اریفیس پلیت

اریفیس (Orifice) چیست؟

 

این تجهیز جهت اندازه گیری جریان (حجم در واحد زمان یا جرم در واحد زمان) است. دبی q به صورت زیر به دست می آید: q = c√∆p نرخ جریان (q) تابعی از ریشه مربع هد اختلاف فشار دو سر اوریفیس است، که در آن c ضریب دبی تعیین شده توسط شکل مبدل فشار دیفرانسیل و داده های عملیاتی است.

اوریفیس پلیت" یا به عبارت ساده "صفحه‌ی سوراخ دار"، یک ابزار رایج برای اندازه‌گیری و کنترل جریان مایعات و گازها در مختلف صنایعه. این وسیله اغلب از جنس‌های مختلفی مثل استیل ضدزنگ ساخته می‌شه و ضخامت صفحه‌ی سوراخ‌دار به طور مستقیم با قطر لوله مرتبطه.

 

کاربردها :   نفت و گاز / پتروشیمی / نیروگاهی / آب و فاضلاب / معدنی / شیمیایی / قند و شکر

انواع : Square Edge Orifice / Quadrant Orifice / Conical Entrance Orifice / Segmental orifice 

ماده : Stainless Steel 316 /Titanium / PVC / Inconel/ As per Customer’s requirements 

استاندارد محاسبات : ISO 5167/ASME MFC-3M; ASME PTC 19.5Flow 

انواع اوریفیس : RF, RTJ, Wafer

عملکرد اریفیس پلیت (Orifice)

نسخه‌ی ساده‌ترین اوریفیس پلیت یک دیسک دایره‌ای صاف با یک سوراخ مرکزی داره که مایع از اون عبور می‌کنه. روی این صفحه، یه دسته‌ی نشانه‌گذاری هم وجود داره که جزئیات اوریفیس پلیت رو نشون می‌ده. این ابزارها بر مبنای اختلاف فشار سیال در سوراخ و یک ترانسمیتر فشار عمل می‌کنن که میزان دبی رو اندازه‌گیری می‌کنه. علاوه بر اندازه‌گیری جریان، اوریفیس پلیت‌ها برای کاهش فشار جریان و محدود کردن نرخ جریان هم استفاده می‌شن. این ابزارها برای اندازه‌گیری دبی مایعات و گازها مناسبه و حتی در دماهای بالا هم قابل استفاده‌اند. اما باید توجه داشت که برای مایعاتی که ممکنه حالت جامد و یا فرسایشی داشته باشند، باید با دقت انتخاب بشن.این وسیله برای کنترل و اندازه‌گیری جریان در خطوط لوله استفاده می‌شه. وقتی مایع از سوراخ اوریفیس عبور می‌کنه، سرعتش بالا می‌ره و فشارش پایین میاد. وقتی از اوریفیس خارج می‌شه، سرعت مایع پایین میاد و فشار بالا می‌ره.

انواع اریفیس (Orifice)

اوریفیس پلیت، یکی از ابزارهای مهم در صنایع مختلف برای کنترل جریان مایعات و گازها است که در بسترهای مختلف به کار می‌رود. در طی زمان، انواع مختلفی از اوریفیس پلیت به وجود آمده‌اند که هرکدام از آنها ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. به طور کلی، انواع اوریفیس  عبارتند از:

1. اریفیس هم‌مرکز (Concentric Orifice Plate)

   - این نوع اریفیس پلیت، ساده‌ترین و پرکاربردترین مدل است. در این مدل، سوراخ اوریفیس دقیقاً در مرکز صفحه‌ی پلیت قرار دارد.

ویژگی‌ها و کاربردهای اصلی اریفیس هم مرکز:

1. افت فشار قابل محاسبه: با عبور سیال از این اوریفیس، افت فشار مشخصی رخ می‌دهد که از آن برای محاسبه دبی جریان استفاده می‌شود.
2. طراحی ساده و اقتصادی: اوریفیس هم مرکز به دلیل سادگی در طراحی و نصب، یکی از روش‌های پرکاربرد برای اندازه‌گیری جریان است.
3. مناسب برای سیالات تمیز: این نوع اوریفیس اغلب در سیستم‌هایی با سیالات تمیز، غیر خورنده و بدون ذرات معلق به کار می‌رود.
4. استفاده در خطوط جریان یکنواخت: این نوع اوریفیس برای خطوط لوله‌ای مناسب است که جریان در آن یکنواخت و بدون تلاطم زیاد باشد.
5. کاربرد گسترده در صنایع: از جمله در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، آب و فاضلاب، و نیروگاه‌ها برای اندازه‌گیری جریان مایعات و گازها.

