Trong các hệ thống công nghiệp hiện nay, việc đo chính xác lưu lượng chất lỏng, khí và hơi là yếu tố then chốt để đảm bảo vận hành hiệu quả và tiết kiệm năng lượng. Bên cạnh các loại đồng hồ đo điện từ hay siêu âm, đồng hồ đo lưu lượng Vortex đang dần trở thành giải pháp được nhiều doanh nghiệp lựa chọn nhờ độ chính xác cao, độ bền vượt trội và khả năng ứng dụng linh hoạt trong nhiều môi trường khác nhau.

Vậy đồng hồ đo lưu lượng Vortex là gì?, nó hoạt động dựa trên nguyên lý nào và được sử dụng ra sao trong thực tế? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây để hiểu vì sao dòng sản phẩm này được xem là giải pháp đo lưu lượng hiện đại và kinh tế cho mọi hệ thống công nghiệp.

Giới thiệu chung về đồng hồ đo lưu lượng Vortex

Trong các hệ thống đo lưu lượng hiện nay, đồng hồ đo lưu lượng Vortex (Vortex Flow Meter) đang ngày càng được ưa chuộng nhờ khả năng đo chính xác, ổn định và phù hợp với nhiều loại môi chất khác nhau như hơi, khí nén và chất lỏng.

Thiết bị này hoạt động dựa trên hiện tượng vật lý dòng xoáy Kármán – khi chất lỏng hoặc khí chảy qua một vật cản, các xoáy hình thành phía sau và được cảm biến ghi nhận để tính toán lưu lượng.

Nhờ nguyên lý đặc biệt đó, đồng hồ Vortex mang lại độ chính xác cao mà không cần bộ phận cơ học chuyển động, giúp giảm hao mòn, kéo dài tuổi thọ và dễ bảo trì.

Đồng hồ đo lưu lượng Vortex là gì?

Đồng hồ đo lưu lượng Vortex là thiết bị đo tốc độ dòng chảy bằng cách phát hiện và phân tích các xoáy dao động (vortex shedding) được tạo ra khi dòng chảy đi qua một vật thể gọi là thanh cản (bluff body) đặt trong ống.

Số lượng xoáy được hình thành tỷ lệ thuận với vận tốc dòng chảy, từ đó thiết bị có thể tính toán lưu lượng thể tích hoặc khối lượng của môi chất đang chảy.

Đặc điểm nổi bật:

Không có bộ phận quay hoặc chuyển động cơ học → ít hư hỏng, chi phí bảo trì thấp.
Phù hợp cho nhiều loại chất: chất lỏng, khí nén, hơi nước, hơi bão hòa, hơi quá nhiệt.
Độ chính xác cao (±0.75 – ±1%), ổn định trong dải lưu lượng rộng.
Chịu được nhiệt độ và áp suất cao, phù hợp môi trường công nghiệp nặng.

Cấu tạo cơ bản của đồng hồ đo lưu lượng Vortex

Một đồng hồ Vortex tiêu chuẩn gồm các bộ phận chính sau:

Thân đồng hồ (Body): Làm bằng thép không gỉ, chịu áp lực và nhiệt độ cao, đảm bảo độ bền cơ học.
Thanh tạo xoáy (Bluff Body): Được đặt vuông góc với dòng chảy, tạo ra các xoáy Kármán khi lưu chất đi qua.
Cảm biến dao động (Sensor): Ghi nhận tần suất hình thành xoáy, chuyển tín hiệu dao động thành tín hiệu điện.
Bộ xử lý tín hiệu (Transmitter): Xử lý tín hiệu từ cảm biến, hiển thị giá trị lưu lượng trên màn hình hoặc xuất tín hiệu 4–20mA, Modbus, Pulse…
Bộ hiển thị (Display): Cho phép đọc nhanh giá trị lưu lượng tức thời, lưu lượng tổng, nhiệt độ, áp suất tùy model.

