فلومتر
فلومترچیست :
فلومتر ، دبی سنج یا جریان سنج وسیله ایست که حجم مواد عبوری را نسبت به زمان اندازه گیری میکند . در بیشتر صنایع از جمله صنایع نفت و پتروشیمی و ... دانستن مقدار دقیق فلوی عبوری سیالی مانند گاز و یا نفت با توجه به ملاحظات فنی و اقتصادی از اهمیت ویژه ای برخوردار است . توجه به این نکته که میزان کل فلو که معرف جرم ماده مصرفی است در بسیاری موارد نظیر پروسه های صنعتی کاربرد اقتصادی و معادل قیمت خرید و یا فروش ماده مورد نظر است. همچنین اندازه گیری دقیق فلو به دلیل ملاحظات مالی در فروش وخرید حجم مشخصی از ماده و کالا مانند کنتور گاز خانگی و تبادلات نفتی و ...اهمیت ویژه ای دارد.
تکنیکنهای مختلفی برای اندازه گیری فلو به کار میرود که میتوان به پاره از متداولترین آنها در زیر اشاره کرد .
روش جابه جایی مثبت:
معمولا این نمونه جریان سنج به کمت دنده های اوال یا بیضی میزان مشخص و دقیقی از مقدار سیال را جابجا و اندازه گیری میکنند و بیشتر برای مواد با ویسکوزیته بالا شبیه روغه کاربرد دارند .
از قدیمی ترین و پر کاربرد ترین روشهای اندازه گیری فلوی سیالات مختلف همین نمونها های اوریفیس پلیت میباشد . ساختار ساده گذاشتن یک صفحه با سوراخ محاسبه شده در خلال جریان عبوری و اندازه گیری اختلاف فشار دو طرف صفحه امکان اندازه گیری سرعت سیال و به دنبال آن فلو و میزان جریان بسیار ساده و هوشمندانه میباشد .
روش توربینی:
از فلومتر توربینی برای اندازه گیری فلوی مواد مختلف البته با ویسکوزیته پائین میتوان استفاده کرد . این دبی سنج از یک توربین و شمارشگر مخصوص که تعداد دور بر دقیقه این توربین را محاسبه میکند تشکیل شده است و بیشتر به دلیل قیمت مناسب و سازوکار ساده مورد استفاده قرار میگیرد . همچینن نسبت به فلومترهای الکترومغناطیسی نیازی به رسانائی سیال در این ابزار دقیق نیست.
روتامتر:
جریان سنج سطح متغیر یا روتامتر تقریبا ارزانترین روش فلومتری سیالات گازی و مایعات میباشد و با تکنیک ساده گوی یا نشانگر شناور در سیال عبوری از یک لوله شفاف امکان قرائت میزان فلو میسر میگردد .
با توجه به دقت کم این فلومتر بیشتر برای دیدن بصری فلو و به عنوان نمایشگر جریان سیال از این نمونه استفاده میگردد.
مدلهای متال تیوب نیز از همین مکانیزم سود میبرند با این تفاوت که از چیزی شبیه دریجه با قابلیت جابجایی در محل عبور سیال استفاده میگردد .این فلومتر ها معمولا یک لوله فلزی و یک نمایشگر مکعبی شکل دارند و برای سایزهای بزرگتر از دو اینج و به صورت نصب فلنچی مورد استفاده قرار میگرند و برای امکانات بیشتری نظیر ارسال خروجی به پی ال سی و یا امکان اندازه گیری فلوی سیالات ویسکوز کاربرد دارد.
فلومترآلتراسونیک با پدیده دوپلر Ultrasonic: Doppler
جریان سنجهای آلتراسونیک یا اولتراسونیک بیشتر برای سیالات کثیف نظیر آب فاضلاب مورد استفاده قرار میگردند و در نمونه های پرتابل برای سایزهای بزرگتر لوله کاربرد فراوان دارند . این فلومترهای با استفاده از فرآیند دوپلر در فیزیک و ارسال امواج فراصوتی به سیال در حال رفت و همچنین برگشت و اندازه گیر فرکانس برگشتی قابلیت اندازه گیری سرعت سیال را در انواع مدلهای خود بسته به کاربرد و کیفیت با دقتهای متفاوت دارند.
