Een vortexmeter is een type volumetrische flowmeter die gebruikmaakt van een natuurlijk fenomeen dat optreedt wanneer een vloeistof langs een stomp object stroomt. Vortexmeters werken volgens het principe van wervelafscheiding, waarbij wervelingen (of eddies) afwisselend stroomafwaarts van het object worden afgescheiden. De frequentie van de wervelafscheiding is recht evenredig met de snelheid van de vloeistof die door de meter stroomt.
Vortexflowmeters zijn het meest geschikt voor flowmetingen waarbij de introductie van bewegende onderdelen problemen oplevert. Ze zijn verkrijgbaar in industriële kwaliteit, messing of volledig kunststof. De gevoeligheid voor variaties in de procesomstandigheden is laag en, omdat er geen bewegende onderdelen zijn, is de slijtage relatief laag in vergelijking met andere typen flowmeters.
Ontwerp van wervelstroommeters
Een vortexflowmeter is doorgaans gemaakt van roestvrij staal 316 of Hastelloy en bestaat uit een stompe behuizing, een vortexsensor en de transmitterelektronica – hoewel deze laatste ook op afstand kan worden gemonteerd (figuur 2). Ze zijn doorgaans verkrijgbaar met flensmaten van ½ inch tot 12 inch. De installatiekosten van vortexmeters zijn vergelijkbaar met die van orificemeters met een diameter kleiner dan 6 inch. Waferbodymeters (flensloos) zijn het goedkoopst, terwijl flensmeters de voorkeur hebben als de procesvloeistof gevaarlijk is of een hoge temperatuur heeft.
Er is geëxperimenteerd met de vormen en afmetingen van de stompe lichamen (vierkant, rechthoekig, T-vormig, trapeziumvormig) om de gewenste eigenschappen te bereiken. Tests hebben aangetoond dat lineariteit, een laag Reynoldsgetal en de gevoeligheid voor vervorming van het snelheidsprofiel slechts minimaal variëren afhankelijk van de vorm van het stompe lichaam. De breedte van het stompe lichaam moet een voldoende groot deel van de buisdiameter uitmaken, zodat de volledige stroming deelneemt aan de afstoting. Ten tweede moet het stompe lichaam uitstekende randen aan de stroomopwaartse zijde hebben om de scheidingslijnen van de stroming te fixeren, ongeacht de stroomsnelheid. Ten derde moet de lengte van het stompe lichaam in de stromingsrichting een bepaald veelvoud zijn van de breedte van het stompe lichaam.
Tegenwoordig gebruiken de meeste vortexmeters piëzo-elektrische of capacitieve sensoren om de drukoscillatie rond de stompe behuizing te detecteren. Deze detectoren reageren op de drukoscillatie met een laagspanningssignaal met dezelfde frequentie als de oscillatie. Dergelijke sensoren zijn modulair, goedkoop, eenvoudig te vervangen en kunnen werken bij een breed temperatuurbereik – van cryogene vloeistoffen tot oververhitte stoom. Sensoren kunnen zich in of buiten de meterbehuizing bevinden. Natte sensoren worden direct belast door de vortexdrukschommelingen en zijn in een geharde behuizing geplaatst om corrosie en erosie te weerstaan.
Externe sensoren, meestal piëzo-elektrische rekstrookjes, detecteren de wervelafscheiding indirect via de kracht die op de afwerpbalk wordt uitgeoefend. Externe sensoren hebben de voorkeur bij zeer erosieve/corrosieve toepassingen om onderhoudskosten te verlagen, terwijl interne sensoren een betere meetnauwkeurigheid bieden (betere stromingsgevoeligheid). Ze zijn ook minder gevoelig voor buistrillingen. De elektronicabehuizing is meestal explosie- en weerbestendig en bevat de elektronische transmittermodule, aansluitpunten en optioneel een debietindicator en/of totalisator.
Vortex-flowmeterstijlen
Slimme vortexmeters leveren een digitaal uitgangssignaal met meer informatie dan alleen de stroomsnelheid. De microprocessor in de flowmeter kan automatisch corrigeren voor onvoldoende rechte leidingcondities en voor verschillen tussen de boringdiameter en die van de mat.
Toepassingen en beperkingen
Vortexmeters worden doorgaans niet aanbevolen voor batchverwerking of andere toepassingen met intermitterende stroming. Dit komt doordat de instelling van de druppelstroom van het batchstation onder de minimale Reynolds-getallimiet van de meter kan vallen. Hoe kleiner de totale batch, hoe groter de resulterende fout waarschijnlijk zal zijn.
Gassen met lage druk (lage dichtheid) produceren geen voldoende sterke drukpuls, vooral niet bij lage vloeistofsnelheden. Daarom is het waarschijnlijk dat bij dergelijke toepassingen de meetnauwkeurigheid van de meter slecht zal zijn en lage debieten niet meetbaar zullen zijn. Als een verminderde meetnauwkeurigheid echter acceptabel is en de meter de juiste afmetingen heeft voor een normale debiet, kan de vortexflowmeter nog steeds worden overwogen.
Plaatsingstijd: 21-03-2024