سنسور جریال سالات ورتکس

فلومتر ورتکس چیست؟ فلومتر ورتکس یا Vortex Flowmeter یکی از تجهیزات اندازه‌گیری جریان سیالات است که با استفاده از گردابه‌های ایجادشده در پشت یک مانع داخل مسیر جریان، سرعت و دبی سیال را محاسبه می‌کند. این فناوری در اندازه‌گیری جریان مایعات، گازها و به‌خصوص بخار کاربرد گسترده‌ای دارد و به دلیل ساختار نسبتاً ساده و نداشتن قطعات متحرک مکانیکی مانند Rotor، در بسیاری از فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

خرید سنسور جریان سیالات ورتکس برای صنایع بخار، نیروگاه‌ها، خطوط هوای فشرده، صنایع شیمیایی، نفت و گاز، سیستم‌های HVAC و فرآیندهای تولیدی انجام می‌شود. یکی از نقاط قوت Vortex Flowmeter امکان استفاده از یک فناوری برای اندازه‌گیری Liquid، Gas و Steam در مدل‌های متناسب با هر کاربرد است.

کاربرد سنسور جریان سیالات ورتکس زمانی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند که اندازه‌گیری پایدار جریان بخار یا گاز بدون استفاده از قطعات دوار داخلی مورد نیاز باشد. هنگام انتخاب این Flowmeter باید نوع سیال، دبی حداقل و حداکثر، فشار، دما، چگالی، ویسکوزیته، سایز لوله، سرعت جریان، نوع اتصال و خروجی مورد نیاز بررسی شوند.

فلومتر ورتکس چیست؟

اگر بخواهیم دقیق‌تر توضیح دهیم فلومتر ورتکس چیست؟ باید به پدیده Vortex Shedding توجه کنیم.

در داخل Flowmeter یک مانع با شکل مشخص به نام Bluff Body در مسیر سیال قرار می‌گیرد. هنگامی که Fluid از دو طرف این مانع عبور می‌کند، در پشت آن گردابه‌هایی به‌صورت متناوب تشکیل می‌شوند.

فرکانس تشکیل این گردابه‌ها با سرعت جریان سیال ارتباط دارد.

Sensor داخلی تعداد یا Frequency این Vortexها را تشخیص داده و Transmitter با استفاده از این اطلاعات مقدار Flow Rate را محاسبه می‌کند.

نحوه عملکرد فلومتر ورتکس

هنگامی که سیال به Bluff Body برخورد می‌کند، جریان از اطراف آن عبور می‌کند.

در پشت مانع، گردابه‌ها به‌صورت یکی در سمت راست و دیگری در سمت چپ تشکیل می‌شوند.

این فرآیند به شکل متناوب تکرار می‌شود و اصطلاحاً Vortex Street ایجاد می‌کند.

هرچه Velocity سیال افزایش پیدا کند، Frequency تشکیل گردابه‌ها نیز بیشتر می‌شود.

مدار الکترونیکی Flowmeter این Frequency را اندازه‌گیری کرده و آن را به Flow تبدیل می‌کند.

Bluff Body چیست؟

Bluff Body قطعه‌ای با هندسه مشخص است که داخل مسیر Flow قرار می‌گیرد.

وظیفه آن ایجاد گردابه‌های پایدار و قابل اندازه‌گیری است.

طراحی شکل و ابعاد این قطعه اهمیت زیادی دارد؛ زیرا کیفیت Vortex Shedding مستقیماً روی Measurement تأثیر می‌گذارد.

برخلاف Turbine Flowmeter، Bluff Body نمی‌چرخد و قطعه مکانیکی متحرک محسوب نمی‌شود.

Vortex Shedding چیست؟

Vortex Shedding به فرآیند جدا شدن متناوب گردابه‌ها از دو سمت Bluff Body گفته می‌شود.

در یک محدوده مناسب از Reynolds Number، Frequency تشکیل این گردابه‌ها با Velocity سیال رابطه مشخصی دارد.

Sensor با تشخیص این Frequency می‌تواند سرعت جریان را محاسبه کند.

این پدیده اساس اصلی عملکرد Vortex Flowmeter است.

عدد استروهال چیست؟

Strouhal Number یکی از پارامترهای مهم در عملکرد Vortex Flowmeter است.

