ما هو مقياس التدفق الدوامي؟

مقياس الدوامة هو نوع من أجهزة قياس التدفق الحجمي الذي يستخدم ظاهرة طبيعية تحدث عندما يتدفق السائل حول جسم مخادع.تعمل أجهزة قياس التدفق الدوامي وفقًا لمبدأ تساقط الدوامة، حيث يتم إلقاء الدوامات (أو الدوامات) بالتناوب في اتجاه مجرى الجسم.يتناسب تردد تساقط الدوامة بشكل مباشر مع سرعة تدفق السائل عبر جهاز القياس.

تعد أجهزة قياس التدفق الدوامي هي الأنسب لقياسات التدفق حيث يؤدي إدخال الأجزاء المتحركة إلى حدوث مشكلات.وهي متوفرة في الإنشاءات الصناعية أو النحاسية أو البلاستيكية بالكامل.تعتبر الحساسية للتغيرات في ظروف العملية منخفضة، ومع عدم وجود أجزاء متحركة، يكون التآكل منخفضًا نسبيًا مقارنة بالأنواع الأخرى من أجهزة قياس التدفق.

تصميم مقياس التدفق الدوامي

يُصنع مقياس التدفق الدوامي عادةً من الفولاذ المقاوم للصدأ 316 أو Hastelloy ويتضمن جسمًا مخادعًا ومجموعة مستشعر دوامة وإلكترونيات جهاز الإرسال - على الرغم من أنه يمكن أيضًا تركيب الأخير عن بُعد (الشكل 2).وهي متوفرة عادةً بأحجام شفة تتراوح من ½ بوصة إلى 12 بوصة. وتتنافس تكلفة تركيب عدادات الدوامة مع تكلفة عدادات الفتحة بأحجام أقل من ست بوصات.تتميز أجهزة قياس جسم الرقاقة (عديمة الحواف) بأقل تكلفة، في حين يُفضل استخدام أجهزة القياس ذات الحواف إذا كان سائل العملية خطيرًا أو عند درجة حرارة عالية.

تم تجربة أشكال جسم بلاف (مربع، مستطيل، على شكل حرف T، شبه منحرف) وأبعاده للوصول إلى الخصائص المطلوبة.أظهر الاختبار أن الخطية، وانخفاض عدد رينولدز، والحساسية لتشويه ملف تعريف السرعة تختلف قليلاً فقط مع شكل الجسم المخادع.من حيث الحجم، يجب أن يكون لجسم المخادعة عرض يمثل جزءًا كبيرًا بما يكفي من قطر الأنبوب بحيث يشارك التدفق بأكمله في التساقط.ثانياً، يجب أن يكون لجسم المخدّة حواف بارزة على وجه المنبع لتثبيت خطوط فصل التدفق، بغض النظر عن معدل التدفق.ثالثًا، يجب أن يكون طول جسم المخادعة في اتجاه التدفق مضاعفًا معينًا لعرض جسم المخادعة.

اليوم، تستخدم غالبية أجهزة قياس الدوامة أجهزة استشعار كهرضغطية أو من النوع السعة للكشف عن تذبذب الضغط حول جسم المخادع.تستجيب هذه الكاشفات لتذبذب الضغط بإشارة خرج ذات جهد منخفض لها نفس تردد التذبذب.إن أجهزة الاستشعار هذه عبارة عن وحدات، وغير مكلفة، ويمكن استبدالها بسهولة، ويمكن أن تعمل على نطاق واسع من درجات الحرارة - من السوائل المبردة إلى البخار شديد السخونة.يمكن وضع أجهزة الاستشعار داخل جسم العداد أو خارجه.يتم الضغط على أجهزة الاستشعار المبللة مباشرة من خلال تقلبات ضغط الدوامة ويتم وضعها في حالات صلبة لتحمل تأثيرات التآكل والتآكل.

تستشعر أجهزة الاستشعار الخارجية، وهي عادةً مقاييس الضغط الكهرضغطية، الدوامة المتساقطة بشكل غير مباشر من خلال القوة المبذولة على قضيب التسليط.تُفضل المستشعرات الخارجية في التطبيقات شديدة التآكل/التآكل لتقليل تكاليف الصيانة، بينما توفر المستشعرات الداخلية إمكانية نطاق أفضل (حساسية تدفق أفضل).كما أنها أقل حساسية لاهتزازات الأنابيب.عادةً ما يكون غلاف الإلكترونيات مقاومًا للانفجار ومقاومًا للعوامل الجوية، ويحتوي على وحدة الإرسال الإلكترونية، ووصلات الإنهاء، ومؤشر معدل التدفق و/أو جهاز التجميع بشكل اختياري.

أنماط مقياس التدفق الدوامي

توفر أجهزة قياس الدوامة الذكية إشارة خرج رقمية تحتوي على معلومات أكثر من مجرد معدل التدفق.يمكن للمعالج الدقيق الموجود في مقياس التدفق تصحيح ظروف الأنابيب المستقيمة غير الكافية تلقائيًا، والاختلافات بين قطر التجويف وقطر الصفائح

التطبيقات والقيود

لا يُنصح عادةً باستخدام أجهزة قياس الدوامة في عمليات الخلط أو غيرها من تطبيقات التدفق المتقطع.وذلك لأن إعداد معدل تدفق المراوغة لمحطة الخلط يمكن أن يقل عن الحد الأدنى لرقم رينولدز لجهاز القياس.كلما كانت الدفعة الإجمالية أصغر، زاد احتمال الخطأ الناتج.

الغازات ذات الضغط المنخفض (منخفضة الكثافة) لا تنتج نبض ضغط قوي بما فيه الكفاية، خاصة إذا كانت سرعات السوائل منخفضة.لذلك، من المحتمل أن تكون قابلية نطاق العداد في مثل هذه الخدمات ضعيفة ولن يكون من الممكن قياس التدفقات المنخفضة.من ناحية أخرى، إذا كانت قابلية النطاق المنخفضة مقبولة وتم ضبط حجم المقياس بشكل صحيح للتدفق الطبيعي، فلا يزال من الممكن النظر في مقياس الجريان الدوامي.