انواع فلومتر
فلومتر الکترومغناطیسی:فلومتر الکترومغناطیسی به کمک اندازه گیری تغییرات شار مغناطیسی در اثر سرعت سیال جاری میتوانند مقدار فلو را
با دقت قابل قبولی اندازه گیری کنند . در حقیقت با ایجاد شار مغناطیسی در سیال عبوری از فلومتر و اندازه گیری آن
میتوان به یک فلومتر الکترومغناطیسی دست پیدا کرد.
به دلیل مکانیزم فلومتر مغناطیسی بایستی آب یا سیال عبوری خواص الکتریکی و رسانائی تا اندازه ای داشته باشد و در
غیر این صورت اندازه گیری با اخلال مواجه میشود و بایستی از فلومترهائی با مکانیزمهای متفاوت نظیر فلومتر
ورتکس یا فلومتر توربینی استفاده نمود برای مثال از فلومتر مغناطیسی برای اندازه گیری فلوی آب دمینرال یا مقطر
نمیتوان استفاده نمود .
فلومترهای الکترومغناطیسی معمولا در دماهای حداکثر 80 درجه کار میکنند و با توجه به لاینر داخل فلومتر در کاربردهای
مختلف لاینر از جنس تفلون یا هارد رابر و …ساخته میگیردد .
در زیر به صورت ساده از مکانیزم اندازه گیری این فلومتر الکترومغناطیسی تصویری به نمایش در آمده است
امروزه روشهای التراسونیک جزء لاینفک بیشتر تجهیزات اندازه گیری ابزار دقیق مخصوصا نمونه های غیر تماسی گردیده
است .در فلومتر التراسونیک که در حوزه وسیعی از گازها و مایعات کاربرد دارند با توجه به خواص دوپلر
که در فیزیک با آن آشنا هستید فرکانسی از یه منبع تولید شده و از طرف دیگر یک گیرنده این فرکانس را لحظه به لحظه
چک میکند . در صورتی که فلوی سیال دچار تغییر میشود این فرکانس رفت و برگشت تغییر به خاطر سرعت سیال تغییر
محسوسی خواهد داشت . اندازه گیری و کالیبره این تغییرات بر حسب فلو به شما امکان اندازه گیری فلو به روش آلتراسونیک
را خواهد داد . در عمل تکنیک اندازه گیری فلو به روش التراسونیک پیچیدگی های خود را خواهد داشت ولی اساس اندازه
گیری اکثر فلومترهای اولتراسونیک مکانیزم دوپلر میباشد . در انتخاب فلومتر التراسونیک موارد زیر را در نظر داشته باشید:
– رنج اندازه گیری فلو 1 – فشار خط 2 – نحوه نصب 3 – چگالی یا ویسکوزیته
سیال 4 – پرتابل یا ثابت بودن دستگاه 5 – وجود ذرات ناخالص در دستگاه 6
فلومترهای جابجائی مثبت برای اندازه گیری دقیق پیمانه ای سیالات خصوصاً مایعات وسیکوز مورد استفاده قرار میگرید و
خود به انواع مختلفی تقسیم میگردند .
مدل پیستونی
فلومتر دنده ای بیضوی Ovale gear flowmeter فلومتر دنده ای حلزونی Helical
gear flowmeter )برای مواد با ویسکوزیته بالا استفاده میشود
مدل دیسک گردنده به صورت محوری
(Nutating disk
فلومتر کوریولیس با اندازه گیری نیروی ناشی از شتاب و ناشی از جرم در حال حرکت به سمت )و یا به دور از( یک مرکز
چرخش است میتواند مقدار فلوی جرمی سیالات مختلف اندازه گیری کند. این اثر را می توان در جریان آب یک حلقه
شلنگ انعطاف پذیر است وقتی جریان آب به شدت از آن عبور میکند و شلنگ جلوی بدن تمایل به چرخش نشان میدهد
و از آنجا که آب روانه به دست نیروهای مخالف اعمال میکند باعث می شود که شلنگ به پیچ و تاب بیفتد . در حقیقت
فلومتر کوریالیس با اندازه گیری این پیچ و تاپ که رابطه مستقیمی با فلوی جرمی دارد میتواند مقدار فلوی جرمی را با
کمی پردازش و خطی کردن مقادیر با دقت بالا به دست آورد
فلومتر ورتکس بر مبنای پدیده ای در دینامیک سیالات که توسط دانشمندی به نام Theodore von Kármán
کشف گردیده است کار میکند . در عمل فلومتر ورتکس با مکانیزمی بر اساس اندازه گیری نوسانات ایجاد شده در پشت
یک مانع در سیال کار میکند . فلومتر ورتکس در بسیاری از صنایع برای اندازه گیری مایعات و گازها و بخار مورد استفاده
قرار میگیرد . در صنایع شیمیائی و پتروشیمی برای مثال در قسمت تولید برق … در سیالاتی نظیر بخار اشباغ ، بخار بسیار
داغ ، هوای فشرده ، نیتروژن ، گازهای دو فازی ، گاز دودکش ، دی اکسید کربن ، آب دمینرال ، حلالها ، روغن انتقال
حرارت ، آب تغذیه بویلر و ….میتوان از این فلومتر سود جست .
