ایشاپ صنعت

دبی سنج گردابی یک دستگاه اندازه گیری جریان است که برای اندازه گیری جریان مناسب است، جایی که معرفی قطعات متحرک مشکلاتی را ایجاد می کند. آنها در درجه صنعتی، برنجی یا تمام پلاستیکی موجود هستند. حساسیت به تغییرات در شرایط فرآیند کم است و بدون قطعات متحرک سایش نسبتاً کمی در مقایسه با انواع دیگر دبی سنج ها دارد.
 

دبی سنج های گردابی بر اساس اصل ریزش گردابی کار می کنند، جایی که یک گرداب نوسانی زمانی رخ می دهد که سیالی مانند جریان آب از کنار یک بدنه بلوف (بر خلاف جریان ساده) عبور کند. فرکانس ریختن گرداب ها به اندازه و شکل بدن بستگی دارد. برای برنامه هایی که هزینه های نگهداری کم اهمیت دارد، ایده آل است. گرداب مترهای اندازه صنعتی سفارشی ساخته شده اند و برای کاربردهای خاص نیاز به اندازه مناسب دارند.

درباره فلومترهای Vortex

منبع جریان سنج های گردابی
طراحی گرداب متر

اندازه و محدوده پذیری

دقت و بردپذیری

پیشرفت های اخیر

سبک های جریان سنج گرداب

فلومتر ورتکس برای مایعات خورنده
فلومترهای ورتکس برای کاربردهای صنعتی

جریان سنج گوه

فلومتر و ترانسمیتر دما ریزش گرداب

برنامه های کاربردی
چه زمانی از فلومتر ورتکس استفاده کنیم؟

توصیه های نصب

فلومتر ورتکس چیست؟

تاریخچه گرداب ریختن
تئودور فون کارمن، فیزیکدان مجارستانی-آمریکایی، اولین کسی بود که اثری را توصیف کرد که در آن یک جسم غیر جریان (همچنین به نام جسم بلوف) در مسیر جریانی با جریان سریع قرار می‌گیرد و باعث می‌شود مایع به طور متناوب از جسم جدا شود. در دو ضلع پایین دست آن، و با جدا شدن لایه مرزی و پیچیدن بر روی خود، گرداب هایی را تشکیل می دهد (که به آنها گرداب یا گرداب نیز می گویند). او همچنین خاطرنشان کرد که فاصله بین گرداب ها ثابت است و تنها به اندازه سنگی که آن را تشکیل می دهد بستگی دارد.

در سمت بدنه بلوف که در آن گرداب در حال تشکیل است، سرعت سیال بیشتر و فشار کمتر است. همانطور که گرداب به سمت پایین حرکت می کند، قدرت و اندازه آن افزایش می یابد و در نهایت جدا می شود یا می ریزد. به دنبال آن یک گرداب در طرف دیگر بدن بلوف تشکیل می شود. گردابه های متناوب در فواصل مساوی قرار دارند.

طراحی گرداب متر

فلومتر گردابی معمولاً از فولاد ضد زنگ 316 یا Hastelloy® ساخته شده است و شامل بدنه بلوف، مجموعه حسگر گرداب و الکترونیک ترانسمیتر است، اگرچه دومی را می توان از راه دور نیز نصب کرد. آنها معمولاً در اندازه های فلنجی از 1/2 اینچ تا 12 اینچ در دسترس هستند. هزینه نصب گرداب مترها قابل رقابت با مترهای دهانه ای در اندازه های زیر شش اینچ است. مترهای بدنه ویفر (بدون فلنج) کمترین هزینه را دارند، در حالی که مترهای فلنجی در صورتی که سیال فرآیند خطرناک باشد یا در دمای بالا باشد ترجیح داده می شود.

اشکال بدن بلوف (مربع، مستطیل، تی شکل، ذوزنقه ای) و ابعاد برای دستیابی به ویژگی های مورد نظر آزمایش شده است. آزمایش نشان داده است که خطی بودن، محدودیت عدد رینولدز کم، و حساسیت به اعوجاج پروفیل سرعت تنها با شکل بدن بلوف اندکی متفاوت است. از نظر اندازه، بدنه بلوف باید عرضی داشته باشد که به اندازه کافی کسری از قطر لوله باشد که کل جریان در ریزش شرکت کند. ثانیاً، بدنه بلوف باید دارای لبه های بیرون زده در سطح بالادست باشد تا خطوط جداسازی جریان را بدون توجه به سرعت جریان ثابت کند. سوم، طول بدنه بلوف در جهت جریان باید مضربی معین از عرض بدنه بلوف باشد.
 

