پترو پردا شركت پترو پردا تامین کننده تجهیزات و مجری پروژه های نفت گاز پتروشیمی آب و فاضلاب
ورتکس چیست و فلومتر ورتکس ( Vortex flow meter ) چگونه کار می کند،
کنتورهای جریان ورتکس (گردابی) نوعی از انواع فلومترها هستند که فرکانس گردابهای ریخته شده توسط بدنه پرتگاه ( bluff body ) قرار داده شده در جریان را تشخیص می دهند. فراوانی گردابها متناسب با سرعت جریان است. کنتورهای جریان گرداب برای اندازه گیری جریان مایعات و گازها استفاده می شوند و برای جریان آشفته با عدد رینولدز بیشتر از ۱۰،۰۰۰ مناسب هستند.
برخی از دستگاه ها می توانند مواد فاز مختلط مانند بخار را در خود جای دهند. برخی دیگر می توانند مایعات را با مواد جامد معلق (دوغاب) اندازه گیری کنند. از مزایای این دستگاه می توان به هزینه های کم تنظیم اولیه و نیاز به نگهداری پایین در هنگام استفاده در شرایط جریان تمیز اشاره کرد. کنتورهای گرداب همچنین نسبت به دما، فشار و ویسکوزیته حساس نیستند. نقطه ضعف سنجش جریان گرداب این است که به دلیل انسداد در مسیر جریان، افت فشار کم تا متوسط وجود دارد.
اصل اساسی برای کنتور ورتکس این است که یک سد در یک جریان متحرک قرار می گیرد. با گردش به دور جسم، گردابها (چرخش سیال فرایند ) از بالا یا پایین جسم ایجاد می شود. چرخش ها از افزایش فشار و کاهش سرعت در یک طرف جسم و کاهش فشار و افزایش سرعت در طرف دیگر ایجاد می شود. این فرایند چرخش را در یک طرف جسم ایجاد می کند و همزمان با انجام این روند ، چرخش در طرف دیگر ایجاد می شود.
فرکانس این فرایند متناوب با سرعت جریان عبور از نقطه تماس متناسب است. این سری یا الگویی که توسط چرخش گرداب ایجاد شده است به “یک چرخش گرداب ون کارمن” معروف است.
به منظور اندازه گیری جریان، یک سنسور التراسونیک، الکترونیکی یا فیبر نوری، تغییر در الگوی گرداب در پایین دست از جسم را کنترل می کند و یک سیگنال خروجی پالس کننده را به سمت بازخوان های خارجی ارسال می کند.
مشخصات ورتکس
دامنه فشار عملیاتی و دامنه دمای محیط از مشخصات مهم سیال است که باید در نظر بگیرید.
- محدوده فشار عملیاتی حداکثر فشار سیال فرایند است که دستگاهها قادر به تحمل آن هستند.
- حداکثر دامنه دما حداکثر دمای سیال است که می تواند کنترل شود.
- نرخ جریان سرعت معمولاً در فاصله / زمان اندازه گیری می شود. حداکثر نرخ جریان کنتور علاوه بر نسبت ترنداون ( turndown ) توسط سازنده ارائه می شود که می تواند به حداکثر نرخ دبی تقسیم شود تا حداقل نرخ جریان را تعیین کند.
- سایز لوله از اهمیت زیادی برخوردار است زیرا بسیاری از محصولات از نظر قطر لوله کالیبره می شوند ، سایز که در واحدهای انگلیسی مانند اینچ یا واحدهای متریک مانند سانتی متر بیان می شود. تلاطم در لوله می تواند روی دقت بیشتر کنتورهای جریان تأثیر بگذارد. بنابراین کنتورهای گردابی باید در فاصله توصیه شده از ایجاد تلاطم دستگاه هایی مانند پمپ ها و دریچه ها قرار گیرند.
سیال سیستم
حالت های مختلف سیال ، مانند مایع ، یا گاز ، می توانند بر روی اندازه گیری جریان گرداب تأثیر بگذارند.
مایعات – مایعات با تعلیق ذرات سنگین باعث ضعف یا گرفتگی قسمت های داخلی مانند بدنه بلوف ( bluff ) می شوند و باعث بروز خطاهای کنتور می شوند. کنتورهای ورتکس با مایعاتی که دارای ویسکوزیته بالایی هستند کشمکش دارند از آنجا که آنها تمایل به سست شدن شکل گیری گردابها و کاهش دامنه مؤثر دارند. ذرات و حباب های داخلی معمولاً بر فلومتر ورتکس تأثیر نمی گذارند. بیشتر محصولات برای مایعات دارای ویسکوزیته ۱ CST کالیبره می شوند. هر چیزی بالاتر از آن، باعث افزایش حداقل نرخ دبی قابل خواندن شده و باعث کاهش قابلیت رنج می شود.