اندازه گیری فلو در فلومتر ورتکس به صورت حجمی بوده که البته برای اندازه گیری به صورت جرمی در مواردی مانند
بخار بایستی با استفاده ترانسمیتر فشار جداگانه و همچنین سنسور دما و اتصال آنها به فلو کامپیوتر به محاسبه جرم عبوری
یا مقدار انرژی جابجا شده پرداخت . در تصاویر زیر شکل کلی این فلومترهای آمده است
فلومترهای توربینی مکانیزم ساده ای دارند و از یک توربین با پره های مشخص تشکیل شده که در کنار یک سنسور برای
مثال پراکسیمتی سوئیچ با هر گردش توربین در اثر عبور جریان و فلو تعدادی پالس تولید میکنند که با کالیبرۀ دستگاه بر
اساس مقدار فلو و تعداد پالس ایجاد شده رنج فلومتر بدست می آید . برای انتخاب چنین فلومتری موارد زیر را در نظر
داشته باشید.
1- رنج فلو
2 – نحوه اتصال
3 – نوع کانکشن
4 – شرایط دمایی سیال
فلومترپیتوت:در اندازه گیری فلو سیالات گازی خصوصا هوا در رنج کم معمولا از روش پیتوت تیوب استفاده میگردد .این خاصیت که
در صورت ایجاد جریان هوا در یک سر لوله فشار آن نقطه از فشار خود لوله کمتر میشود مکانیزم اندازه گیری روش پیتوت
می باشد.
فلومتراوریفیس پلیتی:
فلومتر اورفیس پلیت از قدیمی ترین روشهای اندازه گیری فلو محسوب میشوند که با طراحی نسبتاً ساده ، کارائی بالا
و قابلیت اطمینان و تکرارپذیری قابل قبولی ارائه میدهند .اورفیس به صفحه مسطحی می گویند که در آن یه سوراخ بسته
به محاسبات مربوط به طراحی اورفیس ایجاد گردیده است . اساس کار بر این اصل استوار است که ایجاد مانع در مسیر فلو
باعث ایجاد افت فشار در خط و ایجاد اختلاف فشار در دو طرف اورفیس میگردد . با اندازه گیری این اختلاف فشار به کمک
ترانسمیتر اختلاف فشار یا گیج اختلاف فشار و با فرمولهائی که در سیالات استفاده میکنند میتوان این مقدار را بر حسب
فلو کالیره کرد .در طراحی چینین فلومترهائی موارد متعددی مد نظر قرار میگرد که معمولترین آنها از قرار زیر هستند1- فشار خط
2-دمای خط
3-نوع سیال و خواص آن
فلومترجرمی:
یکی دیگر از روشهای اندازه گیری فلو بر حسب وزن میباشد که به فلومترهای جرمی یا مس فلومتر مشهورند . در روشهای
متداول قبل برای اندازه گیری جرم سیال عبوری نیاز به اندازه گیری دانسیته مواد نیز میبود که عملا محاسبه جرم با
خطای بسیار همراه میگردید . در حال حاضر انواع فلومترهای جرمی با تکنولوژیهای کوریالیس و ترمال مس این اندازه
گیری را با دقت بالا انجام میدهند .در این فلومتر های فلوی سیال مستقل از فشار قابل اندازه گیری میگردد و شما را از
خطاهای اندازه گیری فلوی سیالات گازی ناشی از تغییرات دما و فشار مصون نگه میدارد.