این عدد رابطه میان Frequency گردابه، Velocity سیال و مشخصه ابعادی Bluff Body را بیان می‌کند.

در محدوده طراحی Flowmeter، Strouhal Number رفتار نسبتاً پایداری دارد و به همین دلیل Frequency Vortex می‌تواند برای محاسبه Flow استفاده شود.

کاربر معمولاً نیازی به محاسبه دستی این پارامتر ندارد؛ زیرا Calibration و Electronics دستگاه این رابطه را مدیریت می‌کنند.

سنسور گردابه را چگونه تشخیص می‌دهد؟

در Vortex Flowmeterهای مختلف روش تشخیص گردابه متفاوت است.

Sensor می‌تواند تغییر فشار بسیار کوچک ناشی از Vortex، نیروی واردشده به Bluff Body یا ارتعاش ایجادشده در عنصر حساس را اندازه‌گیری کند.

فناوری‌های Piezoelectric، Capacitive و سایر روش‌های حسگری در مدل‌های مختلف به کار می‌روند.

انواع فلومتر ورتکس

در خرید سنسور جریان سیالات ورتکس با مدل‌های مختلفی روبه‌رو می‌شویم:

• فلومتر ورتکس Inline
• فلومتر ورتکس Wafer
• فلومتر ورتکس Flanged
• فلومتر ورتکس Insertion
• فلومتر ورتکس مخصوص بخار
• فلومتر ورتکس مخصوص گاز
• فلومتر ورتکس مخصوص مایعات
• Multivariable Vortex Flowmeter
• فلومتر ورتکس دارای Temperature Sensor
• فلومتر ورتکس دارای Pressure Compensation

نوع مناسب باید بر اساس شرایط واقعی Process انتخاب شود.

فلومتر ورتکس Inline

Inline Vortex Flowmeter مستقیماً در مسیر Pipe نصب می‌شود و تمام جریان سیال از Measurement Body عبور می‌کند.

این ساختار یکی از متداول‌ترین مدل‌های Vortex Meter است.

اتصال آن می‌تواند Flange یا Wafer باشد.

فلومتر ورتکس Wafer

Wafer Vortex Flowmeter بین دو Flange خط نصب می‌شود.

این مدل معمولاً ابعاد و وزن کمتری نسبت به برخی نسخه‌های Full Flange دارد.

در خرید سنسور جریان سیالات ورتکس Wafer باید سایز Flange، Pressure Rating و Alignment صحیح بررسی شوند.

فلومتر ورتکس فلنجی

Flanged Vortex Flowmeter دارای Flange یکپارچه در دو سمت دستگاه است.

این مدل در بسیاری از خطوط صنعتی با Pressure و Temperature بالا استفاده می‌شود.

Flange Standard و Pressure Class باید با Pipeline هماهنگ باشند.

فلومتر ورتکس Insertion

Insertion Vortex Flowmeter از یک Probe استفاده می‌کند که وارد Pipe می‌شود.

این مدل برای بعضی خطوط با Diameter بالا قابل استفاده است.

در این سیستم سرعت جریان در یک نقطه یا بخش مشخص اندازه‌گیری شده و بر اساس اطلاعات Pipe به Flow Rate تبدیل می‌شود.

Installation و Flow Profile در این مدل اهمیت زیادی دارند.

کاربرد سنسور جریان سیالات ورتکس

کاربرد سنسور جریان سیالات ورتکس بسیار گسترده است و این فناوری می‌تواند در اندازه‌گیری سه گروه اصلی سیال یعنی Liquid، Gas و Steam مورد استفاده قرار گیرد.

مهم‌ترین کاربردها عبارت‌اند از:

• اندازه‌گیری بخار
• اندازه‌گیری هوای فشرده
• اندازه‌گیری گازهای صنعتی
• اندازه‌گیری آب
• خطوط آب گرم
• سیستم‌های حرارتی
• صنایع شیمیایی
• پالایشگاه‌ها
• نیروگاه‌ها
• سیستم‌های HVAC
• پایش مصرف انرژی
• خطوط فرآیندی کارخانه

کاربرد فلومتر ورتکس در بخار

یکی از مهم‌ترین موارد کاربرد سنسور جریان سیالات ورتکس اندازه‌گیری Steam است.

