آشنایی با انواع فلومتر ،کاربرد و نحوه کار آنها

مجموعه: آیا می دانید ؟

فلومتر چیست

فلومتر چگونه کار می کند و کاربرد آن چیست؟

اندازه گیری جریان سیال یکی از مهم ترین پارامترهای اندازه گیری در صنایع مختلف است. اغلب کارشناسان مهم ترین کمیت بعد از اندازه گیری دما در صنایع را اندازه گیری جریان سیال یا فلو می دانند. 

اندازه گیری دبی سیالات در محیط های صنعتی از اهمیت بالایی برخوردار است و میتواند به تامین ایمنی ، کنترل فرایند ، کیفیت محصول ، راندمان تولید و مدیریت هزینه ها کمک کند. 

فلومتر چیست؟

فلومتر ( به انگلیسی : Flowmeter ) یا دبی سنج وسیله ای است که به اندازه گیری دقیق جریان سیالات مختلف در صنعت کمک میکند. فلومتر برای اندازه گیری نرخ دبی مایعات و  گازها مورد استفاده قرار می گیرد.

موارد مختلفی از جمله ساختار فیزیکی و شیمیایی سیال ، جهت صحیح نصب ، تغییرات آب و هوا ، جنس لوله ها ، میزان خورندگی سیال و نوع کاربری تجهیزات برای اندازه گیری صحیح دبی باید در نظر گرفته شوند.

انواع فلومتر

بعد از مطالعه دقیق شرایط موجود و در نظر گرفتن عوامل محیطی باید براساس منطق و شیوه اندازه گیری ، محیط و فرایندها و هزینه ها، فلومتر مناسب را برای اندازه گیری دبی بهترین گزینه را انتخاب کرد. 

فلومتر الکترومغناطیس

فلومتر الکترومغناطیس

این فلومتر برای مایعاتی که خاصیت هدایت الکتریکی دارند استفاده می شود. مانند آب آشامیدنی ، فاضلات ، اسیدها ، مواد قلیایی ، دوغاب و غیره . 

کاربرد این فلومتر بیشتر در بخش های مدیریت آب و صنایع غذایی است به علاوه در صنایع معدنی که نیاز به اندازه گیری دبی دوغاب خورنده و مخلوط شن و آب وجود دارد ، بهترین گزینه فلومتر الکترومغناطیسی است. 

روش اندازه گیری این وسیله بر اساس قانون القای فارادی است. بر اساس ا ین قانون هرزمان میله فلزی در میدان مغناطیسی حرکت کند ، ولتاژ الکتریکی القا می شود. 

عبور ذرات باردار سیال از درون میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سیم پیج داخل فلومتر ، ولتاژ الکتریکی به دستگاه القا میکند. 

شدت این ولتاژ به طور مستقیم با سرعت جریان سیال متناسب است و می تواندبرای اندازه گیری دبی حجمی سیاه به کار برود. 

در مواردی که چگالی مایع مانند آب ثابت باشد میتواند به راحتی دبی حجمی بدست آمده را به دبی جرمی تبدیل کرد.

فلومتر اولتراسونیک

فلومتر اولتراسونیک

فلومتر اولتراسونیک برای اندازه گیری دبی حجمی گازها و مایعات استفاده می شود.  با وجودی که هدایت الکتریکی ، فشار دما و ویسکوزیته در این فلومترها اهمیتی ندارد ولی دقت اندازه گیری شان کمتر است. 

در برخی نمونه ها سنسورها بیرون از لوله نصب می شوند که برای اندازه گیری دبی سیالات خورنده مناسب است و برخی نمونه ها داخل لوله نصب می شوندکه دقتشان بیشتر است. 

این فلومتر ها دو سنسور دارندکه در کنار هم نصب می شوند و هر و سنسور به صورت متناوب به عنوان فرستنده و گیرنده عمل میکنند. 

زمانی که طول می کشد موج اولتراسونیک از فرستنده به گیرنده برسد نشان دهنده دبی داخل لوله است. برای همین این فلومتر محود به قطر خاصی از لوله نمی شود و میتوان در لوله ها با اندازه های مختلف از ان استفاده کرد. این نمونه فلومتر هم مانند نمونه قبلی هیچ قطعه متحرکی ندارد و همین عامل باعث می شود که نیاز به تعمیرات دستگاه به حداقل برسد.

فلومتر فشار تفاضلی

فلومتر فشار تفاضلی

فلومتر فشار تفاضلی با استفاده از محاسبه افت فشار ددر مقطع لوله ، دبی سیال را اندازه گیری می کند که پر کاربردترین روش صنعتی به حساب می آید. 

مبنای کار این فلومترها اندازه گیری فشار است و برای اندازه گیری دبی از ترانسمیترهای فشار استفاده می کند.

ار این فلومتر میتوان برای اندازه گیری دبی مایعات ، گازها و بخار استفاده کرد. البته در مواردی که اعداد رینولدز کوچک باشند و افت فشار بسیار ناچیز باشد ، دقت مناسبی ندارند. 

این نوع فلومتر حدود یک پنجم بازار جهانی را به خودش اختصاص داده است. 

