فلومتر ورتکس چیست؟ انواع، کاربرد، مزایا و نحوه نصب

تئودور فون کارمن (Theodore von Kármán)، در حین ماهیگیری در جویبارهای کوهستانی ترانسیلوانیا، متوجه شد که وقتی یک جسم ثابت در مسیر حرکت جریان آب قرار می گیرد، به طور متناوب باعث جدا شدن آب در قسمت های بالا و پایین جسم می‌شود. این خاصیت در همه سیال ها وجود دارد و باعث می‌شود تا گرداب هایی در سطح سیال تشکیل شود.

او همچنین پی برد که فاصله بین گرداب ها ثابت است و تنها به اندازه سنگی که آنها را بوجود آورده بستگی دارد. در سمت بدنه جسم که گرداب در حال تشکیل است، سرعت سیال بیشتر و فشار کمتر است.

همانطور که گرداب در طرفین جسم تشکیل می‌شود، قدرت و اندازه آن افزایش می یابد. فون کارمان دریافت که فرکانس این گرداب ها متناسب است با سرعت جریانی سیال در جریان. پس اگر این فرکانس اندازه‌گیری شود سرعت عبور سیال نیز مشخص می‌‌گردد.

فون کارمان این فرکانس را فرکانس گرداب کارمان نامید. برای بهتر درک کردن رابطه فرکانس و سرعت جریان میتوان از فرمول St = f(d/V) استفاده کرد. در آن f برابر است با فرکانس گرداب های تشکیل شده در پشت جسم و d برابر با عرض مانع در مقابل جریان و V مساوی با سرعت متوسط جریان.

فلومتر ورتکس چیست؟

فلومتر ورتکس (Vortex Flow Meters) نوعی جریان سنج حجمی است که بر اساس پدیده گردابی سیالات کار می‌کند. بعبارتی ورتکس متر با مکانیزمی بر اساس اندازه گیری نوسانات ایجاد شده در پشت یک مانع، کار می‌کند. این فلومتر ها بدون قطعات متحرک بوده و با بدنه هایی از جنس استیل، برنز و … بهترین گزینه برای کاربرد های صنعتی بشمار می‌آیند.

بیشتر بدانید: فلومتر Flowmeter چیست و چه کاربردی دارد

فلو چیست: منظور از فلو (Flow) مقدار سرعت حرکت یک سیال داخل لوله در واحد زمان است. یک سیال می تواند: مایع یا گاز باشد.

انواع فلومتر: فلو حجمی و فلو جرمی

اندازه گیری فلو در فلومتر ورتکس به صورت حجمی بوده است. برای اندازه گیری به صورت جرمی در مواردی مانند بخار با استفاده ترانسمیتر فشار و همچنین سنسور دمای جداگانه و اتصال آنها به یک کامپیوتر به محاسبه جرم عبوری یا مقدار انرژی جابجا شده پرداخت. 

کاربرد فلومتر ورتکس

فلومتر ورتکس برای اندازه گیری جریان گازها و مایعات به کار می‌رود. همانطور که برای اندازه گیری فشار از گیج فشار استفاده می‌شود. دبی نیز کمیت بسیار مهمی است که از دبی سنج برای سنجش آن استفاده می‌شود. ورتکس متر ها برای سیالاتی که دارای خواص لزجی و چگالی بالا هستند بهترین کارایی را از خود نشان می دهد.

فلومترهای ورتکس برای انواع کاربردها در طیف وسیعی از صنایع از جمله نفت و گاز، پالایشگاه، کارخانه تولید مواد شیمیایی، پتروشیمی، مواد غذایی و آشامیدنی کاربرد دارند. در ادامه لیست کاربردهای فلومترهای گردابی آورده شده است:

اندازه گیری جریان سوسپانسیون مایع، سیال با ویسکوزیته بالاتر، برای آب با دماهای مختلف (سرد و گرم)، مخلوط آب و گلیکول، اندازه گیری میعانات، حلال ها و اسیدها، آب با خلوص بالا، آب دی یونیزه، گاز طبیعی، هوا، نفت خام و هوای فشرده.

مزایای فلومتر ورتکس

• قابل اعتماد و دقیق
• هزینه راه اندازی نسبتا پایین
• مناسب برای گاز، مایعات و بخار
• حداقل نگهداری برای سیالات تمیز
• طول عمر بالا، بدلیل نداشتن قطعات متحرک
• افت فشار خطوط لوله در این فلومتر بسیار کم است
• مانند فلومتر های تفاضلی DP به ردیابی حرارتی نیاز نیست
• تحت تأثیر دما، فشار، چگالی یا ویسکوزیته محیط قرار نمی‌گیرد
• در صورت غوطه ور شدن بدنه (بلوف) در هر زاویه ای قابل نصب است

معایب و محدودیت های فلومتر ورتکس

• برای سیالات متبلور قابل استفاده نیست
• برای جریان های ضربه‌ای مناسب نیست
• دقت پایین برای سیالات با سرعت بسیار بالا
• در برخی مواقع نیاز به صافی و فیلتر قبل از فلومتر است
• برای رسانه ها یا دوغاب با ویسکوزیته بالا مناسب نیست
• به طور کلی برای برنامه هایی که نیاز به قابلیت بچینگ دارند مناسب نیست

مراحل نصب فلومتر ورتکس Vortex Flow Meters

نصب فلومتر ورتکس Vortex Flow Meters به طور کلی شامل مراحل زیر است.

