فلومتر

فلومترها دستگاه‌های اندازه‌گیری پیچیده‌ای هستند که از طیف وسیعی از فناوری‌ها استفاده می‌کنند که برای تعیین کمیت میزان یا حجم سیال متحرک، اعم از مایع یا گاز، در مجرای باز یا بسته طراحی شده‌اند. نوع فلومتر مورد استفاده بسته به کاربرد متفاوت است، اما کوریولیس، فشار دیفرانسیل، مغناطیس سنج، الکترومغناطیسی، دنده بیضی شکل، حرارتی، چرخ دستی، جابجایی مثبت و اولتراسونیک متداول‌ترین فناوری‌های مورد استفاده هستند.

اندازه‌گیری دقیق جریان یکی از اجزای اصلی و ضروری بسیاری از فرآیندهای تجاری و صنعتی است. فلومترها ابزارهایی هستند که برای تعیین کمیت میزان یا حجم سیال متحرک - اعم از مایع یا گاز - در یک مجرای باز یا بسته طراحی شده اند. آیا تعیین غلظت مناسب مواد تشکیل دهنده در تولید، اندازه گیری مصرف سوخت، اطمینان از جریان مناسب برای تجهیزات خنک کننده، یا نظارت بر خدمات آب و فاضلاب شهری؛ فلومترها در کاربردهای بسیار متنوعی عمل می کنند. به همین دلیل، تعدادی از فن آوری های اندازه گیری جریان توسعه یافته است. هر یک از این فناوری ها دارای مزایا و معایب خاصی هستند. درک نیازهای یک برنامه کاربردی همیشه اولین قدم برای انتخاب فلومتر مناسب است.

مکانیزم فلومتر

اندازه گیری جریان را می توان به دو روش توصیف کرد:

فلومتر جریان حجمی

جریان حجمی که در آن Q = AV، یعنی حجم سیال عبوری از یک دبی سنج (Q) برابر است با سطح مقطع لوله (A) ضربدر سرعت متوسط ​​سیال (V). تنها فناوری دبی سنج که به طور مستقیم حجم را اندازه گیری می کند، فلومتر جابجایی مثبت است، با این حال، انواع دیگر فلومترها، سرعت جریان جریان را برای تعیین جریان حجمی اندازه گیری می کنند. نمونه‌هایی از فن‌آوری‌های فلومتر که سرعت را اندازه‌گیری می‌کنند شامل فلومترهای الکترومغناطیسی، توربین، اولتراسونیک و گردابی هستند.

فلومتر جریان جرمی

جریان جرمی که در آن W = RQ، به این معنی که جریان جرمی سیال که از یک دبی سنج (W) می گذرد برابر است با چگالی سیال (R) برابر حجم سیال (Q). نمونه‌هایی از فن‌آوری‌های فلومتر که جریان جرمی را اندازه‌گیری می‌کنند شامل جرم کوریولیس و جریان سنج حرارتی است.

انواع دیگر دبی سنج ها، به ویژه دبی سنج های فشار دیفرانسیل و سطح متغیر، حجم، سرعت یا جرم را اندازه گیری نمی کنند، بلکه جریان را با استنباط مقدار آن از سایر پارامترهای اندازه گیری شده اندازه گیری می کنند.

تکنولوژی فلومتر

جریان سنج جرمی کوریولیس

کوریولیس متر اندازه گیری جریان جرم مستقیم را بر اساس اثر کوریولیس انجام می دهد: انحراف اجسام متحرک زمانی که در یک قاب مرجع چرخان مشاهده می شوند. فلومترهای کوریولیس به طور مصنوعی یک شتاب کوریولیس را به جریان جاری وارد می کند. همانطور که سیال "انحراف" دارد، نیروهای ایجاد شده باعث ایجاد اعوجاج بسیار جزئی یا "عمل پیچشی" در لوله اندازه گیری می شود که به طور مستقیم با سرعت جریان جرمی متناسب است. این اعوجاج توسط سنسورهای مخصوص گرفته شده و به سیگنال خروجی تبدیل می شود.

