เครื่องวัดอัตราการไหลแบบวอร์เท็กซ์ (Vortex Meter) เป็นเครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรชนิดหนึ่งที่อาศัยปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นเมื่อของเหลวไหลผ่านวัตถุที่มีลักษณะเป็นหน้าผา เครื่องวัดอัตราการไหลแบบวอร์เท็กซ์ทำงานภายใต้หลักการ Vortex Shedding ซึ่งกระแสน้ำวน (หรือ Eddies) จะถูกไหลสลับกันไปมาตามทิศทางของวัตถุ ความถี่ของการไหลแบบวอร์เท็กซ์จะแปรผันตรงกับความเร็วของของเหลวที่ไหลผ่านเครื่องวัด
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบวอร์เท็กซ์เหมาะที่สุดสำหรับการวัดอัตราการไหลที่มีปัญหาในการนำชิ้นส่วนเคลื่อนไหวเข้ามา เครื่องวัดอัตราการไหลมีให้เลือกทั้งแบบเกรดอุตสาหกรรม ทองเหลือง หรือพลาสติกทั้งหมด ความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาวะแวดล้อมในกระบวนการต่ำ และเนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหว จึงมีการสึกหรอค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับเครื่องวัดอัตราการไหลประเภทอื่นๆ
การออกแบบเครื่องวัดอัตราการไหลแบบกระแสน้ำวน
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบวอร์เท็กซ์โดยทั่วไปทำจากสเตนเลสสตีล 316 หรือ Hastelloy ซึ่งประกอบด้วยตัวเรือนแบบบลัฟ ชุดเซ็นเซอร์วอร์เท็กซ์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเครื่องส่งสัญญาณ แม้ว่าชุดอิเล็กทรอนิกส์แบบบลัฟสามารถติดตั้งจากระยะไกลได้ (รูปที่ 2) โดยทั่วไปแล้ว เครื่องวัดเหล่านี้มีขนาดหน้าแปลนตั้งแต่ ½ นิ้ว ถึง 12 นิ้ว ราคาติดตั้งของเครื่องวัดวอร์เท็กซ์สามารถแข่งขันกับเครื่องวัดแบบออริฟิสที่มีขนาดต่ำกว่าหกนิ้วได้ เครื่องวัดแบบเวเฟอร์บอดี้ (แบบไม่มีหน้าแปลน) มีราคาต่ำที่สุด ในขณะที่เครื่องวัดแบบมีหน้าแปลนจะได้รับความนิยมหากของไหลในกระบวนการนั้นเป็นอันตรายหรือมีอุณหภูมิสูง
ได้มีการทดลองกับรูปทรงของตัวบลัฟฟ์ (สี่เหลี่ยมจัตุรัส สี่เหลี่ยมผืนผ้า รูปตัวที สี่เหลี่ยมคางหมู) และขนาดเพื่อให้ได้คุณสมบัติตามที่ต้องการ การทดสอบแสดงให้เห็นว่าความเป็นเส้นตรง ข้อจำกัดของเลขเรย์โนลด์สต่ำ และความไวต่อความบิดเบี้ยวของโปรไฟล์ความเร็วจะแตกต่างกันไปเพียงเล็กน้อยตามรูปร่างของตัวบลัฟฟ์ ในด้านขนาด ตัวบลัฟฟ์ต้องมีความกว้างเป็นเศษส่วนที่มากพอของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อที่การไหลทั้งหมดจะมีส่วนร่วมในการไหลออก ประการที่สอง ตัวบลัฟฟ์ต้องมีขอบยื่นออกมาที่หน้าต้นน้ำเพื่อกำหนดเส้นแบ่งของการไหล โดยไม่คำนึงถึงอัตราการไหล ประการที่สาม ความยาวของตัวบลัฟฟ์ในทิศทางการไหลต้องเท่ากับจำนวนเท่าของความกว้างของตัวบลัฟฟ์