انتخاب محل نصب

باید محلی را برای نصب فلومتر انتخاب کنید که دارای جریان بهتری از مایع مورد نظر باشد. همچنین، باید به این نکته توجه کنید که فلومتر در محل انتخابی قابل دسترسی و سرویس دهی باشد.

آماده‌سازی لوله

در این مرحله، لوله باید به شکلی آماده شود که فلومتر بتواند به راحتی بر روی آن نصب و هرگونه نشتی و عیب فنی رفع شود. این شامل تمیز کردن لوله و برش کردن قسمتی از آن است که فلومتر روی آن نصب خواهد شد. پیش از نصب فلومتر، باید سیستم لوله‌کشی را بررسی کنید و مطمئن شوید که خالی از ذرات جامد و … است.

بررسی مشخصات فنی

باید مشخصات فنی فلومتر را با مشخصات سیستمی که قرار است اندازه گیری شود مطابقت داده و از این نظر برای نصب آن آماده شود.

نصب فلومتر

باید فلومتر را با رعایت دقیق دستورالعمل‌های تولید کننده، به صورت صحیح نصب کنید که شامل نصب صحیح و قرار دادن درست در محل نصب است.

اتصال کابل‌ها به سیستم

پس از نصب فلومتر، کابل‌های آن را به دستگاه خواندن داده‌های فلومتر متصل کنید. این دستگاه می‌تواند یک کنترلر یا یک کامپیوتر باشد.

تنظیمات پارامترهای فلومتر

در این مرحله، تنظیمات لازم برای فلومتر باید انجام شود. این شامل کالیبره کردن فلومتر و تنظیم دقت اندازه‌گیری آن است.

آزمایش و راه‌اندازی دستگاه

پس از نصب فلومتر، باید یک آزمایش عملکرد انجام داده و صحت اندازه گیری را بررسی کرد. این آزمایش باید با استفاده از تجهیزات مربوطه و با رعایت دقیق دستورالعمل‌های کمپانی سازنده انجام شود.

آموزش کاربری: برای استفاده بهینه از فلومتر، باید اپراتورها و کاربران سیستم را آموزش داده و به آن‌ها نحوه استفاده از فلومتر و نحوه خواندن نتایج را آموزش دهید.

در کل، نصب فلومتر ورتکس Vortex Flow Meters نیاز به دانش و تجربه فنی دارد و باید با رعایت دقیق مسائل ایمنی، به صورت صحیح و دقیق انجام شود.

نکات مهم در انتخاب فلومتر ورتکس

• جنس یا متریال فلومتر برحسب خورندگی سیال
• ماکزیموم ومینیموم فشار و دمای سیال
• سایز فلومتر بر حسب کاربرد شما
• میزان فلو عبوری L/s یا L/m
• ویسکوزیته ودانسیته سیال
• نوع اتصالات مورد نیاز
• ضریب اصلاح فلومتر
• دما و نوع سیال
• دقت مورد نیاز

برندهای معروف در زمینه تولید فلومتر ورتکس

کوبولد kobold، یوکوگاوا Yokogawa، ای بی بی ABB، رزمونت Rosemount، زیمنس و اندرس هاوزر Endress Hauser از بهترین تولید کننده‌گان در سطح جهانی هستند.

معرفی فلومترهای ورتکس پرکاربرد در ایران

فلومتر گردابی کوبولد سری DVH از سه نوع حسگر اولیه استفاده می کند. اولی سنسور سرعت ریزش گرداب است. دومی سنسور دمای RTD و سومی مبدل فشار حالت جامد برای اندازه گیری نرخ جریان جرمی گازها، مایعات و بخار.

بخاطر این سه سنسور است که فلومتر کوبولد DVH همه‌ی پارامترها را بطور همزمان اندازه گیری می‌کند. البته با خطای اندازه گیری بسیار پایین‌تر از دیگر برندها. قابلیت خروجی چند متغیره با یک سیستم دقیق به کاهش هزینه های اولیه، نصب، کالیبراسیون و تعمیراتی کمک می‌کند.

