фекту при числах Рейнольдса нижче 20000 вихрові витратоміри не гарантують точність вимірювань, оскільки число Струхаля в цьому діапазоні значно варіюється, хоча деякі рас?? одомери, такі як digitalYEWFLO мають спеціальний інструмент для індивідуального калібрування в діапазоні 5000 lt; Re lt; 20000, щоб вимірювати з хорошою точністю і тут.
Також слід зазначити, що в реальності число Струхаля не строго постійно зі зміною Re. Природно, воно змінюється в певних межах, ширина яких залежить від геометрії тіла обтікання: на малюнку 3.24 наведена залежність числа Струхаля від Re для циліндричного тіла обтікання (суцільна лінія) і для дельтаобразним тіла обтікання (переривчаста лінія). Відповідно, цій геометрією і визначається точність, яку можна досягти конкретним витратоміром.
Крім принципового обмеження ефекту Кармана в області малих чисел Рейнольдса, є ще інші фактори, що визначають нижню межу вимірів по швидкості. Головним чином це пов'язано з тим, що більшість систем детектування вихорів пасивні, і вони використовують кінетичну енергію середовища.
Малюнок 3.24 - Залежність числа Струхаля від числа Рейнольдса для циліндричного тіла обтікання і для дельтаобразним тіла обтікання
У разі рідин, мінімально можлива швидкість зазвичай лежить в діапазоні 0,3 - 0,6 м/c (залежно від конструкції витратоміра). Щільність також впливає на обмеження мінімальної швидкості, але, так як більшість рідин має питому масу ~ 0,8 - 1,2, обмеження по швидкості сильно не залежить від типу рідини.
У разі ж газів, де щільність може розрізнятися на порядки, слід також дуже уважно дивитися на обмеження по щільності середовища, оскільки кінетична енергія також визначається і масою, і для детектування вихорів необхідно також, щоб середу також володіла достатньою масою для впливу на сенсор.
Максимальні швидкості в основному обмежуються можливістю механічних пошкоджень витратоміра, виникненням кавітації і ефектами другого порядку (генерація вихорів стінками трубопроводу).
У разі рідин, ця величина варіюється від 5 до 10 м/c, але зазвичай різко зменшується із зростанням питомої маси вище. У разі газів, де знову ж щільності змінюються значно, ці дані повинні повідомлятися виробником витратомірів. Зазвичай для газів ця межа лежить в діапазоні від 30 до 80 м/с. У діапазоні 5000 lt; Re lt; 20000 залежність числа Струхаля від Re нелінійна, але якщо в'язкість і щільність середовища залишаються постійними, то для компенсації нелінійності вимірювань вводиться коригувальний множник.
Притому, що всі вихрові витратоміри використовують у своїй основі один і той же фізичне явище, витратоміри різних виробників мають відрізняються як технічні характеристики, так і надійність і вимоги по установці. В основі цих відмінностей лежать в першу чергу різні принципи детектування вихорів.
У витратомірах Yokogawa (серія YEWFLO), які пропонуються до застосування на об'єкті, розглянутому в технологічній частині, застосовується метод згинальних напружень. Суть цього принципу полягає в тому, що формування вихорів на тілі обтікання призводить до виникнення змінного тиску, прикладеного до тіла обтікання, що призводить до виникнення змінної сили, яка призводить до виникнення малих згинальних напружень в тілі обтікання з тією ж самою частотою, що і частота утворення вихорів. Ці напруги згибу реєструються пьезодатчиком, розташованими в тілі обтікання. Що виникає в момент зриву вигиналися сила реєструється розташованими всередині нього пьезодатчиком (малюнок 3.25).
Достоїнствами такого методу вимірювань є:
усереднення потоку по перетину трубопроводу;
виключення контакту датчиків з процесом;
можливість застосування ультрастойкіх матеріалів як віхреобразователя.
Конструкція витратомірів серії DY (digitalYEWFLO) дозволяє виділяти і аналізувати не пов'язані з основним сигналом шуми, завдяки чому ці витратоміри мають потужні засоби додаткової діагностики.
Малюнок 3.25 - Конструкція вихрового витратоміра компанії Yokogawa
У схемах трубопроводів існує досить велика кількість джерел вібрації, до яких відносяться не тільки двигуни, компресори, насоси, але й клапани, вентилі. Вихори, які повинні чітко детектувати вихрові витратоміри, за своїми проявами дуже близькі до ефектів, що виникають при вібрації трубопроводу. Таким чином, виходить протиріччя: вихрові витратоміри з одного боку повинні бути дуже чутливі до впливу вихорів (це критично при малих витратах або низьких плотностях), з іншого боку - вони повинні бути стійкими по відношенню до інших вібраціям, які дуже складно відокремити від корисного сигналу.
У вихрових витратомірах серії YEWFLO система захисту від вібрації складається з 2-х частин: конструктивною і апаратну (у тому числі і математичної).
З точки зору конструктивної частини вібрацію можна розкласти на три просторових складових: а) вздовж трубопро...
