فلومتر گردابی یا ورتکس یکی از تجهیزات اساسی، مهم و پرکاربرد در صنایع مختلف است که برای اندازه‌گیری جریان سیالات به کار می‌رود. این نوع فلومتر بر اساس اصل جریان گردابی عمل می‌کند. در واقع، وقتی یک سیال از یک سوراخ یا لوله عبور می‌کند، گرداب‌های کوچکی ایجاد می‌شوند که سرعت و جریان سیال را معین می‌کنند. فلومتر گردابی از این گرداب‌ها برای اندازه‌گیری جریان استفاده می‌کند. این دستگاه معمولاً شامل یک لوله با شکل خاص است که باعث ایجاد ورتکس در جریان سیال می‌شود.
سپس، با استفاده از حسگرهای خاص، فرکانس یا سرعت گرداب‌ها اندازه‌گیری می‌شود که باتوجه‌به آن می‌توان جریان سیال را محاسبه کرد. از ویژگی‌های مثبت فلومتر گردابی می‌توان به‌دقت بالا، عملکرد قابل‌اعتماد در شرایط مختلف دما و فشار و عدم نیاز به قطع و وصل در لوله‌ها اشاره کرد. اما لازم به ذکر است که نصب و تنظیم صحیح این دستگاه‌ها برای دقت بالای اندازه‌گیری و کارایی آنها بسیار حیاتی است. در ادامه، جزئیات بیشتری از این دستگاه را در قالب یک راهنمای خرید فلومتر بررسی می‌کنیم.
فلومتر گردابی یک دستگاه اندازه‌گیری است که برای اندازه‌گیری جریان سیالات به کار می‌رود. این فلومتر بر اساس ایجاد گرداب‌ها یا طوفان‌های فشار در سیال کار می‌کنند. زمانی که یک سیال از یک موجودیت به موجودیت دیگر حرکت می‌کند، می‌تواند الگوهای مختلفی از جریان را ایجاد کند. یکی از این الگوها گرداب‌ها یا ورتکس‌ها هستند که نواحی از سیال را درگیر می‌کنند و آن را به دور می‌چرخانند.
فلومترهای گردابی از تغییرات جریان سیالات برای اندازه‌گیری جریان استفاده می‌کنند. زمانی که یک سیال از یک فلومتر گردابی عبور می‌کند، گرداب‌های تولید شده توسط مواد در جریان، توسط حسگرهای مخصوصی که در دستگاه قرار دارند، شناسایی می‌شوند. با تحلیل و تفسیر این اطلاعات، می‌توان جریان سیال را با دقت بالا و بازدهی بالا اندازه‌گیری کرد.
از فلومترهای گردابی در بسیاری از صنایع استفاده می‌شود، از جمله صنایع نفت و گاز، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی و آب و فاضلاب. این دستگاه‌ها به‌عنوان یک ابزار اندازه‌گیری حیاتی در فرآیندهای تولید و مدیریت جریان سیالات مورداستفاده قرار می‌گیرند و از دقت و قابلیت‌های آنها برای بهبود کیفیت و بهره‌وری فرآیندها بهره می‌برند. این دستگاه‌ها در ایران و جهان، در حوزه‌های مختلف مورداستفاده قرار می‌گیرند.
تاریخچه فلومترهای گردابی با بازگشت به قرن نوزدهم آغاز می‌شود، زمانی که یکی از ابتکارات مهم در این زمینه توسط فیزیک‌دان و مهندس فرانسوی اندره کوریولیس (André Coriolis) ارائه شد. در سال ۱۸۳۵، او تئوری اثر کوریولیس را بیان کرد که به تحلیل حرکت ذرات در جریان سیالات می‌پرداخت. او ادعا کرد که در یک سیال دوام‌دار، ذراتی که به خط مرکزی نزدیک‌تر هستند، با سرعت بیشتری حرکت می‌کنند.
بعدازاین کشف، در قرن بیستم، پژوهش‌های بیشتری برای توسعه فلومترهای گردابی صورت گرفت. این دستگاه‌ها به‌عنوان راهکارهایی برای اندازه‌گیری جریان سیالات با دقت بالا و قابلیت اعتماد بیشتر موردتوجه قرار گرفتند. در دهه‌های بعد، با پیشرفت فناوری و مهندسی، فلومترهای گردابی با طرح‌های متنوع و قابلیت‌های پیشرفته‌تری توسعه یافتند.
