Comment fonctionne un capteur d'écoulement vortex?

Un capteur d'écoulement vortex est un dispositif largement utilisé dans le domaine de la mesure du débit, connu pour sa haute précision, sa fiabilité et sa polyvalence. En tant que fournisseur de capteur de flux leader, nous rencontrons souvent des enquêtes sur le fonctionnement de ces capteurs. Dans cet article de blog, nous nous plongerons sur les principes de travail des capteurs de flux de vortex, de leurs applications et des avantages.

Les bases des capteurs de flux de vortex

Pour comprendre comment fonctionne un capteur de flux de vortex, nous devons d'abord saisir le concept de la rue Von Kármán Vortex. Lorsqu'un liquide (un liquide ou un gaz) circule autour d'un corps de bluff (un objet avec une forme non rationalisée), il crée des tourbillons alternés du côté en aval du corps bluff. Ces tourbillons sont versés à une fréquence directement proportionnelle à la vitesse du fluide.

Imaginez un corps bluff cylindrique placé dans un tuyau à travers lequel un fluide coule. Alors que le liquide s'approche du corps de bluff, il se divise autour de lui. Sur le côté en aval, l'écoulement de fluide se sépare de la surface du corps bluff, créant des zones de basse pression. Ces zones de pression basse provoquent la formation de tourbillons. Les tourbillons sont versés alternativement d'un côté du corps de bluff à l'autre, créant un modèle connu sous le nom de Von Kármán Vortex Street.

Principe de travail

Le cœur d'un capteur d'écoulement de vortex réside dans sa capacité à détecter la fréquence de ces tourbillons à remise. À l'intérieur du capteur, il y a un cristal piézoélectrique ou un élément de jauge de déformation. Lorsque les tourbillons passent par cet élément de détection, ils provoquent de petites fluctuations de pression. Ces fluctuations de pression génèrent des signaux électriques dans le cristal ou la souche piézoélectrique - de la jauge, qui sont ensuite convertis en signaux numériques par l'électronique du capteur.

La fréquence des signaux électriques est directement liée à la fréquence des tourbillons hangar. Selon la relation du nombre de Strouhal, la fréquence de la perte de vortex (f) est donnée par la formule:
[f = st \ Times \ frac {v} {d}]
où (ST) est le nombre de strouhal (une constante sans dimension qui dépend de la forme du corps bluff et du nombre de Reynolds de l'écoulement), (v) est la vitesse du fluide, et (d) est la dimension caractéristique du corps bluff (comme le diamètre d'un corps bluff cylindrique).

Une fois la fréquence des signaux électriques mesurée, l'électronique du capteur peut calculer la vitesse du fluide. En sachant la zone transversale du tuyau, le débit volumétrique du fluide peut être déterminé en utilisant la formule (Q = V \ Times A), où (Q) est le débit volumétrique, (v) est la vitesse du fluide, et (a) est la zone de section transversale du tuyau.

Composants clés

Un capteur d'écoulement de vortex typique se compose de plusieurs composants clés:

1. Corps de bluff: C'est l'objet qui provoque la formation de tourbillons dans l'écoulement du fluide. La forme et la taille du corps de bluff sont soigneusement conçues pour assurer une perte de vortex stable et précise sur une large gamme de débits.
2. Élément de détection: Comme mentionné précédemment, cela peut être un cristal piézoélectrique ou une jauge de déformation. Sa fonction est de convertir les fluctuations de pression causées par les tourbillons en signaux électriques.
3. Électronique: Le module électronique traite les signaux électriques de l'élément de détection. Il amplifie, filtre et numérise les signaux, puis calcule le débit en fonction de la fréquence des signaux.
4. Logement: Le boîtier protège les composants internes du capteur de l'environnement externe, tels que la poussière, l'humidité et les dommages mécaniques. Il fournit également un moyen de monter le capteur dans le pipeline.

