Đồng hồ lưu lượng Vortex Flow Meter là gì? Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động

Trong ngành công nghiệp hiện đại, việc đo lường lưu lượng chất lỏng một cách chính xác luôn là một yếu tố quyết định đến hiệu quả sản xuất và quản lý nguồn lực. Và khi nói về thiết bị đo lưu lượng phổ biến, không thể không nhắc đến đồng hồ lưu lượng Vortex. Được biết đến với khả năng đo chính xác, độ bền cao và ứng dụng đa dạng, thiết bị này đang ngày càng được tin dùng rộng rãi. Trong bài viết này, hãy cùng Thiết bị đo THP tìm hiểu chi tiết về đồng hồ lưu lượng Vortex Flow Meter là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động để có cái nhìn tổng quan nhất về thiết bị này.

Đồng hồ lưu lượng Vortex Flow Meter là gì?

Đồng hồ lưu lượng Vortex (hay còn gọi là Vortex Flow Meter) là một loại thiết bị đo lưu lượng chất lỏng, khí hoặc hơi dựa trên hiện tượng tạo xoáy (vortex shedding) khi dòng chảy đi qua một vật cản đặc biệt gọi là bluff body. Thiết bị này chuyển đổi tần số các xoáy được sinh ra thành tín hiệu điện, từ đó tính toán ra lưu lượng dòng chảy thể tích hoặc khối lượng.

Ưu điểm lớn nhất của đồng hồ này là không có bộ phận chuyển động cơ khí bên trong, giảm thiểu tối đa sự hao mòn và hỏng hóc trong quá trình sử dụng. Cấu tạo đơn giản nhưng rất hiệu quả, thiết bị được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như dầu khí, hóa chất, nước sạch, hơi nước,... Và nếu bạn đang tìm kiếm một giải pháp đo lưu lượng chính xác, bền bỉ, đừng bỏ qua đồng hồ lưu lượng Vortex được cung cấp bởi Thiết bị đo THP.

Cấu tạo của đồng hồ lưu lượng Vortex Flow Meter

Để hiểu rõ hơn về cách hoạt động của thiết bị, chúng ta cần đi sâu vào từng bộ phận cấu thành của đồng hồ lưu lượng Vortex.

Bộ phận cảm biến (Sensor)
Bộ phận cảm biến là trái tim của đồng hồ. Nó có nhiệm vụ phát hiện các xoáy (vortex) được tạo ra phía sau bluff body khi dòng chảy đi qua. Sensor thường sử dụng công nghệ piezoelectric hoặc cảm biến áp suất để nhận dạng tần số của các xoáy.

• Piezoelectric sensor: chuyển đổi dao động cơ học thành tín hiệu điện.
  
  

• Cảm biến áp suất: phát hiện thay đổi áp suất do xoáy tạo ra.
  
  

Bộ phận phát hiện và xử lý tín hiệu (Transmitter)
Tín hiệu điện từ cảm biến sẽ được gửi đến bộ phận transmitter. Tại đây, tín hiệu được khuếch đại, lọc nhiễu và xử lý để chuyển đổi thành dạng tín hiệu chuẩn (4-20mA, HART, Modbus,...). Bộ transmitter cũng thực hiện việc tính toán lưu lượng dựa trên tần số xoáy thu thập được.

Phần tử gây xoáy (Bluff Body)
Bluff body là bộ phận quan trọng nhất trong đồng hồ lưu lượng Vortex. Đây là vật cản đặt trong dòng chảy, có hình dạng đặc biệt (thường là hình tam giác hoặc hình trụ có mặt cắt vuông) để tạo ra các xoáy ổn định khi dòng chảy đi qua.

Kích thước và hình dạng của bluff body ảnh hưởng trực tiếp đến tần số xoáy và do đó ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo.

Vỏ bảo vệ và các bộ phận hỗ trợ khác
Toàn bộ các bộ phận trên được bao bọc trong vỏ bảo vệ chắc chắn, chịu được áp suất và nhiệt độ cao, chống va đập và ăn mòn. Ngoài ra còn có các bộ phận hỗ trợ như kết nối điện, kết nối cơ khí, màn hình hiển thị (nếu có), giúp việc vận hành và bảo trì dễ dàng hơn.

