راهنمای کامل انتخاب و نصب فلومتر ورتکس (Vortex Flow Meter)

فلومتر ورتکس (Vortex Flow Meter) از محبوب‌ترین ابزارهای اندازه‌گیری فلو یا دبی در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، داروسازی و غذایی است. این دستگاه‌ها به‌خاطر سادگی ساختار، دقت مناسب و نگهداری کم، انتخاب اول مهندسین فرآیند هستند. برخلاف فلومترهای مکانیکی که قطعات متحرک دارند، ورتکس با استفاده از یک جسم مانع (bluff body) در مسیر جریان سیال گردابه‌هایی تولید می‌کند و با اندازه‌گیری فرکانس این گردابه‌ها، حجم یا جرم سیال را محاسبه می‌کند. توانایی کار در شرایط سخت، مقاومت در برابر دما و فشار بالا و عملکرد قابل‌اطمینان در محیط‌های آلودگی‌دار از دیگر مزایای این تکنولوژی است.

فلومتر ورتکس به‌دلیل دقت مناسب و نگهداری کم در صنایع مختلف محبوب شده است. در این مقاله به‌صورت جامع از مبانی فنی تا نکات اجرایی انتخاب و نصب فلومتر ورتکس خواهیم پرداخت تا قادر باشید بهترین تصمیم را برای سیستم خود بگیرید.

اصول عملکرد فلومتر ورتکس

فلومتر ورتکس با ایجاد گردابه‌های منظم در مسیر جریان، فرکانس چرخش گردابه‌ها را به‌صورت الکتریکی اندازه‌گیری می‌کند. این فرکانس با نرخ جریان سیال رابطه‌ای خطی دارد.

1. تولید گردابه‌ها (Vortex Shedding):
   جسم مانع درون لوله باعث ایجاد گردابه‌هایی با فرکانس مشخص می‌شود. این پدیده براساس عدد Strouhal تعریف می‌شود:f=St×vd f = \frac{St \times v}{d}
   • ff: فرکانس گردابه‌ها (Hz)
   • StSt: عدد Strouhal (بستگی به هندسه دارد)
   • vv: سرعت سیال (m/s)
   • dd: قطر جسم مانع (m)
2. حسگر تشخیص:
   سنسور پیزوالکتریک یا سنسور مغناطیسی این فرکانس را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند.
3. رابطه با دبی:
   با کالیبراسیون کارخانه، رابطه‌ای خطی بین فرکانس و دبی حجمی برقرار می‌شود:Qv=k×f Q_v = k \times f
   • QvQ_v: دبی حجمی (m³/h)
   • kk: ضریب کالیبراسیون

برای مشاهده سایر تجهیزات اندازه‌گیری جریان، به دسته‌بندی فلومترها در سایت مراجعه کنید.

فلو‌سایزینگ دقیق

برای حصول بیشترین دقت، انتخاب قطر لوله و ابعاد فلومتر باید براساس پارامترهای زیر انجام شود:

1. دبی طراحی (Design Flow Rate):
   بر اساس نیاز فرآیند تعیین کنید که کمینه و بیشینه دبی چه مقداری است.
2. ویسکوزیته و چگالی سیال:
   سیالات با ویسکوزیته بالا یا چگالی متفاوت ممکن است عدد Strouhal را تغییر دهند؛ بنابراین از جداول تصحیح کارخانه یا ضریب تصحیح در نرم‌افزار استفاده کنید.
3. سرعت مجاز:
   معمولاً برای مایعات بین 1–5 m/s و برای گازها بین 10–30 m/s. سرعت بیش از این مقادیر ممکن است به لرزش و کاهش عمر دستگاه منجر شود.
4. محاسبه قطر لوله:D=4 Qvπ v D = \sqrt{\frac{4\,Q_v}{\pi\,v}}
   • DD: قطر داخلی لوله (m)
   • QvQ_v: دبی حجمی (m³/s)
   • vv: سرعت هدف (m/s)
5. نرم‌افزارها و ابزارها:
   • HYSYS برای شبیه‌سازی چندفازی
   • FlowCalc یا Excel Template با قابلیت واردکردن ویسکوزیته و دما
   • قابلیت خروجی گزارش و نمودار برای مستندسازی

نکته کاربردی: همیشه نسخه نهایی قطر انتخابی را بر اساس استانداردهای لوله‌کشی (مثل DIN, ANSI) به نزدیک‌ترین سایز استاندارد گرد کنید و محاسبات افت فشار را نیز تکرار نمایید.