Vortex Flowmeter برای Saturated Steam و در مدل‌های مناسب برای Superheated Steam استفاده می‌شود.

به دلیل Temperature بالا و شرایط خاص بخار، Process Temperature، Pressure Rating و نوع Material باید دقیق بررسی شوند.

بخار اشباع چیست؟

Saturated Steam بخاری است که در Pressure مشخص، Temperature آن در نقطه اشباع قرار دارد.

اگر Pressure یا Temperature بخار اندازه‌گیری شود، می‌توان با استفاده از مشخصات ترمودینامیکی آن Density را تعیین کرد.

در سیستم‌های Steam Flow Measurement این موضوع برای تبدیل Volumetric Flow به Mass Flow اهمیت دارد.

بخار سوپرهیت چیست؟

Superheated Steam بخاری است که Temperature آن از دمای اشباع متناظر با Pressure بالاتر است.

برای محاسبه دقیق Mass Flow این نوع بخار معمولاً اطلاعات Pressure و Temperature هر دو اهمیت دارند.

به همین دلیل Multivariable Vortex Flowmeterها می‌توانند در این کاربرد بسیار مفید باشند.

کاربرد در هوای فشرده

Compressed Air یکی دیگر از موارد کاربرد سنسور جریان سیالات ورتکس است.

Vortex Meter می‌تواند برای اندازه‌گیری Flow هوای فشرده در خطوط صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

برای محاسبه Flow بر اساس شرایط مرجع، Pressure و Temperature باید در نظر گرفته شوند.

کاربرد در گازها

Vortex Flowmeter برای برخی Process Gasها نیز استفاده می‌شود.

نوع Gas، Density، Pressure، Temperature و Flow Velocity روی Sizing دستگاه تأثیر دارند.

در خرید سنسور جریان سیالات ورتکس برای Gas Application باید مشخصات کامل گاز ارائه شود.

کاربرد در آب

Vortex Meter می‌تواند برای اندازه‌گیری جریان آب نیز مورد استفاده قرار گیرد.

Water Flow، Hot Water و Process Water از کاربردهای ممکن این فناوری هستند.

برای Flowهای بسیار پایین باید Minimum Velocity دستگاه بررسی شود.

کاربرد در آب گرم

در سیستم‌های Heating می‌توان از Vortex Flowmeter برای اندازه‌گیری Hot Water Flow استفاده کرد.

اگر Temperature نیز اندازه‌گیری شود، اطلاعات Flow می‌تواند در سیستم Energy Monitoring استفاده شود.

کاربرد در صنایع شیمیایی

در صنایع شیمیایی می‌توان از Vortex Meter برای اندازه‌گیری بعضی Liquids، Gasها و Steam استفاده کرد.

Material سازنده Body و Wetted Parts باید با Fluid سازگار باشد.

در خرید سنسور جریان سیالات ورتکس برای Chemicals، Chemical Compatibility اهمیت زیادی دارد.

کاربرد در نیروگاه

نیروگاه‌ها دارای خطوط متعدد Steam، Condensate، Water و Gas هستند.

Vortex Flowmeter یکی از فناوری‌هایی است که در اندازه‌گیری جریان برخی از این خطوط مورد استفاده قرار می‌گیرد.

Steam Measurement یکی از مهم‌ترین کاربردهای آن در نیروگاه‌ها محسوب می‌شود.

کاربرد در پالایشگاه

در پالایشگاه‌ها و پتروشیمی، Utilityهایی مانند Steam، Gas و Water باید اندازه‌گیری شوند.

Vortex Meter برای برخی از این خطوط گزینه مناسبی است.

در Hazardous Area باید نسخه دارای Certification مناسب انتخاب شود.

کاربرد در HVAC

در سیستم‌های HVAC و تأسیسات مرکزی، Flow آب گرم، Steam یا برخی Utilityها باید اندازه‌گیری شود.

Vortex Flowmeter می‌تواند برای Energy Monitoring و کنترل مصرف این خطوط استفاده شود.

Multivariable Vortex چیست؟

Multivariable Vortex Flowmeter علاوه بر Vortex Frequency می‌تواند اطلاعات دیگری مانند Temperature و در بعضی مدل‌ها Pressure را نیز دریافت یا اندازه‌گیری کند.