Nguyên lý hoạt động của đồng hồ lưu lượng Vortex Flow Meter

Để hiểu được tại sao đồng hồ này có thể đo lưu lượng chính xác, trước hết ta cần làm rõ hiện tượng vật lý mà nó dựa trên – đó là hiện tượng vortex shedding.

Giải thích hiện tượng vortex shedding
Khi dòng chảy chất lỏng hoặc khí đi qua một vật cản không trơn (bluff body), các xoáy (vortex) sẽ được hình thành luân phiên ở hai bên vật cản. Hiện tượng này gọi là vortex shedding – một chuỗi xoáy rối được tạo ra theo tần số nhất định.

Quá trình tạo ra các xoáy khi dòng chảy đi qua bluff body
Dòng chảy va chạm bluff body gây ra sự phân tách dòng ở các mép, hình thành các xoáy khí hoặc chất lỏng ở hai phía đối diện. Các xoáy này rơi ra liên tiếp với tần số f tỷ lệ thuận với vận tốc dòng chảy v.

Ưu điểm và hạn chế của đồng hồ lưu lượng Vortex Flow Meter

Ưu điểm:

• Độ chính xác cao: Do dựa trên hiện tượng vật lý ổn định, ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác.
  
  

• Không có bộ phận chuyển động: Giảm thiểu mài mòn, bảo trì thấp.
  
  

• Ứng dụng đa dạng: Phù hợp với chất lỏng, khí và hơi trong nhiều ngành công nghiệp.
  
  

• Chịu được điều kiện khắc nghiệt: Nhiệt độ cao, áp suất lớn, môi trường ăn mòn.
  
  

Hạn chế:

• Yêu cầu dòng chảy ổn định: Dòng chảy cần ổn định và đầy đủ để tạo ra các xoáy đều đặn.
  
  

• Ảnh hưởng bởi rung động và tiếng ồn: Môi trường rung động cao có thể gây nhiễu tín hiệu.
  
  

• Không phù hợp với dòng chảy có nhiều tạp chất hoặc bùn: Vì có thể gây tắc nghẽn bluff body.
  
  

Ứng dụng thực tế của đồng hồ lưu lượng Vortex Flow Meter

Với những ưu điểm vượt trội, đồng hồ lưu lượng Vortex được sử dụng rộng rãi trong:

• Công nghiệp dầu khí: Đo lưu lượng dầu thô, khí thiên nhiên.
  
  

• Hóa chất: Kiểm soát lưu lượng các dung môi, hóa chất ăn mòn.
  
  

• Nước sạch: Đo lưu lượng nước cấp, nước thải.
  
  

• Hơi nước: Đo lưu lượng hơi nước trong các hệ thống hơi công nghiệp.
  
  

Ví dụ cụ thể, trong nhà máy xử lý nước thải, đồng hồ lưu lượng Vortex giúp đo chính xác lượng nước vào và ra, giúp quản lý hiệu quả hơn. Trong ngành điện, nó đo lưu lượng hơi nước cấp cho các lò hơi, đảm bảo quá trình vận hành an toàn.

Kết luận

Đồng hồ lưu lượng Vortex là thiết bị đo lưu lượng tin cậy, chính xác với cấu tạo đơn giản, nguyên lý vận hành dựa trên hiện tượng vortex shedding. Qua bài viết, bạn đã hiểu rõ cấu tạo gồm cảm biến, transmitter, bluff body và vỏ bảo vệ; cũng như nguyên lý vận hành và ứng dụng thực tế của nó trong nhiều ngành công nghiệp.

Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp đo lưu lượng chất lỏng, khí hoặc hơi bền bỉ, dễ bảo trì, đừng quên tham khảo các sản phẩm chất lượng từ Thiết bị đo THP – đơn vị cung cấp thiết bị đo uy tín với đa dạng mẫu mã, đáp ứng mọi nhu cầu kỹ thuật của bạn.

Hy vọng với những thông tin trên, bạn đã có cái nhìn toàn diện về đồng hồ lưu lượng Vortex cũng như cách lựa chọn thiết bị phù hợp nhất cho hệ thống của mình.