اکثر گرداب سنج ها از حسگرهای پیزوالکتریک یا نوع خازنی برای تشخیص نوسان فشار در اطراف بدنه بلوف استفاده می کنند. این آشکارسازها به نوسان فشار با یک سیگنال خروجی ولتاژ پایین پاسخ می دهند که فرکانس مشابه نوسان دارد. چنین حسگرهایی مدولار، ارزان، به راحتی تعویض می‌شوند و می‌توانند در طیف وسیعی از محدوده‌های دما کار کنند - از مایعات برودتی گرفته تا بخار فوق‌گرم. سنسورها می توانند در داخل بدنه کنتور یا بیرون قرار گیرند. حسگرهای خیس شده مستقیماً توسط نوسانات فشار گرداب تحت فشار قرار می گیرند و در محفظه های سخت شده قرار می گیرند تا در برابر خوردگی و اثرات فرسایش مقاومت کنند.

حسگرهای خارجی، معمولاً گیج‌های فشار پیزوالکتریک، ریزش گرداب را به‌طور غیرمستقیم از طریق نیروی اعمال‌شده بر میله ریزش حس می‌کنند. سنسورهای خارجی در کاربردهای بسیار فرسایشی/خورنده برای کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری ترجیح داده می‌شوند، در حالی که حسگرهای داخلی محدوده بهتری را ارائه می‌دهند (حساسیت جریان کم بهتر). همچنین نسبت به ارتعاشات لوله حساسیت کمتری دارند. محفظه لوازم الکترونیکی معمولاً دارای درجه بندی ضد انفجار و آب و هوا است و شامل ماژول ترانسمیتر الکترونیکی، اتصالات پایانه و در صورت تمایل یک نشانگر نرخ جریان و/یا توتالایزر می باشد.

سبک های جریان سنج گرداب
گرداب سنج‌های هوشمند سیگنال خروجی دیجیتالی را ارائه می‌کنند که حاوی اطلاعات بیشتری نسبت به سرعت جریان است. ریزپردازنده در فلومتر می تواند به طور خودکار شرایط لوله مستقیم ناکافی، تفاوت بین قطر سوراخ و قطر لوله جفت، برای انبساط حرارتی بدنه بلوف و تغییرات ضریب K را زمانی که عدد رینولدز به زیر 10000 می رسد، تصحیح کند.

ترانسمیتر‌های هوشمند همچنین با زیربرنامه‌های تشخیصی برای سیگنال‌دهی قطعات یا سایر خرابی‌ها ارائه می‌شوند. ترانسمیتر‌های هوشمند می‌توانند روال‌های آزمایشی را برای شناسایی مشکلات مربوط به متر و برنامه شروع کنند. این تست‌های درخواستی همچنین می‌توانند به تأیید ISO 9000 کمک کنند.

برخی از فلومترهای گردابی می توانند جریان جرمی را تشخیص دهند. یکی از این طرح ها فرکانس گرداب و قدرت پالس گرداب را به طور همزمان اندازه گیری می کند. از این قرائت ها، چگالی سیال فرآیند را می توان تعیین کرد و جریان جرمی را تا 2% از دهانه محاسبه کرد.

طرح دیگری با سنسورهای متعدد برای تشخیص نه تنها فرکانس گرداب، بلکه دما و فشار سیال فرآیند ارائه شده است. بر اساس آن داده ها، هم چگالی و هم نرخ جریان جرمی را تعیین می کند. این متر دقت سرعت 1.25% را هنگام اندازه گیری جریان جرمی مایعات و 2% دقت نرخ را برای گازها و بخار ارائه می دهد. اگر آگاهی از فشار و دمای فرآیند به دلایل دیگر ارزش دارد، این متر یک جایگزین راحت و کم هزینه برای نصب ترانسمیتر های جداگانه ارائه می دهد.

سبک های جریان سنج گرداب

فلومتر Vortex برای مایعات خورنده

بدون قطعات متحرک، تمام لوازم الکترونیکی در یک محفظه مقاوم در برابر خوردگی قرار می گیرند. بر خلاف کنتورهای حاوی فلز یا قطعات متحرک، گرداب سنج های پلاستیکی برای سیالات تهاجمی یا به راحتی آلوده می شوند. کاربردها از آب فوق خالص گرفته تا مواد شیمیایی و دوغاب بسیار خورنده می باشد.

