مقدمه
در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاهی و حتی سیستمهای پایپینگ صنعتی، اندازهگیری دقیق جریان سیالات یک ضرورت اساسی است. برای کنترل فرآیندها، حفاظت از تجهیزات، افزایش راندمان و کاهش هزینهها، لازم است جریان مایعات و گازها بهدرستی سنجیده شود. یکی از مهمترین و رایجترین تجهیزات مورد استفاده در این زمینه، اورفیس پلیت (Orifice Plate) است؛ یک صفحه فلزی دایرهای با سوراخ مرکزی که بر پایه اصل افت فشار (Differential Pressure) عمل میکند.
اورفیس پلیتها به دلیل سادگی طراحی، قابلیت اطمینان بالا، هزینه کم، نصب آسان و امکان استفاده در فشارها و دماهای مختلف بهعنوان پرکاربردترین ابزار اندازهگیری جریان شناخته میشوند. در تصویر ارائهشده نیز نمونههایی از این صفحات اورفیس مشاهده میشود که در اندازههای مختلف تولید شدهاند و هر یک بسته به قطر لوله و شرایط کاری انتخاب میشوند.
اورفیس پلیت چیست؟
اورفیس پلیت یک دیسک فلزی معمولاً از جنس استنلس استیل (SS316، SS304)، اینکونل، مونل یا تیتانیوم است که در مرکز آن یک سوراخ دقیق وجود دارد. این سوراخ با ایجاد یک اختلاف فشار قبل و بعد از خود، باعث میشود سرعت و مقدار جریان سیال قابل محاسبه باشد.
اورفیس پلیت معمولاً در میان یک فلنج اورفیس (Orifice Flange) نصب میشود و در کنار آن تجهیزات ابزار دقیق مانند ترانسمیتر دیفرانسیل فشار (DP Transmitter) قرار میگیرد تا مقدار دبی را نمایش دهد.
نحوه عملکرد اورفیس پلیت
عملکرد صفحه اورفیس بر پایه قانون برنولی است. وقتی سیال از سوراخ کوچک صفحه عبور میکند:
سرعت سیال افزایش مییابد
فشار سیال کاهش مییابد
اختلاف فشار بین دو سمت صفحه ایجاد میشود
این اختلاف فشار متناسب با دبی سیال است و با کمک ترانسمیتر اندازهگیری میشود
به دلیل همین مکانیزم ساده، اورفیس پلیت یکی از قابلاعتمادترین فلومترها در صنایع سنگین محسوب میشود.
انواع اورفیس پلیت
اورفیس پلیتها بسته به کاربرد صنعتی و نوع سیال، در مدلهای مختلف ساخته میشوند. مهمترین انواع عبارتاند از:
1. اورفیس پلیت Concentric (سوراخ مرکزی) – رایجترین نوع
در این نوع، سوراخ دقیقاً در مرکز صفحه قرار دارد.
کاربرد:
سیالات تمیز
گازها
بخار
مایعات با ویسکوزیته پایین
2. اورفیس پلیت Eccentric (سوراخ خارج از مرکز)
سوراخ کمی به سمت پایین صفحه متمایل است.
کاربرد:
سیالات حاوی ذرات جامد
دوغابها
مایعات با ناخالصی
3. اورفیس پلیت Segmental (بخشی از صفحه بریده شده)
بخشی از صفحه حذف شده تا سیال راحتتر عبور کند.
کاربرد:
مایعات گرانروی بالا
سیالات آلوده و لجنها
4. اورفیس پلیت Quadrant (لبه منحنیشده)
با لبههای گرد برای کاهش خطای اندازهگیری.
کاربرد:
مایعات ویسکوز
روغنهای سنگین
مزایای استفاده از اورفیس پلیت
1. قیمت مناسب
در مقایسه با فلومترهای توربینی، مغناطیسی یا التراسونیک، هزینه اورفیس پلیت بسیار کمتر است.
2. سادگی نصب و تعویض
فقط با قرار گرفتن بین دو فلنج نصب میشود و بهراحتی قابل تعویض است.
3. دقت قابل قبول
در صورت نصب صحیح، دقت بالا و قابل اطمینانی دارد.