امروزه، فلومترهای گردابی در صنایع مختلفی از جمله نفت و گاز، شیمیایی، آب و فاضلاب، و صنایع فراوری مواد غذایی استفاده می‌شوند. آنها ابزارهای اندازه‌گیری حیاتی را ارائه می‌دهند که به تجزیه‌وتحلیل دقیق جریان سیالات و بهبود عملکرد فرآیندها کمک می‌کنند.
فلومترهای گردابی یکی از ابزارهای مهم در اندازه‌گیری جریان سیالات هستند که بر اساس اصول فیزیکی مختلف عمل می‌کنند. این اصول عبارت‌اند از اثر گردابی، اثر تطابق، و اصول دینامیک سیالات. در فلومترهای گردابی، جریان سیال به یک سری گرداب‌ها یا Wirbel برخورد می‌کند که باعث ایجاد انحرافات در مسیر جریان می‌شوند. این انحرافات توسط یک حسگر (معمولاً یک سنسور پره) اندازه‌گیری می‌شوند.
به‌عنوان‌مثال، در فلومترهای گردابی لوله‌ای، جریان سیال از یک موانع گرداب دار (رفلکس جریان) عبور می‌کند و به اثر گردابی این موانع پیچیده می‌شود. تعداد و قدرت گرداب‌ها به میزان جریان سیال ویسکوز و سرعت آن بستگی دارد. با تغییر سرعت یا حجم جریان، فرکانس و قدرت گرداب‌ها نیز تغییر می‌کند که به‌وسیلة حسگرهای مربوطه قابل‌اندازه‌گیری است.
از اصول دینامیک سیالات نیز برای توضیح عملکرد فلومترهای گردابی استفاده می‌شود. بر اساس این اصول، تغییرات فشار و سرعت در جریان سیال باعث تولید گرداب‌هایی با انرژی مختلف می‌شود که می‌توان آنها را به‌صورت مستقیم یا غیرمستقیم اندازه‌گیری کرد.
به‌طورکلی، اصول فیزیکی مرتبط با اندازه‌گیری فلومترهای گردابی شامل تغییرات جریان سیال، تأثیرات گردابی، و اصول دینامیک سیالات هستند که با استفاده از حسگرهای مناسب و دقیق می‌توانند جریان سیال را به‌دقت اندازه‌گیری نمایند.
فلومترهای گردابی و فلومترهای مغناطیسی هر دو دستگاه محبوبیت بسیاری در اندازه‌گیری جریان سیالات دارند، اما هر یک ویژگی‌ها و مزایای خاص خود را دارند. فلومترهای گردابی بر اساس ایجاد گرداب‌ها یا طوفان‌های فشار در سیال کار می‌کنند. این فلومترها بسیار دقیق هستند و معمولاً مقاومت خوبی در برابر تغییرات دما و فشار دارند. همچنین، آنها معمولاً بدون قطعه متحرک و باتری کار می‌کنند که باعث می‌شود نگهداری و تعمیرات آنها به‌صورت کلی آسان باشد.
از سوی دیگر، فلومترهای مغناطیسی بر اساس اصل عملکرد لورنتز (قانون نیوتن در الکتریسیته و مغناطیس) کار می‌کنند. آنها از میدان مغناطیسی برای اندازه‌گیری سرعت جریان سیال استفاده می‌کنند. یکی از مزایای این فلومترها این است که می‌توانند در جریان‌های بسیار بزرگ و با سرعت بالا نیز عمل کنند. همچنین، آنها اغلب از باتری برای عملکرد نیاز دارند و به‌تبع آن ممکن است نیاز به تعویض و نگهداری دوره‌ای باتری داشته باشند.
ضمن این مسئله، انتخاب بین این دو نوع فلومتر بستگی به نیازهای خاص هر کاربر دارد. اگر دقت بالا و استحکام در برابر تغییرات دما و فشار اهمیت دارد، فلومتر گردابی می‌تواند انتخاب مناسبی باشد. اما اگر نیاز به عملکرد در شرایطی با جریان‌های بسیار بزرگ و سریع‌تر هستید، ممکن است فلومترهای مغناطیسی گزینه بهتری باشند.
تنوع مدل‌های فلومتر ورتکس به دلایل گوناگونی باز می‌گردد. ابتدا، نیازهای مختلف صنایع و کاربردهای مختلف فلومترها متفاوت است. برای هر کاربرد خاص، نیازمندی‌های خاصی از نظر دقت، دامنه اندازه‌گیری، قابلیت‌های آماری و قابلیت‌های ارتباطی وجود دارد که باعث می‌شود تولیدکنندگان انواع مختلفی از مدل‌های فلومترهای ورتکس را به بازار عرضه کنند.
