Princípio de funcionamento do medidor de vazão por vórtice

Em determinadas condições de fluxo, parte da energia cinética do fluido é convertida em vibração, e a frequência dessa vibração apresenta uma relação proporcional com a vazão. Este é o princípio do medidor de vazão por vórtice. Hoje, o Canal de Automação apresentará a você a aplicação dos medidores de vazão por vórtice. Características: O medidor de vazão por vórtice possui as seguintes características: ① A saída é em frequência de pulso, cuja frequência é proporcional à vazão volumétrica real do fluido medido e não é afetada pela composição, densidade, pressão e temperatura do fluido; ② Ampla faixa de medição, com precisão geral de até 10:1 ou mais; ③ Precisão de nível médio-alto; ④ Sem partes móveis, alta confiabilidade; ⑤ Estrutura simples e robusta, instalação conveniente e baixos custos de manutenção; ⑥ Ampla gama de aplicações, aplicável a líquidos, gases e vapor. Aplicação em campo: O medidor de vazão por vórtice é adequado para uma ampla gama de fluidos, mas não é indicado para fluidos com baixo número de Reynolds (Re D ≤ 2 × 10⁴). Isso ocorre porque, em números de Reynolds baixos, o número de Strouhal varia com o número de Reynolds, prejudicando a linearidade do medidor. Além disso, a erosão do gerador de vórtices pelo fluido contendo partículas sólidas gera ruído, e as fibras curtas presentes no gerador de vórtices, se enroladas nele, podem alterar o coeficiente do medidor. As aplicações de medidores de vazão por vórtice em fluidos de fase mista são as seguintes: ① Podem ser utilizados para escoamento bifásico gás-líquido com microbolhas dispersas e uniformes, desde que o teor volumétrico de gás seja inferior a 7%-10%. Se o teor volumétrico de gás exceder 2%, o coeficiente do medidor deve ser corrigido. ② Pode ser usado para escoamento bifásico gás-sólido e líquido-sólido contendo partículas sólidas dispersas e uniformes com um teor não superior a 2%. ③ Pode ser usado para escoamento bicomponente de líquido insolúvel (como óleo e água). Escoamentos pulsantes e rotativos impactam seriamente o medidor de vazão por vórtice. Se a frequência de pulsação coincidir com a faixa de frequência do vórtice, pode ocorrer ressonância, comprometendo a operação normal e danificando o equipamento, além de causar o "bloqueio" do sinal do vórtice. Nesse caso, o sinal ficará fixo em uma determinada frequência. O "bloqueio" está relacionado à amplitude da pulsação, ao formato do gerador de vórtice e à taxa de bloqueio. A precisão do medidor de vazão por vórtice é de aproximadamente ±0,5%R a ±2%R para líquidos e de ±1%R a ±2%R para gases, com repetibilidade geralmente entre 0,2% e 0,5%. Como o coeficiente de medição do medidor de vazão por vórtice é baixo, a resolução de frequência também é baixa, e quanto maior o diâmetro, menor a precisão. Portanto, o diâmetro do medidor não deve ser muito grande (abaixo de DN300). A ampla faixa de medição é uma característica do medidor de vazão por vórtice, mas o ponto importante é o valor da vazão no limite inferior da faixa. Geralmente, o limite inferior da velocidade média de fluxo de líquidos é de 0,5 m/s e o de gases é de 4 a 5 m/s. A vazão normal do medidor de vazão por vórtice situa-se preferencialmente entre 1/2 e 2/3 da faixa de medição normal. A maior vantagem do medidor de vazão por vórtice é que o coeficiente de medição não é afetado pelas propriedades físicas do meio de medição, podendo ser estendido de um meio típico para outros meios. No entanto, devido à grande diferença na faixa de vazão de líquidos e gases, a faixa de frequência também é muito diferente. No circuito amplificador que processa o sinal do vórtice, a banda de passagem do filtro é diferente, assim como os parâmetros do circuito. Portanto, os mesmos parâmetros de circuito não podem ser usados ​​para medir diferentes fluidos. Além disso, a densidade de gases e líquidos é muito diferente, e a intensidade do sinal gerado quando o vórtice se separa é proporcional à densidade, resultando em intensidades de sinal muito diferentes. O ganho e a sensibilidade de disparo dos circuitos amplificadores para líquidos e gases são diferentes, a carga piezoelétrica é muito diferente e os parâmetros do amplificador de carga também são diferentes. Mesmo que se trate do mesmo gás (ou líquido, vapor), como a pressão, a temperatura e a densidade do fluido são diferentes, a faixa de vazão utilizada é diferente, a intensidade do sinal também é diferente e os parâmetros do circuito precisam ser alterados. Portanto, não é viável alterar o fluido utilizado ou o diâmetro do medidor sem modificações de hardware ou software em um medidor de vazão por vórtice. Precauções de instalação: O medidor de vazão por vórtice é sensível à distorção da distribuição da velocidade do fluxo na tubulação, ao fluxo rotacional e ao movimento arterial do fluxo. Portanto, deve-se prestar muita atenção às condições de instalação da tubulação no local e seguir rigorosamente as instruções de uso. O medidor de vazão por vórtice pode ser instalado em ambientes internos ou externos. Se for instalado em um poço artesiano, para evitar que seja submerso pela água, deve-se utilizar um tipo de vedação. sensor deve ser utilizado. O sensor pode ser instalado horizontalmente, verticalmente ou obliquamente na tubulação, mas para evitar a interferência de bolhas e gotículas na medição de líquidos e gases, atente-se à posição de instalação (ver Figura 4). O medidor de vazão tipo vórtice deve garantir que os trechos retos de tubulação a montante e a jusante tenham o comprimento necessário (ver Figura 5). Na Figura 5, a representa um cotovelo de 90°, b um tubo de expansão concêntrico, c uma válvula de contração concêntrica totalmente aberta, d dois cotovelos de 90° em planos diferentes, e uma válvula reguladora semiaberta e f dois cotovelos de 90° no mesmo plano. A conexão entre o sensor e a tubulação é mostrada na Figura 6. Ao conectar com a tubulação, atente-se aos seguintes pontos: ① O diâmetro interno D da tubulação a montante e a jusante deve ser o mesmo que o diâmetro interno do sensor D', e a diferença deve atender às seguintes condições: 0,95D ≤ D' ≤ 1,1D; ② A tubulação deve ser concêntrica com o sensor e a coaxialidade deve ser inferior a 0,05D'; Ao se projetar para dentro da tubulação, seu diâmetro interno pode ser de 1 a 2 mm maior que o diâmetro interno do sensor;

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