Applications des capteurs de flux de vortex

Les capteurs de flux de vortex sont utilisés dans une grande variété d'industries en raison de leurs nombreux avantages. Certaines des applications courantes comprennent:

1. Industrie du pétrole et du gaz: Dans l'industrie du pétrole et du gaz, des capteurs d'écoulement de vortex sont utilisés pour mesurer le débit de pétrole brut, de gaz naturel et de produits raffinés. Ils peuvent fournir des mesures de débit précises dans les applications à terre et à terre.
2. Industrie chimique: Les plantes chimiques utilisent des capteurs d'écoulement de vortex pour surveiller l'écoulement de divers produits chimiques, tels que les acides, les bases et les solvants. La capacité des capteurs à gérer les fluides corrosifs les rend adaptés à cette industrie.
3. Production d'électricité: Dans les centrales électriques, les capteurs d'écoulement du vortex sont utilisés pour mesurer l'écoulement de la vapeur, de l'eau et d'autres fluides. La mesure précise du débit est cruciale pour un fonctionnement et un contrôle efficaces des processus de production d'énergie.
4. Industrie des aliments et des boissons: Pour l'industrie des aliments et des boissons, les capteurs d'écoulement du vortex sont utilisés pour mesurer l'écoulement des liquides tels que le lait, les jus de fruits et la bière. Ils répondent aux exigences strictes d'hygiène de cette industrie.

Avantages des capteurs de flux de vortex

1. Grande précision: Les capteurs d'écoulement du vortex peuvent fournir des mesures d'écoulement à haute précision, généralement à ± 1% de la lecture. Cela les rend adaptés aux applications où une mesure précise du débit est requise.
2. Large rangabilité: Ils ont un ratio de relâchement large, ce qui signifie qu'ils peuvent mesurer avec précision les débits sur une grande plage. Par exemple, un capteur d'écoulement de vortex typique peut mesurer les débits de 0,5 m / s à 30 m / s.
3. À faible entretien: Les capteurs d'écoulement du tourbillon n'ont pas de pièces mobiles (à l'exception des tourbillons eux-mêmes), ce qui réduit le besoin de maintenance. Il en résulte une baisse des coûts d'exploitation au cours de la durée de vie du capteur.
4. Versatilité: Ils peuvent être utilisés pour mesurer l'écoulement des liquides et des gaz, ce qui en fait un choix polyvalent pour de nombreuses industries.

Produits connexes

En tant que fournisseur de capteurs de débit, nous proposons également une gamme de produits connexes. Par exemple, nous avonsCommutateurs flottants en plastique pour les appareils de maintien, qui sont conçus pour être utilisés dans les applications ménagers pour détecter le niveau de liquides. Ces commutateurs sont en matières plastiques de haute qualité, assurant la durabilité et la fiabilité.

Un autre produit est leMachine de café NBR Ball Float. Cette boule de flotteur est spécialement conçue pour les machines à café pour contrôler le niveau d'eau. Il est en NBR (caoutchouc nitrile butadiène), qui est résistant au café et à d'autres boissons.

Nous avons aussiInterrupteur d'écoulement à eau du capteur. Cet interrupteur est utilisé pour détecter la présence ou l'absence d'écoulement d'eau dans un pipeline. Il peut être utilisé dans diverses applications, telles que les systèmes de traitement de l'eau et les systèmes de refroidissement industriel.

Contactez-nous pour les achats

Si vous êtes intéressé par nos capteurs de flux Vortex ou l'un de nos autres produits, nous vous invitons à nous contacter pour des discussions sur les achats. Notre équipe d'experts est prête à vous aider à sélectionner le bon capteur pour votre application spécifique. Nous pouvons fournir des informations techniques détaillées, des spécifications de produits et des prix. Que vous soyez une petite entreprise ou une grande entreprise industrielle, nous nous engageons à vous fournir des produits de haute qualité et un excellent service client.

Références

• White, FM (2003). Mécanique des fluides. McGraw - Hill.
• Miller, RW (1996). Manuel d'ingénierie de mesure du débit. McGraw - Hill.
• ISO 12764: 2014, «Mesure de l'écoulement de fluide dans les conduits fermés - débitmètres de vortex - exigences pour l'installation et le fonctionnement».