از طریق اختلاف فشار ایجاد شده بین دو طرف اوریفیس می‌توان نرخ جریان سیال را محاسبه کرد.

   - اوریفیس هم‌مرکز بیشتر برای مایعات سبک و خالص استفاده می‌شود.

2. اوریفیس مختلف المرکز (Eccentric Orifice Plate)

   - این نوع اوریفیس پلیت، برای مایعات با ویسکوزیته بالا مانند چسب یا قیر مناسب است. در اینجا، سوراخ اوریفیس از مرکز صفحه عقب‌تر و متمایل است.

ویژگی‌ها و کاربردهای اصلی اوریفیس مختلف‌المرکز:

1. خروج ذرات و مواد معلق: طراحی غیرمرکزی این اوریفیس به ذرات معلق و مواد جامد موجود در سیال اجازه می‌دهد به راحتی از طریق دهانه عبور کنند و در اطراف صفحه اوریفیس انباشته نشوند. این ویژگی در کاربردهای سیالاتی که حاوی ذرات معلق هستند، مانند فاضلاب، بسیار مهم است.

2. جلوگیری از انباشت گاز یا مایع: در مواردی که جریان شامل مایعات با مقداری گاز همراه یا گاز با مقداری مایع است، اوریفیس مختلف‌المرکز باعث می‌شود که گاز یا مایع اضافی به راحتی از دهانه عبور کرده و در نزدیکی اوریفیس تجمع نکند.

3. کاربرد در جریان‌های غیریکسان: این نوع اوریفیس به طور ویژه در خطوط جریان‌هایی که جریان به شکل متقارن و یکنواخت نیست و یا تلاطم زیادی دارد، به کار می‌رود.

4. کاربرد در صنایع: از اوریفیس مختلف‌المرکز در صنایعی که با سیالات پیچیده مانند نفت خام، فاضلاب، و سایر مایعات چندفازی کار می‌کنند، استفاده می‌شود.

5. افت فشار قابل محاسبه: همانند اوریفیس‌های هم‌مرکز، در اوریفیس مختلف‌المرکز نیز افت فشار ایجاد شده بین دو طرف صفحه برای اندازه‌گیری دبی جریان استفاده می‌شود، اما ویژگی‌های جریان ممکن است متفاوت باشد و نیاز به محاسبات خاصی دارد.

این نوع اوریفیس‌ها به خصوص در مواردی که احتمال انباشت ذرات یا مواد در مرکز جریان وجود دارد، انتخاب بهتری نسبت به اوریفیس‌های هم‌مرکز هستند

3. اوریفیس قطعه‌ای (Segmental Orifice Plate)

   - این نوع پلیت، برای مایعاتی که حاوی ذرات جامد هستند یا دارای ترکیبات خاصی هستند، استفاده می‌شود. در اینجا، سوراخ به شکل یک نیم دایره در پایین صفحه‌ی پلیت قرار دارد.

ویژگی‌ها و کاربردهای اوریفیس قطعه‌ای:

1. طراحی نیم‌دایره‌ای: در این نوع اوریفیس، سوراخ به صورت یک بخش یا قطعه از دایره است که اغلب نزدیک به یکی از لبه‌های صفحه اوریفیس قرار دارد. این طراحی امکان عبور بهتر مواد جامد، ذرات معلق، یا گازها را از جریان فراهم می‌کند.

2. مناسب برای سیالات با ذرات معلق یا چندفازی: این نوع اوریفیس به طور خاص در سیستم‌هایی که سیال حاوی ذرات معلق، مواد جامد یا مخلوطی از مایعات و گازها است، استفاده می‌شود. برش قطعه‌ای اوریفیس باعث می‌شود که ذرات یا مواد معلق به راحتی از دهانه عبور کنند و در مسیر جریان تجمع نکنند.

3. کاهش انسداد و گرفتگی: یکی از مهمترین مزایای اوریفیس قطعه‌ای این است که با توجه به طراحی غیرمرکزی و نیم‌دایره‌ای آن، خطر گرفتگی و انسداد در سیستم‌های حاوی ذرات معلق کاهش می‌یابد.