فلومتر گردابی با میله بلوف یک نوع فلومتر است که از میله بلوف به‌عنوان بخش حسگری استفاده می‌کند. میله بلوف یک وسیله‌ای است که در آن قسمت‌های انتهایی آن به شکل کروی بوده و در بخش میانی آن مجاورت‌های گوناگونی دارد که به‌وسیله یک روکش بسته شده‌اند. وقتی یک جریان سیال از این میله عبور می‌کند، گرداب‌ها ایجاد می‌شوند و این گرداب‌ها باعث تولید نیروی مغناطیسی در میله بلوف می‌شوند. این نیروی مغناطیسی متناسب با سرعت جریان سیال است و می‌توان از آن برای اندازه‌گیری سرعت و حجم جریان استفاده کرد.
فلومترهای گردابی با میله بلوف از اندازه‌گیری دقیق و قابل‌اعتمادی برای جریان سیالات بهره می‌برند. آنها از ویژگی‌هایی مانند دقت بالا، پایداری در شرایط مختلف دما و فشار، و عدم وابستگی به ویژگی‌های فیزیکی سیال مانند چگالی استفاده می‌کنند. این نوع فلومترها به‌عنوان یکی از ابزارهای اندازه‌گیری حیاتی در صنایعی مانند نفت و گاز، شیمیایی، و آب و فاضلاب مورداستفاده قرار می‌گیرند و از دقت و قابلیت‌های بالای آنها برای بهبود عملکرد فرآیندها و کنترل جریان سیالات استفاده می‌شود.
از سوی دیگر، فلومتر گردابی با سنسور پیزوالکتریک یک دستگاه است که استفاده از اصول فیزیکی مختلف را برای اندازه‌گیری جریان سیالات ارائه می‌دهد. این دستگاه از یک سنسور پیزوالکتریک برای اندازه‌گیری تغییرات فشار سیال استفاده می‌کند. در فلومتر گردابی، سیال از طریق یک لوله یا مسیری مشابه جریان داده می‌شود. طراحی گردابه‌های مختلف در مسیر سیال، باعث ایجاد گرداب‌های کوچک و ناپایدار در سیال می‌شود.
این گرداب‌ها فشار سیال را تغییر می‌دهند که سنسور پیزوالکتریک آن را اندازه‌گیری می‌کند. باتوجه‌به قوانین فیزیکی و رابطه بین فشار و سرعت، می‌توان از سیگنال‌های الکتریکی تولید شده توسط سنسور برای محاسبه جریان سیال استفاده کرد. از ویژگی‌های مهم فلومتر گردابی با سنسور پیزوالکتریک می‌توان به‌دقت بالا، پاسخگویی سریع، و عملکرد قابل‌اعتماد اشاره کرد که آن را به یک ابزار محبوب برای اندازه‌گیری جریان در بسیاری از برنامه‌های صنعتی، مخصوصاً در صنایع نفت و گاز و فرآیندهای شیمیایی تبدیل کرده است.
علاوه بر مدل‌هایی که اشاره شد، در یک تکنولوژی خاص‌تر، فلومتر گردابی با سنسور اولتراسونیک یک تکنولوژی پیشرفته برای اندازه‌گیری جریان سیالات است. در این نوع فلومتر، اولتراسونیک‌ها به‌عنوان منبعی از امواج فراصوتی برای اندازه‌گیری سرعت جریان سیال استفاده می‌شوند. این امواج از طریق سیال و در انتقال خود به سرعت متغیری برمی‌خورند. باتوجه‌به سرعت جریان، فرکانس امواج اولتراسونیک تغییر می‌کند. سنسورهایی در دو طرف مسیر جریان نصب شده‌اند که امکان دریافت این امواج و اندازه‌گیری تغییرات فرکانس را دارند. با تحلیل این تغییرات، می‌توان سرعت جریان سیال را محاسبه کرد.
یکی از مزایای بارز فلومتر گردابی با سنسور اولتراسونیک، عدم نیاز به تماس مستقیم با سیال است که موجب کاهش فرسایش و خطرات مربوط به تماس مستقیم با مواد شیمیایی می‌شود. همچنین، این دستگاه‌ها دارای دقت بالا و قابلیت کار در شرایط مختلف محیطی مانند دما و فشار متغیر هستند. به دلیل این ویژگی‌ها، فلومترهای گردابی با سنسور اولتراسونیک به‌عنوان یکی از راهکارهای اندازه‌گیری دقیق و پیشرفته جریان سیالات در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، پتروشیمی، و صنایع فراوری به شمار می‌آیند.
