Un débitmètre à vortex est un type de débitmètre volumétrique qui exploite un phénomène naturel se produisant lorsqu'un liquide s'écoule autour d'un objet non stabilisé. Les débitmètres à vortex fonctionnent selon le principe du détachement tourbillonnaire, où des tourbillons (ou tourbillons) se détachent alternativement en aval de l'objet. La fréquence du détachement tourbillonnaire est directement proportionnelle à la vitesse du liquide traversant le débitmètre.
Les débitmètres à effet vortex sont particulièrement adaptés aux mesures de débit où l'introduction de pièces mobiles pose problème. Ils sont disponibles en version industrielle, en laiton ou tout plastique. Leur sensibilité aux variations des conditions de procédé est faible et, sans pièces mobiles, leur usure est relativement faible par rapport aux autres types de débitmètres.
Conception du débitmètre à vortex
Un débitmètre à vortex est généralement fabriqué en acier inoxydable 316 ou en Hastelloy et comprend un corps non profilé, un capteur à vortex et l'électronique du transmetteur, bien que ce dernier puisse également être monté à distance (figure 2). Ils sont généralement disponibles avec des brides de 1,27 cm à 30,5 cm. Le coût d'installation des débitmètres à vortex est compétitif par rapport aux débitmètres à orifice de moins de 15 cm. Les débitmètres à corps wafer (sans bride) sont les plus économiques, tandis que les débitmètres à bride sont privilégiés si le fluide de procédé est dangereux ou à haute température.
Des formes et des dimensions variées de corps arrondis (carré, rectangulaire, en T, trapézoïdal) ont été expérimentées afin d'obtenir les caractéristiques souhaitées. Les essais ont montré que la linéarité, la limitation du faible nombre de Reynolds et la sensibilité à la distorsion du profil de vitesse ne varient que légèrement selon la forme du corps arrondi. En termes de taille, le corps arrondi doit avoir une largeur suffisamment importante par rapport au diamètre du tuyau pour que la totalité de l'écoulement participe au délestage. Deuxièmement, le corps arrondi doit présenter des bords saillants sur la face amont afin de fixer les lignes de séparation de l'écoulement, quel que soit le débit. Troisièmement, la longueur du corps arrondi dans le sens de l'écoulement doit être un certain multiple de sa largeur.
Aujourd'hui, la plupart des débitmètres à vortex utilisent des capteurs piézoélectriques ou capacitifs pour détecter les oscillations de pression autour du corps non bombé. Ces détecteurs réagissent aux oscillations de pression par un signal de sortie basse tension de même fréquence. Ces capteurs sont modulaires, peu coûteux, faciles à remplacer et peuvent fonctionner sur une large plage de températures, des liquides cryogéniques à la vapeur surchauffée. Les capteurs peuvent être situés à l'intérieur ou à l'extérieur du corps du débitmètre. Les capteurs mouillés sont directement soumis aux fluctuations de pression du vortex et sont enfermés dans des boîtiers renforcés pour résister à la corrosion et à l'érosion.
Les capteurs externes, généralement des jauges de contrainte piézoélectriques, détectent indirectement le décollement tourbillonnaire grâce à la force exercée sur la barre de décollement. Les capteurs externes sont privilégiés pour les applications fortement érosives/corrosives afin de réduire les coûts de maintenance, tandis que les capteurs internes offrent une meilleure plage de réglage (meilleure sensibilité au débit). Ils sont également moins sensibles aux vibrations des conduites. Le boîtier électronique est généralement certifié antidéflagrant et résistant aux intempéries, et contient le module transmetteur électronique, les connexions de terminaison et, en option, un indicateur de débit et/ou un totalisateur.
Styles de débitmètres à vortex
Les débitmètres vortex intelligents fournissent un signal de sortie numérique contenant plus d'informations que le simple débit. Le microprocesseur du débitmètre corrige automatiquement les erreurs de rectitude de la conduite et les différences entre le diamètre d'alésage et celui du tuyau.
Applications et limites
Les débitmètres à effet vortex ne sont généralement pas recommandés pour le dosage ou d'autres applications à débit intermittent. En effet, le débit d'écoulement de la station de dosage peut être inférieur au nombre de Reynolds minimal du débitmètre. Plus le lot total est petit, plus l'erreur résultante est susceptible d'être importante.
Les gaz à basse pression (faible densité) ne produisent pas d'impulsion de pression suffisamment forte, surtout si la vitesse du fluide est faible. Par conséquent, dans de telles applications, la plage de mesure du débitmètre sera probablement faible et les faibles débits ne seront pas mesurables. En revanche, si une plage de mesure réduite est acceptable et que le débitmètre est correctement dimensionné pour un débit normal, le débitmètre à vortex peut toujours être envisagé.
Date de publication : 21 mars 2024