با استفاده از این اطلاعات دستگاه می‌تواند Density Compensation انجام داده و مقدار Mass Flow را محاسبه کند.

این قابلیت به‌خصوص برای Gas و Steam بسیار کاربردی است.

اندازه‌گیری دبی حجمی

Vortex Flowmeter در اساس Velocity سیال را از Vortex Frequency تعیین کرده و بر اساس سطح مقطع لوله، Volumetric Flow را محاسبه می‌کند.

واحدهای رایج عبارت‌اند از:

• m³/h
• m³/min
• L/min
• L/s

اندازه‌گیری دبی جرمی

برای Mass Flow باید Density سیال مشخص باشد.

در Liquidهای با Density نسبتاً ثابت ممکن است تبدیل ساده‌تر باشد.

در Gas و Steam، Density به Pressure و Temperature وابستگی بیشتری دارد.

به همین دلیل برای Mass Flow دقیق، Compensation اهمیت پیدا می‌کند.

سنسور دما در فلومتر ورتکس

برخی Vortex Meterها دارای Temperature Sensor داخلی هستند.

این Sensor می‌تواند Temperature Process را اندازه‌گیری کرده و برای Density Compensation استفاده شود.

در Steam Application این قابلیت بسیار مفید است.

جبران فشار

برای Gas یا Superheated Steam، Pressure Measurement نیز ممکن است مورد نیاز باشد.

برخی Multivariable Meterها Pressure Sensor داخلی یا ورودی Pressure جداگانه دارند.

با ترکیب Flow، Pressure و Temperature می‌توان Mass Flow یا Standard Flow را دقیق‌تر محاسبه کرد.

Density Compensation

Density Compensation یعنی اصلاح مقدار Flow بر اساس تغییر Density سیال.

در Gasها با تغییر Pressure و Temperature، Density تغییر می‌کند.

اگر فقط Volumetric Flow اندازه‌گیری شود، مقدار جرم واقعی ممکن است تغییر کرده باشد.

Compensation این مشکل را کاهش می‌دهد.

محدوده اندازه‌گیری

Measurement Range یکی از مهم‌ترین پارامترها در خرید سنسور جریان سیالات ورتکس است.

Vortex Meter دارای Minimum و Maximum Flow مشخص است.

اگر Flow از حداقل مقدار پایین‌تر باشد، Vortexهای ایجادشده ممکن است برای Measurement پایدار کافی نباشند.

حداقل سرعت جریان

یکی از محدودیت‌های مهم Vortex Technology نیاز به Minimum Velocity است.

در Flow بسیار پایین Vortex Shedding ضعیف می‌شود و Sensor نمی‌تواند Frequency را با Accuracy مناسب تشخیص دهد.

به همین دلیل Vortex Meter همیشه برای Very Low Flow بهترین انتخاب نیست.

حداکثر سرعت جریان

Velocity بیش از حد نیز می‌تواند Pressure Drop و نیروهای واردشده به Bluff Body را افزایش دهد.

Maximum Flow دستگاه باید مطابق دیتاشیت رعایت شود.

در Steam و Gas Application، Velocity بالا ممکن است مسائل Noise و Pressure Loss نیز ایجاد کند.

Reynolds Number

Reynolds Number نشان‌دهنده وضعیت جریان از نظر Laminar یا Turbulent بودن است.

Vortex Meter برای عملکرد صحیح به محدوده مناسبی از Reynolds Number نیاز دارد.

در Flow بسیار پایین یا Fluid بسیار ویسکوز ممکن است Reynolds Number کافی ایجاد نشود.

تأثیر ویسکوزیته

Viscosity روی Reynolds Number اثر می‌گذارد.

افزایش Viscosity می‌تواند Minimum Flow مورد نیاز Vortex Meter را افزایش دهد.

در خرید سنسور جریان سیالات ورتکس برای روغن یا مایعات ویسکوز باید Viscosity واقعی در Operating Temperature بررسی شود.

تأثیر چگالی

Density روی قدرت Vortex Signal و Sizing تجهیزات Gas و Steam اثر دارد.

برای Gas Application، افزایش Pressure معمولاً Density را افزایش می‌دهد و شرایط Measurement را تغییر می‌دهد.