فلومترهای جرمی کوریولیس می توانند اندازه گیری جریان (جرم یا حجم)، چگالی و دمای مایعات و گازها را در یک متر ارائه دهند. از آنجایی که اصل اندازه گیری مستقل از خواص فیزیکی سیال است، این مترها معمولاً دقت بسیار بالایی دارند. عدم نیاز به لوله مستقیم و قطعات متحرک آنها را به جایگزینی بسیار جذاب برای سایر دبی سنج ها تبدیل می کند.

فلومتر فشار دیفرانسیل

فلومترهای فشار دیفرانسیل، سرعت سیالات را با خواندن افت فشار در سراسر انقباض لوله اندازه گیری می کنند. این مترها می توانند حاوی صفحات آرام، روزنه، نازل یا لوله ونتوری برای ایجاد انقباض مصنوعی باشند. سنسورهای فشار بسیار حساس فشار را قبل و بعد از انقباض اندازه گیری می کنند. طبق اصل برنولی، افت فشار در سراسر انقباض متناسب با مجذور دبی جریان است. هر چه افت فشار بیشتر باشد، سرعت جریان بیشتر است.

فلومترهای فشار دیفرانسیل از یک تکنیک اندازه گیری قوی و اثبات شده با زمان برای طیف گسترده ای از مایعات و گازهای تمیز استفاده می کنند. مترها در طیف گسترده ای از اندازه های خط با محدوده دما و فشار گسترده در دسترس هستند. نصب نسبتاً آسان است و کنتورها اغلب اندازه گیری دما و فشار و همچنین اندازه گیری جبران جریان جرم را ارائه می دهند. با این حال، باید مراقب مایعات بسیار چسبناک بود، زیرا دقت می تواند تأثیر منفی بگذارد یا به دست نیاید.

مگمترها / فلومتر الکترومغناطیسی

فلومترهای الکترومغناطیسی جریان سنج های حجمی هستند که ولتاژ ایجاد شده هنگام حرکت مایعات رسانا در میدان مغناطیسی را اندازه گیری می کنند. طبق قانون فارادی، ولتاژ القا شده در هر رسانایی که در زوایای قائم در میدان مغناطیسی حرکت می کند، متناسب با سرعت آن هادی است. با مگمترها، مایع به عنوان رسانا عمل می کند و میدان مغناطیسی توسط سیم پیچ های پرانرژی خارج از لوله جریان ایجاد می شود. الکترودها ولتاژی را که مستقیماً با سرعت جریان متناسب است تشخیص می دهند.

فلومترهای الکترومغناطیسی می توانند مایعات و دوغاب های خورنده را اندازه گیری کنند و توانایی اندازه گیری جریان در هر دو جهت را با دقت یکسان دارند. یک سیال رسانا و یک خط لوله غیر رسانا مورد نیاز است. ماگمترها معمولاً با هیدروکربن ها، آب مقطر و بسیاری از محلول های غیر آبی کار نمی کنند. آنها همچنین برای کاربردهایی که افت فشار کم و تعمیر و نگهداری کم مورد نیاز است ایده آل هستند.

فلومترهای جابجایی مثبت

دبی سنج های جابجایی مثبت، دبی حجمی یک سیال یا گاز متحرک را با استفاده از چرخ دنده ها یا روتورهای با دقت نصب شده اندازه گیری می کنند.

در حفره هایی که حجم دقیق مشخصی از مایع از آنها عبور می کند. یک تشبیه اساسی می تواند این باشد که یک سطل را زیر شیر آب نگه دارید، آن را تا یک سطح مشخص پر کنید، سپس به سرعت آن را با یک سطل دیگر جایگزین کنید و سرعت پر شدن سطل ها را زمان بندی کنید (یا تعداد کل سطل ها برای جریان "کل") .

دبی سنج های جابجایی مثبت بسیار دقیق و دارای چرخش بالا هستند. آنها با مایعات و گازهای تمیز، غیر خورنده و غیر فرسایشی بهتر کار می کنند، اگرچه برخی از مدل ها برخی ناخالصی ها را تحمل می کنند. آنها برای تهویه جریان سیال نیازی به اجرای مستقیم لوله ندارند، اگرچه افت فشار می تواند مشکل ساز باشد. آنها به طور گسترده در انتقال حبس استفاده می شوند و در اندازه گیری گاز طبیعی و آب منازل مسکونی استفاده می شوند.