فلومترهای گردابی با سنسور مغناطیسی یکی از انواع سیستم‌های دیگر اندازه‌گیری جریان سیالات است که برای اندازه‌گیری دقیق جریان سیالات مختلف مورداستفاده قرار می‌گیرند. این دستگاه‌ها بر اساس اصل فیزیکی "تولید گرداب‌ها" کار می‌کنند. وقتی یک سیال (مثلاً آب یا هوا) در مخزنی با حرکت مستقیم به‌مرورزمان به طور خطی از دستگاه عبور می‌کند، یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود.
اگر یک ماده مغناطیسی (مانند آهن یا نیکل) در سیال وجود داشته باشد، وقتی که سیال در مخزن از دستگاه عبور می‌کند، این ماده مغناطیسی در میدان مغناطیسی حرکت می‌کند و گرداب‌هایی ایجاد می‌کند. سنسورهای مغناطیسی در دستگاه به اندازه‌گیری تغییرات میدان مغناطیسی کمک می‌کنند که نشان‌دهنده جریان سیال در دستگاه است. ازآنجایی‌که این دستگاه‌ها بر اساس اصل مغناطیسی کار می‌کنند و بدون قطعات متحرک هستند، دارای عمر طولانی و دقت بالایی هستند و برای کاربردهای صنعتی و تجاری که نیاز به اندازه‌گیری دقیق جریان سیال دارند، بسیار مفید هستند.
همین‌طور فلومترهای گردابی با سنسور اپتیکال یکی دیگر از انواع فلومترهای است که برای اندازه‌گیری جریان سیالات استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها بر پایه اصل فیزیکی "انتقال نور" عمل می‌کنند. زمانی که یک سیال (مانند آب یا هوا) از دستگاه عبور می‌کند، یک شیشه شفاف که در مسیر سیال قرار دارد، به طور متناوب با گرداب‌هایی از سیال تلاقی می‌کند.
این تلاقی باعث تغییرات در شدت نور ایجاد می‌کند که به‌وسیله سنسورهای اپتیکال اندازه‌گیری می‌شود. باتوجه‌به تغییرات شدت نور، می‌توان جریان سیال را اندازه‌گیری کرد. فلومترهای گردابی با سنسور اپتیکال معمولاً دارای دقت بالا و توانایی اندازه‌گیری در شرایط مختلفی از جمله سیالات شفاف و غیرشفاف هستند. این امکان به کاربران می‌دهد تا جریان سیال را در محیط‌های مختلف صنعتی و علمی به‌دقت بالا اندازه‌گیری کنند و از آن برای کنترل و مدیریت فرآیندهای مختلف استفاده کنند.
و در انتها، فلومتر گردابی چندمتغیره یک ابزار پیشرفته است که برای اندازه‌گیری جریان سیالات، مانند آب یا هوا، به کار می‌رود. این فلومترها بر اساس اصل گرداب‌های کوچکی که در جریان سیال ایجاد می‌شوند، عمل می‌کنند. زمانی که یک جریان سیال از موانعی مانند یک سنسور عبور می‌کند، گرداب‌های کوچک در سیال ایجاد می‌شوند. این گرداب‌ها تأثیر مستقیمی بر موقعیت و نوسانات یک سیال دارند.
فلومتر گردابی چندمتغیره معمولاً شامل یک سیستم تشخیص گردابی، یک حسگر حرکت و مدارهای الکترونیکی است. وقتی یک گرداب در سیال ایجاد می‌شود، حسگرهای حرکت آن را تشخیص می‌دهند و اطلاعات مربوط به نوع و سرعت جریان را جمع‌آوری می‌کنند. سپس، این اطلاعات به واحد الکترونیکی ارسال می‌شوند که آنها را تحلیل کرده و مقدار دقیق جریان را ارائه می‌دهد.
از مزایای اصلی فلومتر گردابی چندمتغیره، دقت بالا و قابلیت استفاده در شرایط مختلف محیطی است. این فلومترها عملکرد مناسبی در محیط‌های با فشار و دماهای متفاوت دارند و معمولاً به‌عنوان یک راهکار اندازه‌گیری دقیق در صنایع مختلف، از جمله صنایع نفت و گاز، صنعت آب و فاضلاب، و صنایع فراوری مواد شیمیایی، استفاده می‌شوند. به دلیل قابلیت تنظیم و برنامه‌ریزی آنها، فلومترهای گردابی چندمتغیره به‌عنوان یک ابزار بسیار مؤثر برای کنترل و نظارت بر فرایندهای صنعتی مورداستفاده قرار می‌گیرند.