به همین دلیل Operating Pressure یکی از اطلاعات لازم برای انتخاب Meter است.

Pressure Drop

وجود Bluff Body داخل مسیر Flow مقداری Pressure Drop ایجاد می‌کند.

این افت فشار معمولاً از Turbine Structure متفاوت است، اما صفر نیست.

در سیستم‌هایی که افت فشار محدودیت مهمی دارد باید Pressure Loss مدل انتخابی محاسبه شود.

Straight Pipe Length

Vortex Flowmeter به Flow Profile نسبتاً پایدار نیاز دارد.

Elbow، Valve، Pump و Reducer می‌توانند Swirl یا Turbulence نامناسب ایجاد کنند.

بنابراین رعایت Straight Pipe Length در Upstream و Downstream اهمیت زیادی دارد.

مقدار دقیق به مدل و نوع Disturbance بستگی دارد.

نصب بعد از زانویی

اگر Flowmeter بلافاصله بعد از Elbow نصب شود، Velocity Profile ممکن است نامتقارن باشد.

این وضعیت می‌تواند Vortex Formation را تحت تأثیر قرار دهد.

در خرید سنسور جریان سیالات ورتکس باید محدودیت‌های Installation قبل از انتخاب محل نصب بررسی شوند.

نصب بعد از شیر کنترل

Control Valve می‌تواند جریان بسیار آشفته‌ای ایجاد کند.

در بسیاری از طراحی‌ها بهتر است Vortex Meter در فاصله مناسبی از Valve نصب شود.

همچنین Position شیر نسبت به Flowmeter باید مطابق دستورالعمل سازنده انتخاب شود.

نصب نزدیک پمپ

Pump می‌تواند Pulsation و Turbulence ایجاد کند.

این موارد ممکن است روی Vortex Signal تأثیر بگذارند.

در خطوط Liquid باید شرایطی مانند Cavitation نیز بررسی شود.

Flow Conditioner

اگر Straight Run کافی وجود نداشته باشد، در برخی کاربردها می‌توان از Flow Conditioner استفاده کرد.

این تجهیز Flow Profile را یکنواخت‌تر می‌کند.

امکان و نیاز به استفاده از آن باید مطابق توصیه سازنده Vortex Meter بررسی شود.

لرزش لوله

یکی از چالش‌های Vortex Flowmeter، Mechanical Vibration است.

از آنجا که Sensor باید Vortexهای ایجادشده را تشخیص دهد، Vibration شدید Pipeline می‌تواند Noise ایجاد کند.

مدل‌های پیشرفته دارای الگوریتم‌های Signal Processing برای کاهش این اثر هستند، اما محل نصب همچنان اهمیت دارد.

نویز مکانیکی

Pump، Compressor و تجهیزات نزدیک می‌توانند Mechanical Noise ایجاد کنند.

اگر Frequency نویز به محدوده Vortex Signal نزدیک باشد، Measurement دشوارتر می‌شود.

در خرید سنسور جریان سیالات ورتکس برای خطوط پرلرزش باید این مسئله بررسی شود.

Pulsating Flow

اگر Flow به شکل شدید Pulsating باشد، Vortex Frequency نیز دائماً تغییر می‌کند.

این شرایط می‌تواند Stability اندازه‌گیری را کاهش دهد.

برای Compressorهای Reciprocating یا Pumpهای ضربانی ممکن است نیاز به بررسی دقیق‌تر Installation یا فناوری جایگزین وجود داشته باشد.

نصب افقی

Vortex Flowmeter می‌تواند بسته به طراحی در Horizontal Pipe نصب شود.

Orientation Transmitter و Sensor باید با نوع Fluid و توصیه سازنده هماهنگ باشد.

در Steam Service باید به Condensate نیز توجه شود.

نصب عمودی

Vertical Installation نیز در بسیاری از مدل‌ها امکان‌پذیر است.

برای Liquid معمولاً Flow رو به بالا می‌تواند به پر ماندن Pipe کمک کند.

در Gas و Steam شرایط نصب ممکن است متفاوت باشد.

نصب در خط بخار

در Steam Line باید Temperature Rating، Pressure Rating و Material دستگاه مناسب باشد.

همچنین Insulation خط نباید به شکلی نصب شود که Electronics Transmitter بیش از حد گرم شود.