دو نوع متداول جریان سنج با جابجایی مثبت وجود دارد. دیسک مترهای نوتینگ دارای یک دیسک دایره ای است که روی یک توپ در داخل یک محفظه اندازه گیری دقیق نصب شده است. همانطور که مایع در محفظه جریان می یابد، دیسک می چرخد ​​و روی توپ می چرخد. هر چرخش باعث ایجاد یک تکان قابل پیش بینی می شود که حفره ای با اندازه مشخص ایجاد می کند که مایع از آن عبور می کند. با استفاده از اندیکاتور یا توتالایزر می توان تعداد چرخش ها را شمارش کرد و دبی را تعیین کرد.

دنده‌سنج‌های بیضی از روتورهای دندانه‌دار دنده‌ای بیضی شکل استفاده می‌کنند که درون یک محفظه می‌چرخند. با چرخش این روتورها، حجم بسیار دقیقی از مایع را بین شکل بیضی بیرونی چرخ دنده ها و دیواره های محفظه داخلی به دام می اندازند. سپس نرخ جریان بر اساس تعداد دفعاتی که این محفظه ها پر و خالی می شوند محاسبه می شود.

روتامترها / فلومترهای منطقه متغیر

دبی سنج ها / روتامترهای منطقه متغیر از قدیمی ترین و بالغ ترین اصول در اندازه گیری جریان هستند. بر اساس قضیه برنولی، این مترها از یک لوله جریان یکنواخت مخروطی، یک شناور و یک مقیاس اندازه گیری تشکیل شده است. هنگامی که یک گاز یا مایع به لوله وارد می شود، شناور بالا می رود، وزن آن توسط سیالی که از زیر آن جریان دارد تحمل می کند، تا زمانی که کل حجم سیال بتواند از کنار شناور عبور کند. موقعیت شناور مربوط به نقطه ای از مقیاس اندازه گیری لوله است و نشانی از سرعت جریان سیال را ارائه می دهد.

اصل عملکرد مترهای منطقه متغیر به همان اندازه ساده و قابل اعتماد است. آنها معمولاً ارزان هستند، نصب آسان و دارای افت فشار کم و تقریباً ثابت هستند. با این حال، توجه به جهت گیری روتامترها (شناورها) باید رعایت شود، زیرا آنها باید به صورت عمودی نصب شوند و دقت متوسطی داشته باشند. فلومترهای منطقه متغیر معمولاً برای کاربردهای کم جریان مناسب نیستند.

فلومترهای حرارتی

فلومترهای حرارتی، دبی جرمی را با اندازه گیری گرمای وارد شده از سطح گرم شده به سیال در حال جریان اندازه گیری می کنند. با تکیه بر این اصل که سیالی که از کنار یک سنسور دمای گرم می گذرد، مقدار مشخصی از گرما را در حین عبور از بین می برد، فلومترهای حرارتی یا میزان توان الکتریکی مورد نیاز برای حفظ دمای سنسور گرم شده یا اختلاف دما بین سنسور گرم شده را اندازه گیری می کنند. و جریان جریان هر یک از این مقادیر به طور مستقیم با نرخ جریان جرمی متناسب است.

دبی سنج های حرارتی تقریباً به طور کامل برای کاربردهای جریان گاز استفاده می شود. طراحی و ساخت آنها به دلایل مختلفی باعث محبوبیت آنها شده است. آنها فاقد قطعات متحرک هستند، مسیر جریان تقریباً بدون مانع دارند، نیازی به اصلاح دما یا فشار ندارند و دقت را در طیف وسیعی از نرخ جریان حفظ می کنند. جریان مستقیم لوله را می توان با استفاده از عناصر تهویه کننده جریان دو صفحه ای کاهش داد و نصب بسیار ساده با کمترین نفوذ لوله است.

فلومترهای توربین / Paddlewheel

فلومترهای توربین یا paddlewheel کنتورهای مکانیکی هستند که دارای یک توربین آزادانه در حال چرخش هستند که در مسیر جریان سیال قرار گرفته است. مایع یا گازی که در جریان است باعث می شود توربین بر محور خود بچرخد. سرعت چرخش متناسب با سرعت جریان خواهد بود. طراحی ساده و قابل اعتماد کنتورهای توربین، آنها را به گزینه های محبوب برای کاربران تجاری و صنعتی بزرگ مانند شرکت های گاز و مناطق آب شهری تبدیل می کند.