4. مقاومت در برابر فشار و دمای بالا
به دلیل ساختار ساده و متریال مقاوم، برای خطوط فشار قوی و دمای بالا بسیار مناسب است.
5. عدم نیاز به کالیبراسیون پیچیده
برخلاف بسیاری از دستگاههای اندازهگیری، اورفیس پلیت نیاز به کالیبراسیون مکرر ندارد.
کاربردهای اورفیس پلیت در صنعت
اورفیس پلیتها در صنایع مختلفی استفاده میشوند، از جمله:
1. صنعت نفت و گاز
اندازهگیری دبی گاز طبیعی
سنجش جریان نفت خام
خطوط انتقال و لولهکشیهای فشار قوی
ایستگاههای گازرسانی
2. پتروشیمی و پالایشگاهها
اندازهگیری بخار
کنترل جریان مواد شیمیایی
نظارت بر فرآیندهای تولید
3. نیروگاهها
کنترل بخار توربین
نظارت بر جریان آب بویلر
سیستمهای خنککننده
4. صنایع آب و فاضلاب
پایش جریان آب ورودی و خروجی
اندازهگیری سیالات نیمهتمیز
5. صنایع غذایی و دارویی
با استفاده از متریال بهداشتی (Food Grade)
جنس و متریال ساخت اورفیس پلیتها
انتخاب جنس صفحه اورفیس به نوع سیال، دما، فشار و شرایط خوردگی بستگی دارد. رایجترین متریالها عبارتاند از:
استنلس استیل 316: مقاوم در برابر خورندگی، پرکاربردترین نوع
استیل 304: ارزانتر ولی مقاوم کمتر
مونل: مناسب برای اسیدها و محیطهای خورنده
اینکونل: مناسب برای دماهای بسیار بالا
کربن استیل: برای کاربردهای عمومی و فشار متوسط
تیتانیوم: مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی
پارامترهای مهم در انتخاب اورفیس پلیت
1. قطر داخلی لوله (Pipe ID)
مشخص میکند اندازه صفحه و قطر سوراخ چقدر باشد.
2. نوع سیال و ویسکوزیته آن
سیالات ویسکوز یا آلوده نیازمند طراحی خاص هستند.
3. عدد رینولدز
برای تعیین دقت اندازهگیری بسیار مهم است.
4. نوع فلنج (Orifice Flange)
فلنجهای مخصوص با تپینگهای فشار.
5. ضخامت صفحه
برای جلوگیری از خمشدگی در فشارهای بالا باید ضخامت مناسب انتخاب شود.
تفاوت اورفیس پلیت با دیگر فلومترها
در مقایسه با فلومترهای توربینی:
اورفیس پلیت قطعات متحرک ندارد → نگهداری کمتر
در مقایسه با فلومتر مغناطیسی:
برای سیالات غیرهادی نیز قابل استفاده است
در مقایسه با فلومتر آلتراسونیک:
بسیار ارزانتر است و نیاز به تجهیزات پیچیده ندارد
در مقایسه با ونتوری:
افت فشار بیشتر، ولی قیمت بسیار کمتر
نحوه نصب اورفیس پلیت
برای نصب صحیح باید موارد زیر رعایت شود:
صفحه کاملاً عمود بر مسیر جریان قرار گیرد
جهت صحیح نصب (Upstream و Downstream) رعایت شود
از گسکت مناسب استفاده شود
صافی جریان در ورودی و خروجی رعایت گردد
سوراخ در مرکز خط جریان قرار گیرد
این نکات برای داشتن بیشترین دقت در اندازهگیری ضروری است.
جمعبندی
اورفیس پلیت یکی از مهمترین و پرکاربردترین ابزارهای اندازهگیری جریان سیالات است که در طیف گستردهای از صنایع به کار میرود. این تجهیز ساده اما دقیق، با تکیه بر اصل افت فشار، توانسته است جایگاهی ثابت در سیستمهای ابزار دقیق و پایپینگ پیدا کند. قیمت اقتصادی، مقاومت بالا در برابر دما و فشار، سهولت نصب و قابلیت اطمینان از مهمترین دلایل محبوبیت آن هستند.
با انتخاب درست نوع اورفیس پلیت، متریال مناسب و رعایت نکات نصب، میتوان دقت جریانسنجی را بهشکل قابلتوجهی افزایش داد.