ปัจจุบัน เครื่องวัดกระแสน้ำวนส่วนใหญ่ใช้เซ็นเซอร์แบบเพียโซอิเล็กทริกหรือแบบความจุเพื่อตรวจจับการสั่นของแรงดันรอบ ๆ บลัฟบอดี้ เครื่องตรวจจับเหล่านี้จะตอบสนองต่อการสั่นของแรงดันด้วยสัญญาณเอาต์พุตแรงดันต่ำที่มีความถี่เดียวกันกับการสั่น เซ็นเซอร์เหล่านี้เป็นแบบแยกส่วน ราคาไม่แพง เปลี่ยนได้ง่าย และสามารถทำงานได้ในช่วงอุณหภูมิที่หลากหลาย ตั้งแต่ของเหลวเย็นจัดไปจนถึงไอน้ำร้อนยวดยิ่ง เซ็นเซอร์สามารถติดตั้งภายในหรือภายนอกตัวเครื่องวัดได้ เซ็นเซอร์แบบเปียกจะถูกรับแรงกดโดยตรงจากความผันผวนของแรงดันกระแสน้ำวน และถูกหุ้มไว้ในเคสที่แข็งแรงทนทานต่อการกัดกร่อนและการสึกกร่อน
เซ็นเซอร์ภายนอก ซึ่งโดยทั่วไปคือเกจวัดความเครียดแบบเพียโซอิเล็กทริก จะตรวจจับการหลุดของกระแสน้ำวนโดยอ้อมผ่านแรงที่กระทำต่อแท่งตัวปลด เซ็นเซอร์ภายนอกเป็นที่นิยมสำหรับการใช้งานที่มีการกัดกร่อนสูง เพื่อลดต้นทุนการบำรุงรักษา ในขณะที่เซ็นเซอร์ภายในให้ช่วงการวัดที่ดีกว่า (ความไวต่อการไหลที่ดีกว่า) และยังมีความไวต่อการสั่นสะเทือนของท่อน้อยกว่า ตัวเรือนอิเล็กทรอนิกส์มักได้รับการจัดอันดับให้ทนทานต่อการระเบิดและสภาพอากาศ และประกอบด้วยโมดูลเครื่องส่งสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ ขั้วต่อ และอาจมีตัวบ่งชี้อัตราการไหลและ/หรือตัวรวม (ตัวเลือกเสริม)
รูปแบบเครื่องวัดอัตราการไหลแบบกระแสน้ำวน
มิเตอร์วัดกระแสน้ำวนอัจฉริยะให้สัญญาณเอาต์พุตดิจิทัลที่มีข้อมูลมากกว่าอัตราการไหลเพียงอย่างเดียว ไมโครโปรเซสเซอร์ในมิเตอร์วัดอัตราการไหลสามารถแก้ไขสภาพท่อตรงที่ไม่เพียงพอได้โดยอัตโนมัติ เพื่อหาความแตกต่างระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางของรูเจาะและเส้นผ่านศูนย์กลางของรูเจาะ
การใช้งานและข้อจำกัด
โดยทั่วไปไม่แนะนำให้ใช้เครื่องวัดกระแสน้ำวนสำหรับการทำแบทช์หรือการใช้งานการไหลแบบเป็นช่วงอื่นๆ เนื่องจากการตั้งค่าอัตราการไหลแบบหยดของสถานีแบทช์อาจต่ำกว่าขีดจำกัดขั้นต่ำของเลขเรย์โนลด์สของเครื่องวัด ยิ่งแบทช์รวมมีขนาดเล็ก ความผิดพลาดที่เกิดขึ้นก็ยิ่งมีนัยสำคัญมากขึ้นเท่านั้น
ก๊าซความดันต่ำ (ความหนาแน่นต่ำ) จะไม่ก่อให้เกิดพัลส์ความดันที่แรงเพียงพอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากความเร็วของของไหลต่ำ ดังนั้น ในกรณีเช่นนี้ ความสามารถในการวัดช่วงของเครื่องวัดอาจต่ำและไม่สามารถวัดอัตราการไหลต่ำได้ ในทางกลับกัน หากความสามารถในการวัดช่วงที่ลดลงเป็นที่ยอมรับได้และเครื่องวัดมีขนาดที่ถูกต้องสำหรับอัตราการไหลปกติ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบวอร์เท็กซ์ก็ยังสามารถนำมาใช้ได้
เวลาโพสต์: 21 มี.ค. 2567