Сравнение и области применения Вихревого расходомера и Ультразвукового

Вихревые и ультразвуковые расходомеры – отличные варианты для измерения объёмного расхода. Однако каждое из этих решений имеет свои преимущества и ограничения, обусловленные различными функциями и характеристиками.

В этой статье мы сравним основные различия между этими двумя вариантами. Если вы ищете оптимальное решение для вашей области применения, у нас есть информация, необходимая для принятия максимально обоснованного решения.

Магазин Gtest®  специализируется на поставках вихревых расходомеров для сред на водной основе, а также на различных ультразвуковых расходомерах. В этой статье представлен более широкий обзор расходомеров, чем наш, чтобы предоставить полное руководство.

Вихревой расходомер: Обзор

Вихревые расходомеры используют предсказуемые траектории движения жидкости при столкновении с препятствием для расчета скорости течения.

Подобно тому, как камень в ручье создает вихри вниз по течению, обтекаемое тело в расходомерах действует как генератор вихрей. Количество вихрей, срываемых обтекаемым телом, пропорционально скорости потока, подобно тому, как более высокая скорость потока, протекающего через камни, создает пороги.

Вихревой расходомер измеряет интенсивность вихрей, создаваемых в системе. Это измерение показывает скорость потока жидкости, газа или пара в системе.

Ультразвуковой счетчик: Обзор

Существует два типа ультразвуковых измерителей: доплеровский и время-пролётный. Вот как работает каждый из них.

Допплер

Расходомер доплеровского типа использует эффект Доплера, открытый австрийским физиком Кристианом Доплером в 1842 году. Если вы когда-либо слышали шум проезжающей мимо машины скорой помощи, вы наверняка испытали эффект Доплера. В этом примере длина звуковых волн сокращается по мере приближения машины скорой помощи и увеличивается по мере её удаления. Это создаёт искажение звука сирены.

Ультразвуковой расходомер использует это изменение звуковых волн для измерения расхода газа или жидкости. Расходомер излучает ультразвуковую волну в трубу с потоком. Звуковые волны затем отражаются от пузырьков и частиц в потоке и возвращаются обратно к преобразователю.

Сдвиг частоты звуковых волн пропорционален расходу жидкости. Расходомер использует это изменение для измерения расхода.

Время-пролётный

Технология измерения времени прохождения сигнала использует два преобразователя, слегка смещенных друг от друга и расположенных по разные стороны трубы. Первый преобразователь излучает ультразвуковой сигнал. Этот сигнал дважды пересекает трубу, а второй преобразователь его регистрирует.

Звуковые волны ускоряются при движении по потоку. Затем они замедляются при движении против потока. Время между отражениями пропорционально расходу жидкости.

Этот сдвиг частоты также пропорционален расходу.

Вихревые и ультразвуковые расходомеры: основные сравнения

Вот как сравнить эти два счетчика при выборе вихревых и ультразвуковых расходомеров.. 

Допустимые характеристики жидкости

Вихревые расходомеры 

Эти счётчики подходят для жидкостей от чистых до загрязнённых, а также для чистых газов. Крупные частицы могут привести к засорению счётчика. Этот тип счётчиков работает только с жидкостями с низкой вязкостью.

Ультразвуковые расходомеры 

Ультразвуковые расходомеры, измеряющие время прохождения сигнала, лучше всего работают с жидкостями низкой и средней вязкости. Доплеровские расходомеры гораздо лучше подходят для измерения жидкостей с пузырьками или твердыми частицами. Однако они часто уступают моделям, измеряющим время прохождения сигнала (время пролета).

Потеря давления

Вихревые расходомеры 

Этот тип потока среды характеризуется средним перепадом давления на счётчике. Поскольку счётчик расположен непосредственно в потоке, он прерывает поток.

Ультразвуковые расходомеры 

Эти счетчики практически не демонстрируют потери давления.

Первоначальные затраты на настройку и обслуживание

Вихревые расходомеры 

Эти счётчики — недорогие решения. Однако их необходимо устанавливать непосредственно в трубопровод. Это может привести к временному отключению системы при установке в действующую. После установки обслуживание практически не требуется благодаря отсутствию движущихся частей.

Ультразвуковые расходомеры 

Этот тип расходомера имеет высокую первоначальную стоимость, но может потребовать более низкой стоимости установки, чем некоторые другие варианты. Отсутствие подвижных частей обеспечивает простоту обслуживания и высокую долговечность. Большинство ультразвуковых расходомеров встраиваемые, но некоторые модели крепятся снаружи трубы. Для установки этих моделей не требуется отключение системы подачи среды измерений.

Диапазон диаметров труб и длина прямых участков труб

Большинству расходомеров требуется отрезок прямой трубы перед счетчиком, чтобы обеспечить точность показаний расхода через датчики.

Вихревые расходомеры 

Диапазон диаметров труб для этого типа счетчика составляет от 0,6 до 12 дюймов (от 0,015 до 0,3 м). Длина прямого участка трубы перед счетчиком должна быть в 15–25 раз больше диаметра трубы.

Ультразвуковые расходомеры 

Этот тип расходомера подходит для труб гораздо более широкого диапазона размеров. Он подходит для труб диаметром от 0 до 157,5 дюймов (от 0,025 до 4 м). Длина прямого участка трубы перед счётчиком должна быть в 5–20 раз больше её диаметра.

Выбор правильного расходомера для ваших нужд

Вихревые расходомеры идеально подходят для систем на основе воды, таких как охлаждающие контуры. Поскольку им не требуется электропроводность жидкости, они отлично подходят для систем с деионизированной водой. Это недорогие и долговечные расходомеры. Однако они создают средние потери давления в системе и не могут работать с высокой вязкостью или низким расходом. 

Ультразвуковые расходомеры отлично подходят для чистых жидкостей или жидкостей с пузырьками или частицами, с низкой или средней вязкостью. Они идеально подходят для систем, не требующих потерь давления. Хотя первоначальные затраты могут быть сравнительно высокими, тем не менее, затраты на установку и обслуживание низкие. Также доступны портативные варианты для измерения расхода в нескольких местах.

Другие типы расходомеров

Если требуется недорогой расходомер с малыми потерями давления, хорошим вариантом будет диафрагменный расходомер. Этот расходомер работает по принципу перепада давления, возникающего при сужении трубы. Однако он также имеет свои ограничения при работе с вязкими жидкостями.

Ни вихревые, ни ультразвуковые, ни диафрагменные расходомеры не подходят для очень вязких жидкостей. Для высоковязких жидкостей может быть использован объемный расходомер. Этот расходомер представляет собой механический расходомер, преимущество которого заключается в отсутствии необходимости во внешнем источнике питания. К другим механическим расходомерам относятся ротаметры и турбинные расходомеры.

Ультразвуковые и кориолисовы расходомеры отлично подходят для измерения обратного потока. Из-за однонаправленного тела обтекания и расположения датчиков в стандартном вихревом расходомере двунаправленные измерения неэффективны. Для этого потребуется использовать два вихревых расходомера.