4. افت فشار قابل کنترل: همانند سایر انواع اوریفیس‌ها، اوریفیس قطعه‌ای نیز افت فشار مشخصی را در جریان ایجاد می‌کند که برای اندازه‌گیری دبی جریان استفاده می‌شود. با این حال، توزیع جریان در این نوع اوریفیس ممکن است کمی متفاوت از اوریفیس‌های هم‌مرکز یا مختلف‌المرکز باشد.

4. اوریفیس چهارگوش (Quadrant Orifice Plate)

   - این نوع اوریفیس پلیت، برای مایعات با ویسکوزیته بالا و کمترین تلاطم استفاده می‌شود. صفحه‌ی پلیت دارای دو سوراخ با قطرهای مختلف است و به شکل چهارگوش است.

هر یک از این انواع پلیت، به دلیل ویژگی‌های خاص خود، در شرایط مختلفی از جمله نوع مایع، ویژگی‌های جریان، و شرایط فشار و دما، مناسب استفاده می‌شود. انتخاب درست نوع اوریفیس پلیت بسته به نیاز و شرایط خاص، از اهمیت بالایی برخوردار است تا عملکرد بهینه و دقیقی را ارائه دهد.

ویژگی‌ها و کاربردها:

1. شکل نیم‌دایره‌ای: دهانه اوریفیس قطعه‌ای به صورت یک برش قوسی یا نیم‌دایره‌ای است. این طراحی اجازه می‌دهد تا ذرات یا مواد سنگین‌تر در جریان، به سمت پایین لوله حرکت کرده و از دهانه اوریفیس عبور کنند.

2. مناسب برای سیالات حاوی ذرات جامد یا مواد معلق: این نوع اوریفیس برای مایعات یا گازهایی که شامل ذرات معلق یا مواد جامد هستند مناسب است. طراحی قطعه‌ای آن از تجمع ذرات در دهانه و انسداد جریان جلوگیری می‌کند.

3. کاهش ریسک گرفتگی: یکی از مزایای اصلی اوریفیس قطعه‌ای این است که با توجه به طراحی آن، خطر گرفتگی یا انسداد کاهش می‌یابد. به خصوص در سیستم‌هایی که جریان شامل مواد معلق یا جامد است، این ویژگی بسیار حیاتی است.

4. مناسب برای جریان‌های چندفازی: این نوع اوریفیس در جریان‌هایی که شامل مخلوطی از مایعات و گازها هستند نیز کاربرد دارد. به دلیل طراحی برش‌خورده، گاز یا مایعات اضافی به راحتی از دهانه عبور می‌کنند.

 

ویژگی‌های اوریفیس پلیت (Orifice Plate) در اندازه‌گیری جریان سیال

اوریفیس پلیت یکی از رایج‌ترین و ساده‌ترین ابزارهای اندازه‌گیری دبی سیال در خطوط لوله است که به دلیل طراحی ساده و هزینه پایین، در بسیاری از صنایع استفاده می‌شود. در ادامه، مهم‌ترین ویژگی‌های این ابزار بررسی می‌شود:

۱. بدون قطعات متحرک

اوریفیس‌ها فاقد اجزای متحرک هستند، به همین دلیل احتمال خرابی آن‌ها کم‌تر است و نیازی به تعمیرات مکرر ندارند. این ویژگی باعث افزایش پایداری و اطمینان سیستم می‌شود.

۲. قیمت مقرون‌به‌صرفه

طراحی ساده و عدم نیاز به قطعات پیچیده موجب شده است که اوریفیس‌ها در مقایسه با فلومترهای دیگر، گزینه‌ای اقتصادی و محبوب باشند.

۳. دقت مناسب برای کاربردهای صنعتی

اوریفیس‌ها دقتی بین ۲٪ تا ۵٪ دارند که برای بسیاری از کاربردهای صنعتی کافی و قابل قبول است. این ابزار برای اندازه‌گیری جریان سیالات تمیز در شرایط پایدار، عملکرد قابل قبولی دارد.

۴. محدوده اندازه‌گیری محدود (Turn Down Ratio)

نسبت Turn Down معمولاً بین 1:3 تا 1:5 است، یعنی اوریفیس‌ها در محدوده مشخصی از دبی جریان، با دقت مناسبی عمل می‌کنند.