توربین‌مترها نسبت به برخی دیگر از انواع دیگر دبی‌مترها دقت کمتری دارند، اما از آنجایی که عنصر اندازه‌گیری مسیر جریان را به شدت محدود نمی‌کند، می‌توانند دبی‌های بالا را با افت فشار کم اندازه‌گیری کنند. گرچه توربین مترها همه کاره هستند، اما در کاربردهایی با شرایط ثابت در مایعاتی مانند آب یا سیالات با ویسکوزیته پایین، بهترین عملکرد را دارند. معمولاً باید صافی‌ها در جلوی کنتور نصب شوند تا از عنصر اندازه‌گیری در برابر شن یا سایر زباله‌هایی که می‌توانند وارد سیستم جریان شوند محافظت کنند.

فلومتر التراسونیک

فلومتر التراسونیک از امواج صوتی برای اندازه گیری سرعت سیال استفاده می کند که از آن می توان دبی حجمی را محاسبه کرد. بر خلاف اکثر فلومترها، کنتورهای اولتراسونیک شامل هیچ قسمت متحرکی نیستند و بنابراین قابل اطمینان تر، دقیق تر هستند و عملیات بدون تعمیر و نگهداری را ارائه می دهند. از آنجایی که سیگنال‌های اولتراسونیک می‌توانند به مواد جامد نیز نفوذ کنند، مبدل‌ها را می‌توان در قسمت بیرونی لوله نصب کرد و اندازه‌گیری کاملاً غیر تهاجمی را ارائه می‌کند که مواد شیمیایی را حذف می‌کند.

مسائل مربوط به سازگاری، محدودیت های فشار و کاهش فشار.

فلومترهای التراسونیک تحت تأثیر خواص صوتی سیال هستند و بسته به دبی متر دقیق می توانند تحت تأثیر دما، چگالی، ویسکوزیته و ذرات معلق قرار گیرند. سیالات همگن و همچنین سیگنالینگ دیجیتال پیشرفته می توانند بسیاری از مشکلات مرتبط با نویز و تغییرات در شیمی مایعات را از بین ببرند.

دو نوع فلومتر اولتراسونیک وجود دارد:

فلومترهای زمان عبور، زمان سفر دو موج صوتی را اندازه گیری می کنند. یک موج همان جهت جریان را طی می کند در حالی که موج دیگر برخلاف جریان حرکت می کند. در جریان صفر، حسگرها هر دو موج را به طور همزمان دریافت می کنند، یعنی بدون تأخیر در زمان عبور. همانطور که سیال حرکت می کند، زمان بیشتری طول می کشد تا موج پایین دست به حسگر بالادست برسد. این "تفاوت زمان عبور" اندازه گیری شده مستقیماً با سرعت جریان و در نتیجه با حجم جریان متناسب است. دبی سنج های زمان ترانزیت نیاز دارند که سیال عاری از مواد جامد معلق یا حباب های گاز و در یک سیستم لوله کشی بسته و کامل باشد.

فلومترهای جابجایی داپلر بر این اصل کار می کنند که طول موج یک منبع صوتی نزدیک تر از طول موج همان منبعی است که در حال دور شدن است. مبدل یک موج صوتی منتشر می کند که ذرات یا حباب ها را به سمت مبدل منعکس می کند. تفاوت اندازه گیری شده در طول موج سیگنال ارسالی در مقابل سیگنال منعکس شده متناسب با سرعت فرآیند است. دبی سنج داپلر برای دوغاب ها، مایعات حباب دار یا گازهایی با ذرات منعکس کننده صدا استفاده می شود. آنها همچنین می توانند برای استفاده در کانال های باز با ادغام با فرستنده های سطح سازگار شوند.

فلومترهای گردابی

فلومترهای گردابی از مانعی به نام بدنه بلوف در جریان جریان برای ایجاد گرداب های پایین دستی استفاده می کنند که به طور متناوب در دو طرف بدنه بلوف تشکیل می شوند. همانطور که این گرداب ها از بدنه بلوف خارج می شوند، مناطق متناوب فشار کم و بالا ایجاد می کنند که در فرکانس های خاصی که مستقیماً متناسب با سرعت سیال است در نوسان هستند. سرعت جریان را می توان از روی سرعت سیال محاسبه کرد.