در بعضی مدل‌ها Remote Electronics یا Neck Extension برای جداسازی حرارتی استفاده می‌شود.

کندانس بخار

Condensate می‌تواند روی Steam Measurement اثر بگذارد.

اگر Wet Steam یا حجم زیادی مایع وارد Flowmeter شود، شرایط با Dry Steam متفاوت خواهد بود.

برای Measurement دقیق باید Steam Quality و وضعیت فرآیند بررسی شوند.

Wet Steam

Wet Steam شامل ترکیبی از Vapor و Liquid Droplet است.

Vortex Meter ممکن است در این شرایط نسبت به Dry Saturated Steam خطای بیشتری داشته باشد.

برای کاربردهای حساس باید محدودیت مدل دقیق بررسی شود.

دمای کاری

Process Temperature یکی از مهم‌ترین مشخصات در خرید سنسور جریان سیالات ورتکس است.

به‌خصوص در Steam Application دمای فرآیند می‌تواند بالا باشد.

Sensor Body، Seal، Electronics و Process Connection باید برای این Temperature طراحی شده باشند.

فشار کاری

Maximum Working Pressure باید از حداکثر فشار واقعی Process پشتیبانی کند.

Flange Class یا Connection Rating نیز باید با Pipeline یکسان یا مناسب باشد.

در Steam Line فشار و دما باید به‌صورت هم‌زمان بررسی شوند.

جنس بدنه

Stainless Steel یکی از متریال‌های رایج Vortex Flowmeter صنعتی است.

برای Chemical Fluid باید Compatibility دقیق Material با Process بررسی شود.

در کاربردهای خورنده ممکن است Alloyهای خاص مورد نیاز باشند.

اتصال فرآیندی

انواع Process Connection شامل موارد زیر هستند:

• Wafer
• Flange
• Threaded در برخی سایزها
• اتصالات تخصصی بر اساس مدل

در خرید سنسور جریان سیالات ورتکس باید Nominal Size و Pressure Class اتصال با خط هماهنگ باشند.

خروجی 4 تا 20 میلی‌آمپر

4–20 mA یکی از خروجی‌های رایج Vortex Transmitterها است.

این Signal می‌تواند Volumetric Flow یا Mass Flow را به PLC و DCS منتقل کند.

در مدل‌های Multivariable ممکن است چند Process Variable قابل تنظیم باشند.

خروجی Pulse

Pulse Output برای Totalization مورد استفاده قرار می‌گیرد.

هر Pulse می‌تواند معادل مقدار مشخصی Fluid عبوری باشد.

PLC یا Flow Totalizer با شمارش Pulseها مقدار مصرف را محاسبه می‌کند.

خروجی Frequency

Frequency Output می‌تواند متناسب با Vortex Frequency یا Flow Rate تنظیم شود.

این خروجی در برخی سیستم‌های کنترل یا تجهیزات اندازه‌گیری قابل استفاده است.

HART

بعضی Vortex Flowmeterها از HART پشتیبانی می‌کنند.

این رابط امکان Parameterization و دسترسی به Diagnostic Data را فراهم می‌کند.

وجود HART به مدل Transmitter وابسته است.

Modbus و شبکه صنعتی

در مدل‌های مختلف ممکن است Modbus، PROFIBUS، PROFINET یا سایر Industrial Protocolها وجود داشته باشند.

نوع Communication باید هنگام خرید سنسور جریان سیالات ورتکس با Control System هماهنگ شود.

نمایشگر

Display محلی می‌تواند Flow Rate، Total Flow، Temperature، Pressure یا Mass Flow را بسته به امکانات Meter نمایش دهد.

امکان Configuration از طریق Display نیز در بسیاری از مدل‌ها وجود دارد.

Totalizer

Totalizer حجم یا جرم کل Fluid عبوری را ثبت می‌کند.

این قابلیت برای مصرف‌سنجی Steam، Gas و Water اهمیت زیادی دارد.

Energy Measurement

در برخی Steam یا Hot Water Applicationها می‌توان با استفاده از Flow و Temperature اطلاعات مربوط به Energy Consumption را محاسبه کرد.

مدل‌های پیشرفته ممکن است این محاسبات را داخل Transmitter انجام دهند.