۵. سازگاری با ترانسمیترهای اختلاف فشار

برای تبدیل اختلاف فشار به سیگنال قابل اندازه‌گیری، از ترانسمیتر اختلاف فشار استفاده می‌شود. این ترانسمیترها باید دارای استاندارد IP65 باشند و در محیط‌های خطرناک از مدل‌های با گواهینامه‌های ضدانفجار (Ex’d یا Ex’i) استفاده شود.

۶. استفاده از Root Extractor برای دقت بیشتر

ترانسمیترهای پیشرفته، به المان‌هایی مانند Root Extractor مجهز هستند که به استخراج دقیق‌تر ریشه اختلاف فشار کمک می‌کند و باعث بهبود عملکرد سیستم در شرایط عملیاتی متغیر می‌شود.

۷. تحمل دمایی بالا

اوریفیس‌ها و تجهیزات وابسته، قابلیت کار در بازه دمایی 40- تا 85 درجه سانتی‌گراد را دارند. این ویژگی آن‌ها را برای استفاده در محیط‌های صنعتی با شرایط سخت مناسب می‌سازد.

 

نحوه نصب اوریفیس پلیت

نصب صحیح اوریفیس برای اطمینان از دقت اندازه‌گیری بسیار مهم است. در این بخش به اصول نصب صحیح اوریفیس می‌پردازیم:

• جهت نصب صحیح باشد: نصب برعکس اوریفیس باعث ایجاد خطای اندازه‌گیری خواهد شد.

• موقعیت نصب: اوریفیس باید به‌صورت عمود بر مسیر جریان و دقیقاً بین دو فلنج یا محل اتصال دو لوله نصب شود.

• نصب در خطوط عمودی:

  • اگر سیال مایع است: جریان باید از پایین به بالا باشد.

  • اگر سیال گاز است: جریان باید از بالا به پایین باشد.

• نصب در خطوط افقی: توصیه می‌شود اوریفیس در زاویه ۴۵ درجه رو به پایین قرار گیرد تا از انباشت رسوبات در صفحه جلوگیری شود.

• فاصله لازم برای آرام‌سازی جریان:

  • فاصله تجهیزات قبلی تا اوریفیس (Upstream): بین 6D تا 50D

  • فاصله بعد از اوریفیس (Downstream): حدود 5D

  • در صورت نبود فضای کافی، استفاده از Flow Conditioner یا Straightener توصیه می‌شود.

 

مزایای استفاده از اوریفیس پلیت در اندازه‌گیری جریان

✔️ طراحی ساده و نصب آسان
✔️ بدون قطعه متحرک و نیاز کم به تعمیرات
✔️ قیمت مناسب برای پروژه‌های صنعتی بزرگ
✔️ دقت قابل قبول برای کاربردهای متنوع
✔️ عملکرد مؤثر در فشارهای بالا
✔️ ایجاد اختلال بسیار کم در جریان سیال
✔️ سازگاری با سیستم‌های کنترلی و اتوماسیون

این ویژگی‌ها اوریفیس پلیت را به یکی از محبوب‌ترین ابزارهای اندازه‌گیری جریان در صنایع تبدیل کرده‌اند.

 

کالیبراسیون اوریفیس پلیت: مراحل و ابزارها

هدف کالیبراسیون:
اطمینان از صحت و دقت اندازه‌گیری دبی سیال و عملکرد صحیح ترانسمیتر.

مراحل کالیبراسیون:

۱. اعمال فشار با Hand Pump

با استفاده از پمپ دستی (Hand Pump)، فشار در محدوده‌ای بین صفر تا حداکثر فشار مجاز وارد می‌شود.

۲. تعریف نقاط کالیبراسیون

معمولاً از نقاط مرجع 0٪، 25٪، 50٪، 75٪ و 100٪ برای بررسی رفتار سیستم استفاده می‌شود.

۳. تنظیم خروجی جریان با HART Communicator

با کمک Handheld HART Communicator، سیگنال خروجی از ترانسمیتر تنظیم می‌شود تا با فشار ورودی تطابق دقیق داشته باشد.

۴. به‌روزرسانی سیستم مانیتورینگ

مقادیر نهایی پس از تنظیم، در سیستم کنترلی یا اتاق مانیتورینگ ثبت و ذخیره می‌شود تا عملکرد دقیق سیستم در فرآیندهای عملیاتی تضمین شود.

 

(بیشتر بخوانید.)