Comparación y aplicación de caudalímetro Vortex y rotámetro
1 Principios de funcionamiento de los dos caudalímetros
1.1 Rotámetro
El rotámetro, también conocido como caudalímetro de flotador, significa que el flotador está en un tubo cónico vertical. Instrumento que sube y baja con cambios en la velocidad del flujo para cambiar el área del espacio de flujo formado entre ellos para medir el flujo volumétrico [2].
La parte de medición del rotámetro se compone básicamente de dos partes. Una parte es un tubo cónico que se expande gradualmente desde abajo hacia arriba y la otra parte es un rotor colocado en el tubo cónico que puede moverse; con libertad. A veces se utiliza un flotador cónico para acoplarse con una placa de orificio de metal instalada dentro de un tubo cónico. Cuando se trabaja, el fluido medido (gas o líquido) ingresa al tubo cónico desde el extremo inferior del tubo cónico, se mueve hacia arriba a lo largo del tubo cónico, fluye a través del espacio anular entre el rotor y el tubo cónico y luego sale del extremo superior del tubo cónico. Cuando el fluido fluye a través del tubo cónico, el rotor ubicado en el tubo cónico recibirá una fuerza hacia arriba, lo que hará que el rotor flote hacia arriba. Cuando esta fuerza es exactamente igual a la gravedad del rotor sumergido en el fluido (es decir, igual al peso del rotor menos la fuerza de flotación del fluido sobre el rotor), las dos fuerzas que actúan sobre las partes superior e inferior del El rotor alcanzará el equilibrio. En este momento, el rotor dejará de flotar a cierta altura. Si el flujo de fluido medido cambia repentinamente de pequeño a grande, la fuerza que actúa sobre el rotor aumenta, lo que hace que el rotor se eleve. Cuando la fuerza del fluido que actúa sobre el rotor vuelve a ser igual al peso del rotor en el fluido, el rotor se estabiliza a una nueva altura. De este modo, la posición de equilibrio del rotor sobre la altura del tubo cónico corresponde al caudal del medio medido. La altura de la posición de equilibrio del rotor se transmite mediante un acoplamiento magnético y luego se convierte en una salida de 4-20 mA a través de un amplificador. Este es el principio básico de la medición de flujo del caudalímetro del rotor.
El rotámetro tiene las características de estructura simple, operación confiable, precio bajo, velocidad de respuesta rápida, fácil uso y mantenimiento. Se utiliza principalmente para la medición de flujo de líquido o gas monofásico con diámetro pequeño y mediano, caudal pequeño y número de Reynolds bajo. La desventaja es que debido a que el flotador es una parte móvil, cuando el caudal de fluido excede un cierto valor o la presión media es inestable, la estabilidad del flotador se vuelve pobre y es fácil de oscilar.
1.2 Caudalímetro Vortex
El caudalímetro Vortex también se denomina caudalímetro Vortex. Se puede utilizar para medir el flujo de líquidos, gases y vapor en varias tuberías. Es un nuevo instrumento de flujo comúnmente utilizado en control industrial, medición de energía y gestión de ahorro de energía.
Un caudalímetro de vórtice es un instrumento que utiliza el fenómeno regular de extracción de vórtice para medir el flujo de fluido. Un cilindro no aerodinámico (cilindro o prisma triangular) se inserta verticalmente en el fluido como un generador de vórtice, como se muestra en la Figura 1. Cuando el número de Reynolds alcanza un cierto valor, se generarán dos filas de vórtices alternos asimétricos pero regulares, como se muestra en la figura, aguas abajo de la columna. Esta columna de vórtices suele ser inestable. Cuando la relación entre la distancia h entre dos vórtices en una columna de vórtice y la distancia L entre dos vórtices en la misma columna satisface h/L = 0,281, la columna de vórtice asimétrica generada alcanza la estabilidad. Una columna de vórtice como esta se llama Karman. columna de vórtice. La frecuencia del vórtice Karman formado por un generador de vórtice cilíndrico es la velocidad de flujo promedio (Hz v---velocidad de flujo promedio del fluido (Hz); ----Velocidad de flujo promedio del fluido (m/s); d----Diámetro del cilindro (m St----Coeficiente de Strauer Haar (cuando el número de Reynolds Re =5 × 102 ~ 1,5 × 105, St =); 0.2).
Se puede ver en la ecuación (1) que cuando St es aproximadamente constante, la frecuencia f generada por el vórtice es proporcional al caudal promedio del fluido. El caudal volumétrico Q se puede obtener de. la f medida.
El caudalímetro Vortex tiene las ventajas de alta precisión, amplio rango de medición, sin piezas móviles, sin desgaste mecánico, fácil mantenimiento, pequeña pérdida de presión y buen efecto de ahorro de energía. La desventaja es que tiene un rendimiento deficiente. en la detección de frecuencia de vórtices. El sensor se ve fácilmente afectado por otras fuentes de vibración a su alrededor, provocando errores [3].
2 ejemplos de aplicación
Ejemplo 1: una empresa ha instalado recientemente tres conjuntos de dispositivos de medición de flujo y los medidores de flujo son rotámetros. Cuando se puso en uso, el rotor del medidor de flujo a menudo vibraba violentamente, lo que provocaba grandes fluctuaciones de presión en el dispositivo de producción, agrietamiento de la membrana a prueba de explosiones, parada del dispositivo y graves pérdidas económicas. Para resolver este problema, los técnicos del instrumento analizaron y probaron cuidadosamente el proceso de producción y el medidor de flujo, y finalmente descubrieron que debido a la presión inestable del medio medido, el rotor del medidor de flujo oscilaba y el medidor no podía funcionar correctamente. En respuesta a este problema, los técnicos decidieron utilizar un caudalímetro de vórtice sin partes móviles para reemplazar el caudalímetro de rotor. El sistema mejorado se puso en funcionamiento y logró resultados muy satisfactorios.
Ejemplo 2: una empresa utiliza varios caudalímetros de vórtice para medir el caudal medio y los errores de medición de dos de ellos suelen ser relativamente grandes. Después de un cuidadoso análisis e investigación, se descubrió que había una fuerte fuente de vibración cerca de los dos caudalímetros. La vibración de la fuente de vibración provocó que el sensor de detección de vórtice del caudalímetro de vórtice produjera mediciones falsas. Una vez eliminada la fuente de vibración, el medidor de flujo vuelve a su funcionamiento normal.
3 Conclusión
Si desea comprar productos seguros y confiables, Beijing Outemei Automation Technology Co., Ltd. le recomienda: (1) Si la presión del medio medido es inestable o el caudal es rápido Al elegir un caudalímetro, intente elegir un caudalímetro sin partes móviles, como un rotámetro, para evitar oscilaciones, daños al instrumento e impacto en la producción. (2) En ocasiones en las que la vibración de la tubería es grave, se debe evitar en la medida de lo posible el uso de caudalímetros de vórtice.