تفاوت فلومتر ورتکس و توربینی

Turbine Flowmeter دارای Rotor مکانیکی است.

Vortex Flowmeter دارای Bluff Body ثابت است و قطعه چرخشی ندارد.

Turbine برای برخی مایعات تمیز Accuracy و Response مناسبی دارد، اما Vortex برای Steam و Gas کاربرد گسترده‌تری دارد.

تفاوت فلومتر ورتکس و مغناطیسی

Magnetic Flowmeter فقط برای مایعات دارای Conductivity کافی قابل استفاده است.

Vortex Meter می‌تواند Liquid، Gas و Steam را اندازه‌گیری کند.

در مقابل Magnetic Flowmeter برای Slurry و Flowهای پایین‌تر در بسیاری از کاربردها می‌تواند گزینه مناسب‌تری باشد.

تفاوت فلومتر ورتکس و التراسونیک

Ultrasonic Flowmeter از Acoustic Wave استفاده می‌کند.

Vortex از گردابه‌های ایجادشده پشت Bluff Body استفاده می‌کند.

Clamp-on Ultrasonic می‌تواند خارج Pipe نصب شود، در حالی که Vortex Meter معمولاً داخل مسیر Flow قرار می‌گیرد.

تفاوت فلومتر ورتکس و کوریولیس

Coriolis Flowmeter Mass Flow را مستقیماً اندازه‌گیری می‌کند.

Vortex در اساس Velocity یا Volumetric Flow را اندازه‌گیری کرده و برای Mass Flow به Density نیاز دارد.

Coriolis در Low Flow و اندازه‌گیری دقیق Mass Flow مزایای زیادی دارد، اما Vortex برای Steam و Utility Lineها گزینه رایجی است.

تفاوت فلومتر ورتکس و حرارتی

Thermal Mass Flowmeter با انتقال Heat کار می‌کند و بیشتر برای Gas و Compressed Air شناخته می‌شود.

Vortex Meter از Vortex Shedding استفاده کرده و برای Steam، Gas و Liquid قابل استفاده است.

برای انتخاب میان آنها باید نوع Fluid، Flow Range، Pressure، Temperature و Accuracy مورد نیاز بررسی شوند.

مزایای فلومتر ورتکس

از مهم‌ترین مزایای Vortex Flowmeter می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مناسب برای Liquid، Gas و Steam
• کاربرد گسترده در Steam Measurement
• بدون Rotor یا Turbine متحرک
• ساختار مکانیکی نسبتاً ساده
• امکان اندازه‌گیری Flow دوطرفه در برخی طراحی‌های خاص
• دارای خروجی آنالوگ و دیجیتال
• مناسب برای خطوط Utility
• قابلیت Mass Flow Calculation در مدل‌های Multivariable
• امکان Temperature Compensation
• امکان Pressure Compensation در مدل‌های مربوط
• مناسب برای Totalization
• قابلیت اتصال به PLC و DCS

محدودیت‌های فلومتر ورتکس

Vortex Meter برای Very Low Flow مناسب نیست.

برای تشکیل Vortex پایدار، Minimum Reynolds Number و Velocity مشخصی لازم است.

Vibration شدید Pipe می‌تواند روی Signal تأثیر بگذارد.

Straight Pipe Length اهمیت دارد.

ویسکوزیته زیاد ممکن است Minimum Flow قابل اندازه‌گیری را افزایش دهد.

همچنین Bluff Body مقداری Pressure Drop در مسیر ایجاد می‌کند.

کاربرد سنسور جریان سیالات ورتکس در مدیریت انرژی

کاربرد سنسور جریان سیالات ورتکس فقط به کنترل فرآیند محدود نیست.

در کارخانه‌هایی که Steam، Compressed Air یا Hot Water مصرف زیادی دارند، اندازه‌گیری Flow می‌تواند برای Energy Management بسیار مهم باشد.

با ثبت Total Consumption می‌توان مصرف واحدهای مختلف را با یکدیگر مقایسه کرد و تغییرات غیرعادی را شناسایی کرد.

کاربرد سنسور جریان سیالات ورتکس در کنترل بخار

یکی دیگر از مهم‌ترین موارد کاربرد سنسور جریان سیالات ورتکس کنترل میزان Steam مصرفی در Heat Exchanger، خطوط گرمایش، فرآیندهای تولید و تجهیزات صنعتی است.