Nguyên lý hoạt động của đồng hồ đo lưu lượng Vortex

Hiện tượng dòng xoáy Kármán

Khi dòng chất lỏng hoặc khí đi qua thanh cản, hai luồng xoáy hình thành xen kẽ hai bên vật cản — được gọi là hiện tượng dòng xoáy Kármán.

Tần suất hình thành xoáy (f) tỷ lệ thuận với vận tốc dòng chảy (V):

f = St × V/d

Trong đó:

St là số Strouhal (hằng số cho từng loại hình học),
d là chiều rộng vật cản.

Như vậy, bằng cách đo tần số dao động của xoáy, đồng hồ có thể tính chính xác vận tốc dòng chảy, từ đó suy ra lưu lượng thể tích hoặc lưu lượng khối lượng.

Cách thiết bị ghi nhận tín hiệu

Cảm biến (thường là cảm biến áp điện hoặc cảm biến điện từ) đặt phía sau thanh cản sẽ ghi nhận dao động áp suất do xoáy tạo ra.
Tín hiệu này được truyền về bộ xử lý, chuyển đổi thành giá trị lưu lượng hiển thị.
Nhờ công nghệ điện tử tiên tiến, đồng hồ Vortex có thể đo được cả lưu lượng hai chiều, tự động bù nhiệt độ – áp suất, và đưa tín hiệu về hệ thống SCADA hoặc PLC để giám sát tự động.

Ưu điểm nổi bật của đồng hồ đo lưu lượng Vortex

Không có bộ phận chuyển động, ít bảo trì, độ bền cao.
Dải đo rộng (turndown ratio lên đến 20:1), đáp ứng tốt cho nhiều mức lưu lượng.
Khả năng chịu nhiệt và áp suất cao (tới 400°C, 25 bar).
Đo được nhiều loại môi chất: hơi nước, khí nén, khí thiên nhiên, nước, dầu, v.v.
Độ chính xác và độ ổn định cao, ít bị ảnh hưởng bởi độ nhớt hay mật độ chất lỏng.
Dễ dàng kết nối tín hiệu truyền thông (Modbus RTU, HART, 4–20mA) với hệ thống điều khiển.

Ứng dụng thực tế của đồng hồ đo lưu lượng Vortex

Nhờ tính đa năng, đồng hồ Vortex được ứng dụng rộng rãi trong:

Ngành năng lượng và hơi nước

Đo lưu lượng hơi bão hòa hoặc hơi quá nhiệt trong hệ thống nồi hơi, turbine.
Theo dõi tiêu thụ năng lượng và kiểm soát hiệu suất thiết bị nhiệt.

Ngành khí và dầu khí

Đo khí nén, khí tự nhiên, LPG, khí oxy, nitơ, CO₂…
Giám sát tiêu thụ khí trong nhà máy, trạm khí nén và hệ thống phân phối.

Ngành xử lý nước và hóa chất

Đo lưu lượng nước, dung dịch hoặc chất lỏng ăn mòn nhẹ.
Ứng dụng trong hệ thống làm mát, tuần hoàn và cấp nước công nghiệp.

Ngành thực phẩm, dược phẩm

Đo lưu lượng hơi và nước nóng trong dây chuyền sản xuất.
Kiểm soát hiệu quả tiêu thụ năng lượng trong quá trình tiệt trùng, sấy, chưng cất.

Kết luận

Đồng hồ đo lưu lượng Vortex là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng cần đo hơi, khí hoặc chất lỏng với độ chính xác cao, độ bền lớn và chi phí bảo trì thấp.

Nhờ nguyên lý hoạt động dựa trên dòng xoáy Kármán, thiết bị này không chỉ giúp đo ổn định và tiết kiệm năng lượng, mà còn dễ dàng tích hợp vào hệ thống điều khiển tự động.

Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp đo lưu lượng đa năng và lâu bền, đồng hồ Vortex chắc chắn là lựa chọn đáng cân nhắc cho mọi ngành công nghiệp.

Đọc thêm: Đọc thêm về đồng hồ đo lưu lượng Vortex