فلومترهای ورتکس یکی از تجهیزات مهم در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت و گاز، شیمیایی، آب و فاضلاب، نیروگاهی و غیره هستند؛ این تجهیزات به‌منظور اندازه‌گیری جریان مایعات و گازها استفاده می‌شوند. حوزه‌های بهره‌برداری مهم فلومترهای ورتکس عبارت‌اند از:
1. اندازه‌گیری جریان مایعات
2. کنترل و نظارت بر فرآیندهای صنعتی
3. مانیتورینگ مصرف انرژی
4. سیستم‌های تهویه و تبرید
5. سیستم‌های تأمین آب شهری و صنعتی
6. سنجش و کنترل دبی گازها
7. اندازه‌گیری و کنترل دبی سیالات در خطوط لوله‌های نفت و گاز
8. کنترل دبی آب در سیستم‌های آبیاری و کشاورزی
9. پایش مصرف و انتقال آب در سیستم‌های آبیاری قطره‌ای
10. مانیتورینگ و کنترل دبی سیالات در سیستم‌های تصفیه آب و فاضلاب
در این دستگاه‌ها، در کنار تمام مزیت‌ها و ویژگی‌های مثبتی که وجود دارد، ممکن است با یک سری مشکلات، ایرادات و نواقص در کارکرد مواجه شوید که شامل طیف ذیل است:
1. تراکم جریان و ناهمواری‌های سطح داخلی: تراکم جریان و ناهمواری‌های سطح داخلی می‌توانند باعث اختلال در خواندن دقیق داده‌ها توسط فلومتر گردابی شوند. راه حل این مشکل انجام عملیات منظم تمیز کردن و تعمیرات دوره‌ای است تا تراکم جریان کاهش یابد و ناهمواری‌های سطح داخلی برطرف شوند.
2. تداخل مغناطیسی: تداخل مغناطیسی با دیگر تجهیزات الکترونیکی می‌تواند دقت فلومتر گردابی را تحت تاثیر قرار دهد. جهت رفع این نقص، استفاده از ابزارهایی مانند شیلد‌های مغناطیسی و محافظت درست در محیط نصب فلومتر می‌تواند مفید باشد.
3. تغییرات دما و فشار: همین‌طور تغییرات دما و فشار می‌توانند بر دقت فلومتر گردابی تأثیر بگذارند. استفاده از سنسورها و تنظیمات خاص برای تعدیل تأثیرات این متغیرها می‌تواند به‌دقت بالایی در اندازه‌گیری منجر شود.
4. تغییرات ولتاژ و فرکانس برق: عموما تغییرات در ولتاژ و فرکانس برق می‌توانند عملکرد فلومتر گردابی را تحت تأثیر قرار دهند. برای رهایی از این ایراد، بهره گیری از تجهیزات محافظتی مانند UPS (منبع تغذیه پشتیبان) و فیلترهای برق پیشنهاد می شود.
5. خرابی یا خوردگی سنسورها: خرابی یا خوردگی سنسورهای فلومتر می‌تواند دقت آن را کاهش دهد یا به‌طورکلی عملکرد آن را تحت تأثیر قرار دهد. راه حل این مشکل شامل بازبینی منظم و تعمیرات جایگزینی سنسورها است.
این دستگاه به طور اصولی بر اساس اصل گردابی فعالیت می‌کند؛ به این معنا که وجود یک بدنه گردابی در مسیر جریان سیال، تغییرات فشار و سرعت را ایجاد می‌کند که باعث انحراف جریان می‌شود. بدین ترتیب، با اندازه‌گیری این انحراف، می‌توان به‌دقت جریان سیال را اندازه‌گیری کرد.
اهمیت فلومتر گردابی در صنایع مختلف بسیار چشمگیر است. ازآنجایی‌که اندازه‌گیری دقیق جریان سیالات برای فرآیندهای صنعتی و مهندسی بسیار حیاتی است، استفاده از این نوع فلومترها می‌تواند تأثیر مثبتی بر کیفیت و کارایی فرآیندها داشته باشد. به‌عنوان‌مثال، در صنایع نفت و گاز، آب و فاضلاب، صنایع شیمیایی و فرآیندهای تولیدی، اندازه‌گیری دقیق جریان سیالات ضروری است. فلومترهای گردابی به دلیل ساختار ساده، عملکرد قابل‌اعتماد، و دقت بالا در اندازه‌گیری، گزینة اصلی برای این صنایع محسوب می‌شوند.
ضمن این گفته‌ها، استفاده از فلومتر گردابی در صنایع مختلف می‌تواند منجر به بهبود عملکرد فرآیندها، کاهش هزینه‌های تولید، افزایش کیفیت محصولات، و حتی بهبود محیط‌زیست از طریق کنترل بهتر مصرف منابع مایعات، مثل آب و انرژی، گردد.