Che cos'è un flussimetro a vortice
Un flussimetro a vortice misura la portata contando i vortici che si staccano a valle di un corpo tozzo posto nella vena del fluido. Ogni vortice arriva come un impulso di pressione, e la frequenza con cui gli impulsi si susseguono è proporzionale alla velocità in un ampio intervallo: lo strumento trasforma dunque un ritmo meccanico in una portata senza alcuna parte mobile. Poiché il corpo è nella linea e l'elettronica conta una frequenza invece di leggere uno spostamento, il tipo sopporta temperature e pressioni che accorcerebbero la vita di un flussimetro meccanico.
È per questo che è la risposta consueta per il vapore. Vapore saturo, vapore surriscaldato, aria compressa, azoto e la maggior parte dei gas di processo sono misurati con un flussimetro a vortice ogni volta che la linea porta una corrente monofase pulita, e lo stesso strumento misura anche i liquidi a bassa viscosità come l'acqua e la condensa. Dove uno stabilimento misura il collettore di una caldaia, una tintoria o una sala compressori, di solito è questo tipo a fare la contabilizzazione.
Questa pagina tratta come viene configurato: cosa si chiede di sopportare al corpo, al diametro e all'attacco di processo, quando occorre aggiungere una compensazione di temperatura e di pressione prima che il valore significhi qualcosa, e quale delle tecnologie di misura di portata vicine subentra quando il mezzo non è una corrente monofase pulita.
Come misura un flussimetro a vortice
Il corpo tozzo è un ostacolo volutamente non profilato. Mentre il fluido lo aggira i vortici si staccano alternativamente dai due lati, e ogni vortice distaccato sottrae una piccola quota di pressione dal margine posteriore; un sensore dentro il corpo rileva l'alternanza come una frequenza. Nell'intervallo di numeri di Reynolds per cui il tipo è progettato quella frequenza è proporzionale alla velocità, quindi lo strumento la converte in una portata volumetrica usando l'area del diametro. La proporzionalità sta nella geometria del corpo e non nel singolo gas, ed è per questo che uno stesso corpo può essere offerto per più mezzi.
Ne seguono tre conseguenze. Lo strumento ha bisogno di una corrente monofase, perché il vortice generato da un liquido è turbato dalle gocce e quello generato da un gas è turbato dalla condensa: il vapore bagnato e la portata bifase sono fuori dal tipo. Ha bisogno di una velocità compresa nella sua fascia, perché all'estremo inferiore il distacco smette di essere regolare e all'estremo superiore è l'erosione del corpo a fissare il limite. E ha bisogno di un profilo stabilizzato e privo di vorticosità in corrispondenza del corpo, perché la frequenza è in realtà una misura di velocità e ogni disturbo a monte è letto come una variazione di portata.
Che il segnale sia una frequenza è la ragione pratica per cui il tipo sopporta condizioni che mettono fuori uso altri strumenti: una frequenza non deriva come deriva un'escursione analogica. Ciò a cui non è immune è il cambiamento di stato del mezzo dentro lo strumento, ed è per questo che un servizio a vapore è di norma accompagnato da una compensazione invece di essere misurato allo stato grezzo.
Opzioni di configurazione
La maggior parte della specifica è definita da queste decisioni e non dalla classe di accuratezza. Ognuna vincola la successiva, ed è per questo che si chiariscono in ordine.
| Configurazione | Opzioni da definire | Cosa decide davvero |
| Diametro e tipo di corpo | Esecuzioni flangiata, interflangiata e a inserzione in un intervallo di diametri nominali | Se la linea deve essere aperta per un corpo a pieno diametro o può accogliere un tipo a inserzione, e se la velocità nell'applicazione ricade nella fascia in cui il corpo lavora. |
| Corpo e materiali a contatto con il prodotto | Acciaio al carbonio e acciaio inossidabile come punti di partenza usuali | Se il corpo resiste al mezzo e alla temperatura, cosa che va stabilita prima ancora di parlare di accuratezza. |
| Famiglia di mezzo | Vapore, gas o liquido: lo strumento si ordina per il mezzo previsto, non si cambia in seguito | La taratura e il modo in cui è organizzata la compensazione. Lo stesso corpo misurato grezzo è uno strumento diverso dallo stesso corpo compensato per il vapore. |
| Compensazione di temperatura e di pressione | Standard, solo temperatura, solo pressione o entrambe, in una esecuzione integrata o separata | Se l'uscita dà un valore vero di massa o di volume in condizioni standard, oppure soltanto un valore volumetrico. Un dato di gas o di vapore senza compensazione è un volume nelle condizioni di linea, e non è ciò che la maggior parte delle contabilizzazioni chiede. |
| Uscita e comunicazione | Uscite a impulsi, in corrente, seriali e con HART | Se il segnale è contato come totale, mostrato come valore istantaneo o letto da un sistema di controllo. |
| Alimentazione | Dal loop in continua a bassa tensione, o da una batteria interna | Se nel punto di installazione esiste un'alimentazione, e per quanto tempo lo strumento può essere lasciato senza supervisione. |
| Attacco di processo e norma delle flange | La norma delle flange, la classe di pressione e la faccia di tenuta della tubazione esistente | Se lo strumento si avvita direttamente sulle flange esistenti o richiede adattatori e una seconda interfaccia di tenuta. |