در قرن هجددم میلادی برنولی توانست ارتباط بین فشار استاتیک و فشار دینامیک را پیدا کند.

زمانی که یک عامل محدود کننده در مسیر سیال قرار بگیرد ف افت فشار ایجاد می شود و با بیشتر شدن دبی میزان افت فشار هم افزایش پیدا می کند.

با توجه به این فرایند میتواند از صفحه اوریفیس یا لوله ونتوری به عنوان عامل محدود کننده استفاده کنید. براساس معادله برنولی ، اختلاف فشار بالادست و پایین دست این عامل محدود کننده باتوان دوم دبی متناسب است. 

فلومتر کوریولیس

فلومتر کوریولیس

اولین بار در دهه 1970 استفاده از شتاب کوریولیس برای اندازه گیری دبی سیال به ذهن مهندیسن رسید. فلومتر کوریولیس تقریبا می تواند دبی تمام سیالات از نفت خام و پاک کننده های شیمیایی گربته تا روغن های گیاهی و سس کچاپ را اندازه گیر کند.

این دستگاه میتواند به طور همزمان چگالی و دبی جرمی را محاسبه کند که باعث شد دریچه ای جدید در صنعت گشوده شود.

این نوع فلومتر قیمت بسیار بالایی دارد ولی کارایی و دقت بالای آن میتواند باعث شود که در آینده از سایر رقیبانش پیشی بگیرد. 

این فلومتر دارای دو لوله اندازه گیری است که با یک تحریک کننده به نوسان در می آیند و با عبور جریان از داخل لوله اندازه گیری ، به دلیل اینرسی ، حرکت پیچشی هم به نوسان اولیه اضافه خواهد شد. 

دو سنسور سیستم تغییر نوسان را به عنوان اختلاف فاز محاسبه میکنند. 

این اختلاف فاز نسبتی مستقیم با دبی جریان سیال مورد نظر دارد.

از سویی دیگر با استفاده از فرکانس نوسان لوله اندازه گیری میتوان  چگالی سیال را بدست آورد. 

این مدل بر خلاف مدل های قبلی ، دبی جرمی را مستقیما اندازه گیری میکند بنابراین استفاده از فلومتر کوریولیس در کاربرهایی با چگالی و دمای متغیر قابل استفاده و کاملا منحصر به فرد است. 

فلومتر ورتکس

فلومتر ورتکس

براساس فرضیه ریاضیدان مجارستانی ف تئودور فون کارمان ، اگر مانعی سر راه جربان قرار بگیرید به صورت متناوب گردابه هایی تشکیل خواهد شد. 

فرکانس تشکیل این گردابه ها ارتباط مستقیم با اندازه و شکل مانع دارد. 

بر اساس این فرضه فلومتر ورتکس تولید شد که برای اندازه گیری دبی حجمی مایعات ، گازها و بخار در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد.

داخل فلومتر ورتکس ، مانعی در مرکز لوله قرار گرفته است . به محض این که سرعت سیال از یک میزان حداقلی بیشتر شود ، گردابه هایی در پایین دست مانع ایجاد خواهد شد.

بعد از جدا شدن گردابه ها ، فشار روی سطح مانع بین مقادیر مثبت و منفی نوسان خواهد داشت. 

برای تشخیص این نوسان از سنسورهای خازنی یا پیزوالکتریک استفاده می شود که بعد از تشخیص هر نوسان فشاری ، سیگنال خروجی ارسال مینماید که فرکانس ان با فرکانس تشکیل گردابه یکسان است و با استفاده از این سیگنال خروجی ، دبی سیال محاسبه می شود. 

فلومتر حرارتی

فلومتر حرارتی

فلومتر حرارتی که دبی جرمی را محاسبه می کند بیشتر برای پایش و کنترل مصرف گازهایی ماننده هوای فشرده ، دی اکسید کربن ، گاز طبیعی و نشتی مورد استفادهد قرار می یگرد.

دامه مصرف این دبی سنج ، گسترده و دقت معقولی دارد ولی کاربرد آن با محدودیت همراه است از جمله وجود رطوبتدر گارهای اشباع شده که باعث ایجاد مخلوط دوفازی شده و باعث بروز خطا در اندازه گیری و خوردگی سنسور دما می شود.

مبنای کار این فلومتر، انتقال حرارت از سیالی است که از داخل لوله ها عبور میکند که با استفاده از روش سیم داغ اندازه گیری می شود. 

دو سنسور دما در این فلومتر قرار دارد که یکی دمای سیال را به عنوان دمای مرجع ثبت می کند و دیگری گرم شده و اختلاف دمای ثابتی با سنسور اول دارد. 

هنگام عبور سیال از داخل لوله اندازه گیری ، سنسور دوم مقداری از حرارتش را از دست داده و خنک می شود ، دراین حالت جریان الکتریکی مورد نیاز برای حفظ اختلاف دمای دو سنسور ، معیاری دقیق از دبی جرمی را نشان میدهد.

این فلومتر زمان عکس العمل کوتاهی دارد و دقتش در دامنه های اندازه گیری کم ، کاهش پیدا نمی کند.

گردآوری : بخش علمی بیتوته