فلومترهای گردابی برای اندازه‌گیری مایعات، گازها و بخار مناسب هستند، در حالی که تا حد زیادی تحت تأثیر تغییرات فشار، دما و ویسکوزیته قرار نمی‌گیرند. بدون قطعات متحرک، ورتکس مترها به راحتی نصب می شوند و نیاز به نگهداری کمی دارند. سیگنال اندازه گیری در معرض رانش نیست. در نتیجه، گرداب سنج ها می توانند یک عمر کامل بدون کالیبراسیون مجدد کار کنند. به دلیل ماهیت حداقل سرعت مورد نیاز برای هر جسم بلوف، گرداب سنج ها به سرعت های بالاتری نیاز دارند و ممکن است در خواندن نرخ های جریان پایین کمی مشکل داشته باشند.

لوازم جانبی جریان اضافی

نشانگرهای جریان

نشانگرهای جریان سنج دستگاه‌های ساده‌ای هستند که نشان‌دهنده بصری، اغلب از طریق استفاده از شناور یا پارو، نشان می‌دهند که حرکت سیال در خط فرآیند وجود دارد.

مانیتورهای جریان سنج

مانیتورهای فلومتر لوازم جانبی هستند که به طور کلی سیگنال ارسال شده توسط فلومتر را به دبی قابل مشاهده تبدیل می کنند. اگرچه گاهی اوقات نمایشگرهای جریان نشانگرهای ساده ای هستند، اما اغلب شامل برنامه ریزی پیچیده ای هستند که به عملکردهای کنترلی و همچنین سایر عملیات سطح بالا اجازه می دهد.

سوئیچ های جریان

سوئیچ‌های جریان، دستگاه‌هایی هستند که برای راه‌اندازی یک عمل – مانند روشن/خاموش – بر اساس نقطه تنظیم جریان از پیش تعیین‌شده طراحی شده‌اند. سوئیچ های جریان ممکن است نرخ جریان را بخوانند یا نخوانند.

فرستنده های جریان

فرستنده های جریان ابزار همه کاره ای هستند که ممکن است تعدادی کارکرد را انجام دهند. فرستنده های اصلی ممکن است به سادگی برای انتقال سیگنال از فلومتر به نمایشگر استفاده کنند. مدل های پیچیده تر ممکن است شامل عملکردهای کنترلی و/یا ارتباطات پیشرفته به عنوان بخشی از یک سیستم جریان یکپارچه باشد.

تنظیم کننده های جریان

تنظیم‌کننده‌های جریان، شیرهای ساده‌ای هستند که با کاهش سطح مقطع دهانه به‌طور متناسب با افزایش فشار، جریان را ثابت نگه می‌دارند. آنها به ویژه برای شبکه هایی که چندین کاربر را تامین می کنند مناسب هستند، زیرا می توانند نرخ جریان را در محدوده وسیعی از فشارها حفظ کنند.

انتخاب فلومتر

اساس انتخاب خوب فلومتر، درک روشنی از الزامات یک برنامه خاص است. بنابراین، زمان باید برای ارزیابی کامل ماهیت سیال فرآیند و نصب کلی صرف شود.

1. سیالی که توسط دبی سنج (های) اندازه گیری می شود (هوا، آب و ...) چیست؟
2. آیا به اندازه گیری نرخ و/یا مجموع سازی از دبی متر نیاز دارید؟
3. اگر مایع آب نباشد، ویسکوزیته مایع چقدر است؟
4. آیا مایع تمیز است؟
5. آیا به نمایشگر محلی روی فلومتر نیاز دارید یا به خروجی سیگنال الکترونیکی نیاز دارید؟
6. حداقل و حداکثر دبی دبی سنج چقدر است؟
7. حداقل و حداکثر فشار فرآیند چقدر است؟
8. حداقل و حداکثر دمای فرآیند چقدر است؟
9. آیا سیال از نظر شیمیایی با قطعات خیس شده فلومتر سازگار است؟
10. اگر این یک کاربرد فرآیندی است، اندازه لوله چقدر است؟

اگر سؤالی دارید یا برای انتخاب فلومتر نیاز به کمک دارید، لطفاً با ما تماس بگیرید.

همچنین می توانید به قسمت فرم دبی سنج مراجعه نمایید و انتخاب کامل و حرفه ای را با دریافت مشاوره از ما تجربه کنید.