| Impiego ambientale e montaggio | Livello di vibrazione, coibentazione, e se la testina deve essere raggiungibile per la lettura | Se è giustificato un corpo più pesante e come va orientato l'involucro, perché una testina posta sopra una linea calda invecchia più in fretta di una posta di lato. |
Come scegliere un flussimetro a vortice
| Criterio | Perché determina la risposta | Come chiarirlo prima della richiesta |
|---|
| Se la corrente è monofase | Il vapore bagnato, le gocce trascinate e le miscele bifase turbano il distacco dei vortici e con esso la lettura | Indichi se il vapore è secco e se a monte esiste un separatore, e se il gas può condensare nella linea. |
| Portata minima, normale e massima | È l'estremo inferiore a decidere il diametro, non il massimo, perché un diametro dimensionato sul picco lascia l'applicazione normale in fondo alla fascia | Indichi tutti e tre i valori e le ore al giorno in cui ciascuno si applica. |
| Temperatura e pressione del mezzo | Decidono le caratteristiche del corpo e, per il vapore e per i gas, se è richiesta una compensazione prima che il valore significhi qualcosa | Indichi i valori di esercizio oltre a quelli di progetto, e se la condizione varia. |
| Diametro del tubo e velocità che ne risulta | Il corpo è scelto in modo che l'applicazione cada dentro la fascia di lavoro, e questo può richiedere un diametro diverso da quello della tubazione | Indichi il diametro esterno della tubazione e lo spessore di parete, non soltanto il diametro nominale. |
| Tratto rettilineo di tubo disponibile | La vorticosità prodotta da una curva, da una valvola parzialmente aperta o da un riduttore è letta come una variazione di portata | Invii un disegno di ciò che si trova immediatamente a monte e a valle del punto proposto. |
| Vibrazione nel punto | La vibrazione della tubazione alla frequenza di distacco dei vortici è indistinguibile da una variazione di portata | Descriva la linea e a cosa è collegata, e indichi se lo strumento può essere spostato. |
Se qualcuno di questi punti è ancora aperto, invii quanto è già noto. Un preventivo può essere emesso sulla base della descrizione dell'applicazione e precisato quando i punti in sospeso saranno chiariti.
Le alternative più vicine
Questi sono i tipi in cui una richiesta per un flussimetro a vortice si risolve di solito, e il punto in cui la scelta si decide davvero.
| Alternativa più vicina | Cosa lo distingue da un flussimetro a vortice |
| Flussimetri elettromagnetici | Stanno immersi nella linea e misurano soltanto liquidi conduttivi. Non misurano affatto il vapore né i gas, che è di solito l'applicazione per cui si acquista un flussimetro a vortice; per contro non importa loro che il liquido sia pulito, quindi le polpe e le acque sporche vanno a loro e non a un corpo che si eroderebbe. |
| Flussimetri a ultrasuoni | Sono montati all'esterno del tubo o inseriti attraverso di esso, quindi la linea non deve essere aperta e il mezzo non deve essere conduttivo. Le esecuzioni a montaggio esterno convengono alle modifiche di impianti esistenti e alle grandi condutture, ma la loro lettura dipende dalla parete del tubo e dall'accoppiamento acustico, e non sono la risposta usuale per il vapore. |
| Flussimetri di portata massica termici | Leggono la portata del gas dal trasferimento di calore a basse velocità, che è esattamente il punto in cui un corpo a vortice smette di generare vortici in modo affidabile. È uno strumento riservato ai gas, e legge la massa invece del volume. |
| Flussimetri a turbina | Contano un elemento rotante nella vena del fluido: accurati sui liquidi puliti a bassa viscosità e molto usati per l'erogazione a lotto. Sono i cuscinetti e le pale a renderli intolleranti al vapore, allo sporco e ai gas secchi. |
| Flussimetri ad area variabile | Danno un'indicazione visiva locale senza alimentazione, semplice ed economica sulle piccole linee di lavaggio e di servizio. Non sono adatti a mezzi opachi, ai totali né a letture effettuate a distanza. |
| Flussimetri di portata massica a Coriolis | Misurano direttamente la portata massica e la densità, cioè ciò che la misura fiscale e la dosatura di prodotti di alto valore realmente richiedono. La perdita di carico e il costo crescono ripidamente con il diametro, quindi non sono la risposta generale per un grande collettore di vapore. |
Il flussimetro a vortice e quello di portata massica termica sono i due tipi che misurano un gas senza parti mobili; il confine fra i due è la velocità, non il mezzo.
Cosa includere nella richiesta
La prima risposta può essere un preventivo anziché una serie di domande, se la richiesta le contiene. Dove un valore non è noto, invii la descrizione del compito di misura e confermeremo ciò che implica.
- Il mezzo, se è vapore, gas o liquido, e se il vapore è secco
- Portata minima, normale e massima, con le ore al giorno in cui ciascuna si applica
- Temperatura e pressione del mezzo in esercizio, e se variano
- Diametro esterno della tubazione, spessore di parete e norma delle flange da rispettare
- Se il valore richiesto è un volume nelle condizioni di linea, oppure una massa o un volume in condizioni standard compensato
- Uscita richiesta e cosa la leggerà
- Alimentazione disponibile nel punto di installazione
- Tratto rettilineo di tubo disponibile a monte e a valle
- Condizioni ambientali, vibrazione inclusa, e se la linea è coibentata
- Quantità, porto di destinazione e data di consegna richiesta