نصب استاندارد فلومتر ورتکس

آماده‌سازی خط لوله

• پاک‌سازی مسیر: حذف ذرات جامد و رسوبات
• اتصالات صحیح: استفاده از فلنج یا اتصالات رزوه‌ای استاندارد با مهره و واشر PTFE

فواصل مستقیم لازم

• قبل از دستگاه: حداقل ۱۰×D
• بعد از دستگاه: حداقل ۵×D

این فواصل تضمین می‌کند گردابه‌های تولیدشده هماهنگ و قابل سنجش باقی بمانند.

جهت نصب

• نصب عمودی (In-line Vertical): مناسب گازها و بخار
• نصب افقی (In-line Horizontal): مناسب مایعات؛ در این حالت سنسور باید دقیقا در ترازی قرار گیرد که پر از سیال باشد.

پیشگیری از هواگیری

• تله هوا: نصب بالادست برای جمع‌آوری حباب‌ها
• شیر هواگیری اتوماتیک: برای سیستم‌های الکتریکی و اتوماتیک

جلوگیری از خوردگی و آسیب

• جنس بدنه: انتخاب بر اساس سیال (استنلس‌استیل 316L، Hastelloy، PVDF)
• پوشش ضد خوردگی: برای محیط‌های خورنده
• محافظ الکترونیکی: در مکان‌های پرنویز یا با تداخل مغناطیسی

نگهداری دوره‌ای و کالیبراسیون

1. کالیبراسیون:
   • هر ۶–۱۲ ماه بر اساس دستورالعمل ISO/IEC 17025
   • ثبت مقدار خروجی قبل و بعد از کالیبراسیون
2. بازرسی بصری:
   • بررسی نشتی بدنه و اتصالات
   • ارزیابی سلامت اورینگ‌ها و واشرها
3. تمیزکاری داخلی:
   • در صورت مشاهده کاهش دقت یا نوسان
   • استفاده از محلول ملایم برای سیالات خورنده
4. تعویض قطعات مصرفی:
   • اورینگ، واشر و فیلتراسیون قبل از دستگاه
5. مستندسازی:
   • ثبت گزارش سرویس‌ها و نتایج کالیبراسیون برای پیگیری طولانی‌مدت

عیب‌یابی رایج

• نوسان خروجی: بررسی منبع تغذیه و تداخل الکترومغناطیسی
• کاهش دقت ناگهانی: انسداد مسیر، تغییر خواص سیال یا فرسودگی سنسور
• خاموشی سیگنال: قطع کابل یا اتصال نادرست
• دقت پایین در دبی کم: خارج از محدوده طراحی قرار گرفتن دستگاه

جمع‌بندی و پیشنهاد گام بعدی

فلومتر ورتکس با دقت مناسب و نگهداری اندک، ابزاری ایده‌آل برای اندازه‌گیری جریان در طیف گسترده‌ای از صنایع است. برای دستیابی به دقت حداکثری:

• مراحل فلو‌سایزینگ دقیق را رعایت کنید
• نصب را با فواصل مستقیم مناسب انجام دهید
• نگهداری و کالیبراسیون دوره‌ای را فراموش نکنید

در پایان، پیشنهاد می‌کنیم برای مشاوره تخصصی فلو‌سایزینگ و دریافت فهرست دقیق مدل‌ها با مشخصات فنی کامل، با تیم فنی آدرین صنعت تماس بگیرید.

vortex flow meter installation

industrial flow meter

engineer installing flow meter

vortex flowmeter on pipe

industrial piping and instrumentation