渦流量計とは何ですか?

ボルテックスメーターは、液体が崖の物体の周りを流れるときに起こる自然現象を利用した体積流量計の一種です。渦流量計は、渦放出原理に基づいて動作し、渦 (または渦) が物体の下流に交互に放出されます。渦放出の周波数は、メーターを流れる液体の速度に直接比例します。

渦流量計は、可動部品の導入によって問題が生じる流量測定に最適です。工業用グレード、真鍮製、またはすべてプラスチック製のものが入手可能です。プロセス条件の変化に対する感度が低く、可動部品がないため、他のタイプの流量計に比べて摩耗が比較的少なくなります。

渦流量計の設計

渦流量計は通常、316 ステンレス鋼またはハステロイで作られており、ブラフボディ、渦センサーアセンブリ、および送信電子機器が含まれていますが、後者は遠隔に取り付けることもできます (図 2)。通常、1/2 インチから 12 インチのフランジ サイズで入手できます。ボルテックス メーターの設置コストは、6 インチ未満のサイズのオリフィス メーターの設置コストと競争力があります。ウェハ ボディ メーター (フランジなし) が最もコストが低くなりますが、プロセス流体が危険であるか高温である場合には、フランジ付きメーターが推奨されます。

望ましい特性を達成するために、ブラフ ボディの形状 (正方形、長方形、T 字型、台形) と寸法が実験されています。テストの結果、直線性、低レイノルズ数制限、および速度プロファイルの歪みに対する感度は、ブラフ ボディの形状によってわずかに変化するだけであることがわかりました。断崖本体のサイズは、流れ全体が開口に関与するのに十分なパイプ直径の一部の幅を持たなければなりません。第 2 に、流量に関係なく、流れの剥離線を固定するために、断崖本体の上流面に突出エッジが必要です。第三に、流れの方向のブラフ ボディの長さは、ブラフ ボディの幅の特定の倍数でなければなりません。

現在、渦メーターの大部分は、圧電または静電容量型センサーを使用して、ブラフボディの周囲の圧力振動を検出します。これらの検出器は、圧力振動に、振動と同じ周波数を持つ低電圧出力信号で応答します。このようなセンサーはモジュール式で安価で交換が容易で、極低温の液体から過熱蒸気に至るまで幅広い温度範囲で動作できます。センサーはメーター本体の内部または外部に配置できます。接液したセンサーは渦圧力の変動によって直接応力を受け、腐食や浸食の影響に耐えるために硬化ケースに密閉されています。

外部センサー (通常は圧電ひずみゲージ) は、シェダー バーにかかる力を通じて間接的に渦の放出を感知します。メンテナンスコストを削減するために、腐食性/腐食性の高いアプリケーションでは外部センサーが好まれますが、内部センサーはより優れたレンジアビリティ (より優れた流量感度) を提供します。また、パイプの振動にも敏感ではありません。電子機器のハウジングは通常、防爆性および耐候性を備えており、電子送信機モジュール、終端接続、およびオプションで流量表示器および/または積算器が含まれています。

渦流量計のスタイル

スマート渦メーターは、流量だけでなく、より多くの情報を含むデジタル出力信号を提供します。流量計のマイクロプロセッサは、不十分な直管状態や内径と母材の直径の差を自動的に修正します。

アプリケーションと制限事項

渦メーターは通常、バッチ処理やその他の断続的な流れの用途には推奨されません。これは、バッチステーションのドリブル流量設定がメーターの最小レイノルズ数制限を下回る可能性があるためです。バッチ全体が小さいほど、結果として生じるエラーが大きくなる可能性が高くなります。

低圧 (低密度) ガスは、特に流体速度が低い場合、十分に強い圧力パルスを生成しません。したがって、このようなサービスでは、メーターのレンジアビリティが悪く、低流量は測定できない可能性があります。一方、レンジアビリティの低下が許容可能であり、流量計が通常の流れに対して適切なサイズである場合には、渦流量計を検討することができます。