فلومترهای گرداب صنعتی

بخار، گاز و مایعات با ویسکوزیته پایین را اندازه گیری می کند. گرداب های تولید شده توسط سیال جاری بر روی میله ریزش در پالس ها فشار می آورند و میله ریزش پالس های تنش را به حسگر پیزوالکتریک محصور شده منتقل می کند.

فلومتر ریزش گرداب

این نوع دبی سنج گردابی که تحت همان اصل اندازه گیری ریزش گردابی کار می کند، برای مایعات چسبناک، تمیز یا کثیف مانند آب که با برنج، PVDF و FKM سازگار هستند، مناسب است. این کاربردها در اکثر صنایع فرآیندی از جمله لاستیک، فولاد، ساخت، تولید، پالایش، کاغذ، مواد شیمیایی، مواد غذایی، پتروشیمی و نیرو یافت می شود. برای مایعات قابل اشتعال یا گازهایی مانند هوا مناسب نیستند.

سوالات متداول

برنامه ها و محدودیت ها

ورتکس متر معمولاً برای کاربردهای بچینگ یا سایر کاربردهای جریان متناوب توصیه نمی شود. این به این دلیل است که تنظیم نرخ جریان دریبل ایستگاه بچینگ می‌تواند کمتر از حد حداقل تعداد رینولدز متر باشد. هر چه مجموع دسته کوچکتر باشد، احتمال خطای حاصله بیشتر است.
 

گازهای کم فشار (چگالی کم) پالس فشار کافی قوی تولید نمی کنند، به خصوص اگر سرعت سیال کم باشد. بنابراین، این احتمال وجود دارد که در چنین خدماتی بردپذیری کنتور ضعیف باشد و دبی های کم قابل اندازه گیری نباشد. از سوی دیگر، اگر کاهش برد پذیری قابل قبول باشد و اندازه‌گیری اندازه‌گیری مناسب برای جریان معمولی باشد، هنوز می‌توان فلومتر گردابی را در نظر گرفت.

اگر سیال فرآیند تمایل به پوشش یا تجمع بر روی بدنه بلوف داشته باشد، مانند سرویس لجن و دوغاب، این در نهایت ضریب K متر را تغییر می دهد. فلومترهای گردابی برای چنین کاربردهایی توصیه نمی شود. با این حال، اگر یک سیال کثیف فقط دارای مقادیر متوسطی از مواد جامد غیر پوشش دهنده باشد، احتمالاً کاربرد آن قابل قبول است. این امر با آزمایش 2 ساله روی دوغاب سنگ آهک نشان داده شد. در پایان آزمایش، فاکتور K تنها 0.3 درصد نسبت به کالیبراسیون کارخانه اصلی تغییر کرده است، اگرچه بدنه بلوف و لوله جریان به شدت زخمی و سوراخ شده بودند.

هنگام اندازه‌گیری جریان چند فازی (ذرات جامد در گاز یا مایع، حباب‌های گاز در مایع، قطرات مایع در گاز)، دقت گردابه‌سنج به دلیل ناتوانی متر در تمایز بین فازها کاهش می‌یابد. بخار مرطوب و با کیفیت پایین یکی از این کاربردها است: فاز مایع باید به طور همگن در بخار پراکنده شود و از خطوط جریان عمودی برای جلوگیری از شل شدن باید اجتناب شود. هنگامی که لوله افقی است، فاز مایع احتمالاً در کف لوله حرکت می کند و بنابراین ناحیه داخلی لوله باید در قسمت پایین باز نگه داشته شود. این را می توان با نصب بدنه بلوف به صورت افقی به دست آورد. عدم دقت اندازه گیری در چنین کاربردهایی حدود 5 درصد جریان واقعی است، اما با قابلیت تکرار خوب.
 

افت فشار دائمی از طریق یک گرداب سنج تقریباً نصف یک صفحه روزنه است، تقریباً دو سر سرعت. (هد سرعت به صورت V2/g تعریف می شود، که در آن V سرعت جریان و g ثابت گرانشی در واحدهای ثابت است.) اگر لوله و متر به درستی اندازه و هم اندازه باشند، افت فشار به احتمال زیاد تنها خواهد بود. چند psi با این حال، کوچک کردن (نصب یک متر اندازه کوچکتر از خط) به منظور افزایش رینولدز می تواند افت هد را به بیش از 10 psi افزایش دهد. همچنین باید اطمینان حاصل کرد که فشار ورید منقبض شده از فشار بخار سیال فرآیند پایین نمی آید، زیرا باعث ایجاد حفره می شود. به طور طبیعی، اگر فشار برگشتی روی کنتور کمتر از فشار بخار باشد، سیال فرآیند چشمک می زند و قرائت کنتور معنی دار نخواهد بود.