با انتقال Flow Signal به PLC می‌توان مصرف، Alarm و شرایط Process را پایش کرد.

کاربرد سنسور جریان سیالات ورتکس در هوای فشرده

در خطوط Compressed Air نیز Flowmeter می‌تواند میزان مصرف را اندازه‌گیری کند.

اگر Pressure و Temperature تغییرات زیادی داشته باشند، Compensation برای تبدیل به Standard Flow اهمیت پیدا می‌کند.

نکات مهم هنگام خرید سنسور جریان سیالات ورتکس

در خرید سنسور جریان سیالات ورتکس ابتدا نوع Fluid مشخص شود.

Liquid، Gas یا Steam بودن فرآیند تعیین شود.

در Steam، Saturated یا Superheated بودن مشخص شود.

Minimum، Normal و Maximum Flow تعیین شوند.

Pipe Diameter بررسی شود.

Density و Viscosity سیال مشخص شوند.

Operating Pressure و Temperature تعیین شوند.

Minimum Reynolds Number و Velocity دستگاه بررسی شوند.

Accuracy مورد نیاز مشخص شود.

Pressure Drop قابل قبول بررسی شود.

مقدار Straight Pipe Length مشخص شود.

محل نصب نسبت به Elbow، Valve و Pump بررسی شود.

Mechanical Vibration خط در نظر گرفته شود.

نوع Process Connection و Pressure Class تعیین شود.

نوع Output شامل 4–20 mA، Pulse یا Digital Interface مشخص شود.

در Gas و Steam، نیاز به Pressure و Temperature Compensation بررسی شود.

در نهایت خرید سنسور جریان سیالات ورتکس باید بر اساس Sizing و دیتاشیت مدل مورد نظر انجام شود.

برندهای معروف فلومتر ورتکس

Endress+Hauser انواع Vortex Flowmeter را برای Steam، Gas و Liquid در صنایع مختلف ارائه می‌کند.

Emerson در حوزه Vortex Flow Measurement محصولات متنوعی برای کاربردهای Process و Utility دارد.

Yokogawa نیز Vortex Flowmeterهای صنعتی برای اندازه‌گیری Steam، Gas و Liquid ارائه می‌کند.

KROHNE در زمینه تجهیزات Flow Measurement از جمله Vortex Meter محصولات مختلفی دارد.

ABB نیز انواع Vortex Flowmeter و تجهیزات Process Measurement را ارائه می‌کند.

Siemens در حوزه Flow Measurement و تجهیزات فرآیندی محصولات مناسب کاربردهای مختلف صنعتی دارد.

در خرید سنسور جریان سیالات ورتکس بهتر است برند پس از مشخص شدن Fluid، Flow Range، Pressure، Temperature، Accuracy و Output انتخاب شود.

جمع‌بندی

فلومتر ورتکس چیست؟ فلومتر ورتکس تجهیزی برای اندازه‌گیری جریان است که با قرار دادن یک Bluff Body در مسیر سیال و اندازه‌گیری Frequency گردابه‌های ایجادشده در پشت آن، Velocity و Flow Rate را محاسبه می‌کند.

این فناوری برای Liquid، Gas و به‌خصوص Steam کاربرد دارد و به دلیل نداشتن Rotor یا قطعات متحرک دوار، در بسیاری از خطوط صنعتی و Utilityها استفاده می‌شود.

کاربرد سنسور جریان سیالات ورتکس شامل اندازه‌گیری بخار، هوای فشرده، گازهای صنعتی، آب، آب گرم، خطوط نیروگاهی، صنایع شیمیایی و سیستم‌های مدیریت انرژی است.

در خرید سنسور جریان سیالات ورتکس باید نوع سیال، Flow Range، Velocity، Reynolds Number، Pressure، Temperature، Viscosity، Pipe Size، Straight Pipe Length، Accuracy، Pressure Drop و نوع Output بررسی شوند.

انتخاب صحیح Vortex Flowmeter باعث می‌شود جریان سیال با پایداری مناسبی اندازه‌گیری شده و اطلاعات مورد نیاز PLC، DCS و سیستم‌های مانیتورینگ انرژی فراهم شود.