד מערבולת הוא סוג של מד זרימה נפחי העושה שימוש בתופעה טבעית המתרחשת כאשר נוזל זורם סביב חפץ בלוף.מדי זרימת מערבולת פועלים תחת עקרון שפיכת המערבולת, כאשר מערבולות (או מערבולות) נשפכות לסירוגין במורד האובייקט.תדירות שפיכת המערבולת עומדת ביחס ישר למהירות הנוזל הזורם דרך המונה.

מדי זרימת וורטקס מתאימים ביותר למדידת זרימה שבה הכנסת חלקים נעים מעוררת בעיות.הם זמינים בדרגה תעשייתית, פליז או כל בנייה מפלסטיק.הרגישות לשינויים בתנאי התהליך נמוכה וללא חלקים נעים בלאי נמוך יחסית לסוגים אחרים של מדי זרימה.

עיצוב מד זרימה וורטקס

מד זרימת מערבולת עשוי בדרך כלל מפלדת אל חלד 316 או Hastelloy וכולל גוף בלוף, מכלול חיישן מערבולת ואת האלקטרוניקה של המשדר - אם כי ניתן להרכיב את האחרון גם מרחוק (איור 2).הם זמינים בדרך כלל בגדלים של אוגן מ-½ אינץ' עד 12 אינץ'. העלות המותקנת של מדי מערבולת תחרותית לזו של מדי פתחים בגדלים מתחת ל-6 אינץ'.מדי גוף רקיק (ללא אוגן) הם בעלי העלות הנמוכה ביותר, בעוד שמדי אוגן עדיפים אם נוזל התהליך מסוכן או נמצא בטמפרטורה גבוהה.

צורות גוף בלוף (מרובע, מלבני, T, טרפז) וממדים נעשו ניסויים כדי להשיג את המאפיינים הרצויים.בדיקות הראו שליניאריות, מגבלה נמוכה של מספר ריינולדס ורגישות לעיוות פרופיל מהירות משתנים רק במעט עם צורת גוף הבלוף.בגודל, גוף הבלוף חייב להיות בעל רוחב שהוא חלק גדול מספיק מקוטר הצינור כדי שכל הזרימה תשתתף בנשירה.שנית, לגוף הבלוף חייבים להיות קצוות בולטים על פני הזרימה כדי לתקן את קווי הפרדת הזרימה, ללא קשר לקצב הזרימה.שלישית, אורך גוף הבלוף בכיוון הזרימה חייב להיות כפול מסוים של רוחב גוף הבלוף.

כיום, רוב מדי המערבולת משתמשים בחיישנים פיזואלקטריים או מסוג קיבול כדי לזהות את תנודת הלחץ סביב גוף הבלוף.גלאים אלו מגיבים לתנודת הלחץ עם אות פלט מתח נמוך בעל תדר זהה לתנודה.חיישנים כאלה הם מודולריים, זולים, מוחלפים בקלות ויכולים לפעול בטווח רחב של טווחי טמפרטורות - מנוזלים קריוגניים ועד לקיטור מחומם.חיישנים יכולים להיות ממוקמים בתוך גוף המונה או מחוצה לו.חיישנים רטובים נלחצים ישירות על ידי תנודות לחץ המערבולת והם סגורים במקרים מוקשים כדי לעמוד בפני השפעות קורוזיה ושחיקה.

חיישנים חיצוניים, בדרך כלל מדי מתח פיזואלקטריים, חשים את המערבולת הנשירה בעקיפין באמצעות הכוח המופעל על מוט הנפילה.חיישנים חיצוניים מועדפים ביישומים שחוקים/קורוזיביים מאוד כדי להפחית את עלויות התחזוקה, בעוד שחיישנים פנימיים מספקים יכולת טווח טובה יותר (רגישות זרימה טובה יותר).הם גם פחות רגישים לתנודות צינור.בית האלקטרוניקה מדורג בדרך כלל לפיצוץ ועמיד בפני מזג אוויר, ומכיל את מודול המשדר האלקטרוני, חיבורי סיום, ואופציונלי מחוון קצב זרימה ו/או סיכום.

סגנונות מד זרימת וורטקס

מדי מערבולת חכמים מספקים אות פלט דיגיטלי המכיל יותר מידע מאשר רק קצב זרימה.המיקרו-מעבד במד הזרימה יכול לתקן אוטומטית עבור תנאי צינור ישרים לא מספיקים, עבור הבדלים בין קוטר הקדח לזה של המטין

יישומים ומגבלות

מדי וורטקס אינם מומלצים בדרך כלל עבור יישומי אצווה או זרימה לסירוגין אחרים.הסיבה לכך היא שהגדרת קצב זרימת הטפטוף של תחנת האצווה יכולה לרדת מתחת למגבלת מספר ריינולדס המינימלית של המונה.ככל שהאצווה הכוללת קטנה יותר, כך סביר להניח שהשגיאה המתקבלת תהיה משמעותית יותר.

גזים בלחץ נמוך (צפיפות נמוכה) אינם מייצרים דופק לחץ חזק מספיק, במיוחד אם מהירויות הנוזל נמוכות.לכן, סביר להניח שבשירותים כאלה יכולת הטווח של המונה תהיה גרועה ולא יהיה ניתן למדידה זרימות נמוכות.מצד שני, אם יכולת הטווח המופחתת מקובלת והמד בגודל הנכון עבור זרימה רגילה, עדיין ניתן לשקול את מד זרימת המערבולת.