مزایای اصلی گرداب سنج ها حساسیت کم آنها به تغییرات در شرایط فرآیند و سایش کم نسبت به روزنه ها یا متر توربین ها است. همچنین هزینه های اولیه و نگهداری کم است. به همین دلایل، آنها در بین کاربران مقبولیت بیشتری پیدا کرده اند.

توصیه های نصب
هنگام نصب یک فلومتر گردابی در یک فرآیند موجود که محدوده جریان مشخص نیست، توصیه می‌شود ابتدا اندازه‌گیری‌های تقریبی (با استفاده از دستگاه‌های اولتراسونیک قابل حمل پیتوت یا گیره دار) انجام شود. در غیر این صورت، هیچ تضمینی وجود ندارد که یک ورتکس متر با اندازه خط اصلا کار کند.

ورتکس متر به یک پروفیل سرعت جریان متقارن و توسعه یافته نیاز دارد، عاری از هرگونه اعوجاج یا چرخش. این امر مستلزم استفاده از لوله کشی مستقیم بالا و پایین دست برای تنظیم جریان است. طول مستقیم لوله باید به اندازه متر باشد و طول آن باید تقریباً به اندازه مورد نیاز برای نصب روزنه با نسبت بتا 0.7 باشد. اکثر سازندگان جریان سنج گردابی حداقل قطر لوله 30 در پایین دست شیرهای کنترل و 3 تا 4 قطر لوله بین کنتور و شیرهای فشار پایین دست را توصیه می کنند. عناصر دما باید کوچک بوده و به قطر 5 تا 6 در پایین دست قرار گیرند.

تقریباً نیمی از نصب‌های گرداب‌سنج نیاز به پایین کشیدن لوله‌های فرآیندی بزرگ توسط کاهنده‌ها و منبسط‌کننده‌های متحدالمرکز دارند. حتی اگر صاف کننده های جریان نصب شده باشند، باز هم به لوله کشی مستقیم (آرامش) نیاز است.

ورتکس متر را می توان به صورت عمودی، افقی یا در هر زاویه ای نصب کرد، البته تا زمانی که آنها را سیل نگه دارید. کنتور را می توان با نصب آن در یک خط جریان عمودی رو به بالا در حالت سیل نگه داشت. هنگام نصب فلومتر در جریان رو به پایین یا افقی، لوله کشی پایین دست باید بالا نگه داشته شود. دریچه های بازرسی می توانند برای نگه داشتن لوله ها پر از مایع در صورت عدم جریان استفاده شوند. اگر تعویض سنسور در طراحی خاص نیاز به توقف جریان و باز شدن فرآیند داشته باشد، شیرهای بلوک و بای پس مورد نیاز است.

فلنج های جفت (در لوله های جفت برنامه 40 یا برنامه 80) باید به اندازه فلومتر دارای قطر و سوراخ صاف باشند. فلنج های گردن جوش ترجیح داده می شوند و نباید از فلنج های کاهنده استفاده کرد. سطح داخلی لوله جفت‌گیری باید عاری از رسوب آسیاب، گودال، سوراخ‌ها، تراشه‌ها و برجستگی‌ها برای فاصله 4 قطر بالادست و 2 قطر پایین دست متر باشد. سوراخ‌های کنتور، واشرها و لوله‌های مجاور باید به دقت در یک راستا قرار گیرند تا هرگونه مانع یا پله از بین برود.

لرزش بیش از حد لوله را می توان با حمایت از لوله کشی در دو طرف کنتور، یا با چرخاندن کنتور به طوری که سنسور از صفحه ارتعاش خارج شود، از بین برد. سر و صدای فرآیند ناشی از صدای دریچه، تله بخار یا پمپ ها می تواند در شرایط جریان صفر منجر به قرائت های بالا یا غیرصفر شود. بیشتر وسایل الکترونیکی کنتور امکان افزایش تنظیمات فیلتر نویز را فراهم می کند، اما افزایش کاهش نویز معمولاً حساسیت کم جریان سنج را نیز کاهش می دهد. یکی از گزینه ها این است که کنتور را به قسمتی از فرآیند با نویز کمتر منتقل کنید.

برای خرید این محصول می توانید با شماره های زیر تماس یگیرید:

86031739-86047201-09128446731