مقياس تدفق الدوامات هو جهاز قياس تدفق صناعي مصمم بناءً على مبدأ دوامة كارمان. وهو مناسب لمراقبة تدفق مختلف الوسائط، مثل الغاز والسوائل والبخار. مبدأه الرئيسي هو أنه عندما يتدفق السائل عبر جسم سفلي غير انسيابي (مثل المنشور الثلاثي أو شبه المنحرف)، تتولد دوامات دورية بالتناوب مع اتجاه مجرى السائل. يتناسب تردد الدوامات طرديًا مع سرعة التدفق، ويُحسب معدل التدفق.

1. الخصائص الأساسية والمؤشرات الفنية

1. مبدأ العمل والهيكل

- عندما يتدفق السائل عبر مولد الدوامات ذي المنشور الثلاثي، تتولد دوامات كارمان بالتناوب على كلا الجانبين. العلاقة بين تردد الدوامة (f) وسرعة التدفق (u) هي:

[f = fr = u/d]

حيث Sr هو عدد ستروهال (يكون عدد رينولدز (Re_D)) مستقرًا عند 0.2 عند 2×10^4 (sim 7×10^6))، وd هو العرض المميز للمولد.

- تصميم بدون أجزاء متحركة، مما يقلل من التآكل الميكانيكي ويوفر موثوقية عالية.

2. مزايا الأداء

- دقة عالية: خطأ القياس ±0.2% ~ ±1.5%، نسبة نطاق تصل إلى 1:10 (يمكن أن يصل النوع المضاد للاهتزاز إلى 20:1).

- قابلية تكيف واسعة:

- الوسط: غاز (غاز طبيعي، هواء مضغوط)، سائل (ماء، زيت)، بخار (بخار مشبع/مسخن جدًا).

- ظروف العمل: نطاق درجة الحرارة -200 درجة مئوية إلى +500 درجة مئوية، أقصى مقاومة للضغط 42 ميجا باسكال.

- صيانة منخفضة: بدون أنبوب ضغط، مقاومة قوية للتلوث، استقرار جيد طويل الأمد.

3. توسيع الوظيفة

- تعويض درجة الحرارة والضغط: مزود بمستشعرات درجة الحرارة والضغط، يمكنه إخراج تدفق الحجم القياسي أو تدفق الكتلة مباشرةً (وظيفة أساسية لقياس البخار).

- إشارة الخرج: يدعم 4-20 مللي أمبير، تردد نبضي، اتصال RS485، متوافق مع نظام الأتمتة.

2. سيناريوهات التطبيق

- المجال الصناعي: مراقبة تدفق خطوط الأنابيب في صناعات البتروكيماويات، والطاقة الكهربائية، والمعادن (مثل بخار الغلايات والهواء المضغوط).

- متطلبات خاصة:

- بيئة درجات الحرارة العالية: تصميم منفصل (المستشعر والعداد منفصلان) للتعامل مع البخار ذي درجة الحرارة العالية (≤450 درجة مئوية).

- بيئة الاهتزاز: يحجب النوع المضاد للاهتزاز تداخل الاهتزاز الميكانيكي من خلال معالجة إشارة DSP.

٣. نقاط الاختيار والتركيب

١. مطابقة المعلمات

- نطاق القطر: DN15~DN3000 مم أو أكثر، يُعزز تصميم القطر المُخفّض قدرة قياس التدفقات الصغيرة.

- متطلبات مقطع الأنبوب المستقيم: عادةً ما يتطلب 10D في الأمام و5D في الخلف (D هو قطر الأنبوب)، ويكون مقطع المُقوّم ≥15D عند تركيب القطر المُخفّض.

٢. القيود والإجراءات المضادة

- حساسية الاهتزاز: تجنب الاهتزاز الميكانيكي الجانبي، وأعطِ الأولوية للنماذج المُضادة للاهتزاز.

- قيود الوسط: قد تُسبب الجسيمات الصلبة أو السوائل اللزجة انخفاض استقرار الدوامة.

أصبحت مقاييس التدفق الدوامية الخيار الأمثل لقياس التدفق الصناعي بفضل بنيتها البسيطة، وموثوقيتها العالية، وقدرتها الواسعة على التكيف مع الوسائط، وخاصةً في مجال قياس البخار.