مشخصات فنی

Measuring range
0.2 – 5 … 32 – 970 liquids m³/h
3 – 28 … 549 – 9034 air Nm³/h (20°C, 0 bar rel)
3 – 18 … 500 – 5797 vapour kg/h (0 bar rel)
Connection
ANSI ½ … 8″, flange DN15 … DN200, wafer flange
Material
stainless steel, Hastelloy
p_max
PN 16, 40, 100
t_max
260°C (400°C)
Accuracy
±0.7 % of reading liquids
±1 % of reading gas/vapour
1 (3) analogue outputs, 1(3) contacts, digital display
Option
temperature / pressure sensor

مشخصات فنی

Measuring range
5.2 – 157 … 284 – 85371 liquids m³/h
89 – 1463 … 26915 – 2467081 air Nm³/h (20°C, 0 bar rel)
81 – 938 … 22435 -1324739 vapour kg/h (0 bar rel)
Connection
Insert version with screw or flange
for tubes DN80 … DN600 (3″… 24″)
Material
stainless steel
p_max
100 bar
t_max
360°C (400°C)
Accuracy
±1.2 % of reading liquids
±1.5 % of reading gas/vapour
1 (3) analogue outputs, 1(3) contacts, digital display
Option
temperature / pressure sensor
ATEX, IEC Ex

مشخصات فنی

Measuring range
0.5 – 4.5 … 10 – 100 water l/min
Connection
G ¼ … G 1, ¼ … 1″ NPT
Material
connection: brass, stainless steel, housing: PPS
p_max
20 bar
t_max
80°C
Accuracy
±2.5 % of full scale
Switchpoint, frequency or analogue output
LED-Indication with 2 open collectors or
4-20 mA / 1 open collector, counter, batcher

ترانسمیتر فشار تفاضلی VEGADIF 85 (ترانسمیتر اختلاف فشار وگا VEGADIF 85) یکی از رایج ترین و مفیدترین دستگاه های اندازه گیری فشار و فلو در صنایع می باشد و از مهمترین تجهیزات ابزاردقیق به شمار می‌آیند. زمانی که نیاز است اختلاف فشار دو نقطه به‌صورت الکتریکی اندازه‌گیری شده و به یک سیگنال قابل اندازه‌گیری تبدیل گردد.

ترانسمیتر دیفرانسیلی وگا مدل 85 نوعی فلومتر به حساب می‌آید. برای مشاهده قابلیت ها و مشخصات بر روی لینک زیر کلیک کنید!

VEGADIF 85

ترانسمیتر اختلاف فشار در اندازه‌گیری پارامترهای دیگری همچون ارتفاع مخازن و فلو (جریان سیال) نیز کاربرد فراوان دارد. اختلاف فشار مجهول به یک جسم الاستیک مانند (دیافراگم یا کپسول) اعمال شده و باعث تغییر شکل آن می‌شود این تغییر شکل اندازه‌گیری شده و به یک سیگنال الکتریکی قابل انتقال تبدیل می‌شود. ترانسمیتر اختلاف فشار وگا VEGADIF 85 دارای دو ورودی بوده و اختلاف فشار بین دو نقطه را اندازه‌گیری می‌کنند.

این دو ورودی معمولاً با حروف + و – بر روی بدنه‌ی دستگاه مشخص شده‌اند به صورتی که نقطه‌ی با فشار بالا به ورودی + و نقطه‌ی با فشار پایین به ورودی – متصل شود ،البته تمامی فشارسنج های تفاضلی احتیاج به دو ورودی فشار دارند، یک ورودی برای فشاری که قصد اندازه‌گیری آن را داریم و دیگری برای فشار مبنا منظور می‌شود.

برای فشار مطلق، ورودی فشار مبنا را خلأ نموده و آن را مسدود می‌کنند اما در سنجش فشارهای نسبی ورودی مبنا باز میگردد. در فشارسنج های تفاضلی یا اختلافی هر دو ورودی در دسترس کاربر قرار می‌گیرند تا بر حسب کاربرد از آن ها استفاده نمایید.

کاربردهای ترانسمیتر فشار تفاضلی

برای مایعات ،گازها و بخار بسیار مناسب است. در صنایع پالایشگاهی و پتروشیمی ،نیروگاهی و کارخانجات شیشه و تقریبا در تمام بخش های صنعتی کاربرد دارد. از این رو VEGADIF 85 را می‌توان یک ترانسمیتر اختلاف فشار بی نظیر نام برد.

مشخصات فنی ترانسمیتر فشار تفاضلی VEGADIF 85 :

• دمای اندازه گیری فرایند در محدوده 40- الی 400+ درجه سانتیگراد
• بازه اندازه گیری فشار 0.01- الی 16+ بار
• انحراف کنترلی < ±0.065 %
• فشار فرایند 1- الی 400bar
• تغذیه ورودی Vdc ولتاژ مستقیم
• قابلیت پارامتر دهی بوسیله گوشی هوشمند از طریق بلوتوث
• این ترانسمیتر فشار دارای نمایشگر دیجیتال بوده که هم برای وارد کردن پارامترها وهم نمایش وضعیت تجهیز بکار می‌رود

مزایای ترانسمیتر اختلاف فشار

• قابلیت اتصال به پروتکل های Profibus PA – HART – Foundation Fieldbus – Modbus
• قابلیت اندازه گیری فشارهای کوچک در حین اندازه گیری فشارهای بالا
• قابلیت اطمینان بالا در بارهای ناگهانی اعمالی به دیافراگم
• خروجی استاندار 4 الی 20 میلی آمپر
• اندازه گیری یکپارچه فشار مطلق

آداک فرایند سپهر معتبرترین مرکز عرضه تجهیزات ابزاردقیق در ایران