گاز– گاز قابل فشرده سازی است و هنگامی که تحت فشار قرار می گیرد، گرم یا خنک شود، حجم تغییر میکند. برای سیستمهایی که گاز سیال اصلی است، فلومترهای vortex باید دارای سنسورهایی باشد که تغییرات دما و فشار در سیستم را تحت نظر دارند.
مشخصات عملکرد فلومتر های ورتکس
انتخاب متریال
متریال لوله: متریال لوله باید پس از در نظر گرفتن مایع منتقل شده توسط سیستم انتخاب شود. دانستن غلظت، محدوده دمای کار و محدوده فشار کار بسیار مهم است تا لوله بتواند در برابر نیاز سیستم مقاومت کند.
متریال فلومتر : انتخاب متریال برای کنتور ورتکس نیاز به ملاحظات اضافی علاوه بر موارد ذکر شده در بالا برای متریال لوله دارد. این مشخصات شامل ویسکوزیته سیال ، ذرات معلق، تراکم سیال و محدوده جریان مورد انتظار است. اگر می خواهید یک فلو متر را در دمای سیستم لوله فلزی نصب کنید، برای اطمینان از سازگاری، باید سیال و فشار در نظر گرفته شود.
سبک نصب
چندین سبک نصب برای کنتورهای ورتکس وجود دارد.
- دستگاه های نوع الحاقی عمود بر مسیر جریان وارد می شوند. آنها معمولاً به یک لوله سوراخ دار یا یک وسیله دسترسی دیگر نیاز دارند.
- دستگاه های فلنجی درون خط به موازات مسیر جریان قرار می گیرند ، به طور معمول بین دو قطعه لوله کشی فرآیند فلنجی.
- دستگاه های دنده ای درون خط بصورت موازی با مسیر جریان وارد می شوند و به دو لوله فرایند موجود پیچ می شوند. NPT متداول ترین نوع دنده است.
- کنتورهای ورتکس کلمپی درون خط نیز موجود است. این دستگاه ها به موازات مسیر جریان وارد می شوند و بین دو لوله فرآیند موجود کلمپ می شوند.
خروجی ها و رابط ها
کنتورهای ورتکس از نظر خروجی و رابطها متفاوت هستند. اطلاعات مربوط به نرخ جریان می توانند به عنوان سیگنال ولتاژ آنالوگ، سیگنال جریان آنالوگ، فرکانس یا پالس یا سوئیچ تولید شوند.
گزینه های خروجی
سیگنال های ولتاژ آنالوگ مانند ۰ – ۱۰ میلی ولت دارای یک عملکرد ساده ، معمولاً تابع خطی اندازه گیری است. آنها به جای پالس یا گسسته ، پیوسته هستند.
سیگنالهای جریان آنالوگ مانند ۴-۲۰ میلی آمپر از بازخورد استفاده می کنند تا جریان مناسب را بدون توجه به نویز خط و امپدانس فراهم کنند. ابزار دقیق هایی که غالباً ترانسمیتر نامیده می شوند، هنگام ارسال سیگنال در مسافت های طولانی مفید هستند.
اطلاعات مربوط به نرخ دبی همچنین می توانند به عنوان یک سیگنال رمزگذاری شده از طریق مدولاسیون دامنه (AM) یا مدولاسیون فرکانس تولید شوند. کنتورهای ورتکس با خروجی سوئیچ از جریان سیال استفاده می کنند تا سوئیچ را بر اساس نرخ جریان از پیش تعیین شده تحریک کنند.
گزینه های رابط
- رابط های سریال شامل RS232 ، RS422 و RS485 هستند.
- رابط های موازی از باس رابط کاربری عمومی (GPIB) ، یک درگاه مرکزی یا یک درگاه چاپگر استفاده می کنند.
امکانات
کنتورهای ورتکس انواع مختلف امکانات را ارائه می دهند.
- دستگاه های چند الحاقی با انجام اندازه گیری نرخ جریان در چندین نقطه در مسیر جریان ، دبی را تعیین می کنند.
- کنتورهای قابل برنامه ریزی معمولاً شامل یک ریزپردازنده داخلی هستند و می توانند به صورت الکترونیکی برای متریالها، محدوده ها و خروجی های مختلف تنظیم شوند.
- دستگاه هایی با عملکردهای ضبط کننده یا توتالایزر می توانند تاریخچه جریان را برای واحد زمانی مشخص ترسیم کنند.
- هشدارهای شنیداری یا بصری در صورت بالا یا پایین رفتن از مشخصات از پیش تعیین شده سیستم ، می تواند به کاربر هشدار دهد.
- توابع کنترلی ورودی سنسور دارند یا دریافت می کنند، کنترل (محدودیت ها ، PID ، منطق و غیره) را ارائه می دهند و یک سیگنال کنترل را تولید می کنند.
- استریلیزاسیون برای کاربردهای بهداشتی از جمله کاربردهای پزشکی یا فرآوری مواد غذایی بسیار مهم است.
- فلومترهای ورتکس که همچنین می توانند دما ، چگالی یا سطح سیال را اندازه گیری کنند ، معمولاً در دسترس هستند
