انواع فلومتر

فلومتر چیست و فلومتر یا فلومتر کجا استفاده می شود؟

فلومتر چیست؟

فلومتر یکی از ابزارهای مهم در صنعت فرآیند است که برای اندازه گیری جرم یا حجم مایع عبوری از لوله در واحد زمان استفاده می شود. در واقع استفاده از فلومتر یا فلومتر برای اندازه گیری دبی سیالاتی مانند مایع، گاز و بخار بسیار مهم و از نظر اقتصادی و فنی برای کنترل بهتر فرآیند ضروری است.

به عبارت دیگر، دبی سنج وسیله ای برای اندازه گیری دبی است که برای تعیین دبی (نرخ) دبی جرمی یا دبی حجمی یک مایع استفاده می شود. فلومترها با نام های دیگری مانند فلومتر یا سنسور جریان نیز شناخته می شوند. هدف از استفاده و خرید فلومتر بهبود دقت، دقت و وضوح اندازه گیری سیالات در صنعت فرآیند است. فلومترها می توانند حجم، سرعت و جرم یک ماده را اندازه گیری کنند و فشار مطلق، فشار دیفرانسیل، ویسکوزیته و دما را با استفاده از محاسبات مختلف جریان بخوانند.

روش اندازه گیری جریان سنج

روش های اندازه گیری فلومتر بر اساس اختلاف فشار، حجم، سرعت یا جرم است. فلومترها که دبی را بر اساس اختلاف فشار بین دو نقطه در یک خط اندازه گیری می کنند، در ساخت و نصب ساده بوده و تلاطم و فرسایش کمی دارند. تعمیر و نگهداری آنها آسان است، اما چندان دقیق نیستند.

در فلومترهای مغناطیسی، گردابی، اولتراسونیک، روش اندازه گیری دبی سیال بر اساس سرعت است. این فلومترها دقت نسبتاً بالاتری نسبت به فلومترهای فشار تفاضلی دارند و قیمت بیشتری نسبت به فلومترهای فشار دیفرانسیل دارند.

در حال حاضر انواع دبی سنج ها با فناوری گرمایش کوریولیس و مس، دبی را با دقت بسیار بالایی اندازه گیری می کنند. در این نوع جریان، مقدار جریان مایع بدون دما، فشار و چگالی اندازه گیری می شود و در مایعات گازی خطای اندازه گیری ناشی از تغییرات دما و فشار وجود ندارد.

به طور کلی استفاده از انواع سیالات در صنعت باعث ایجاد سیالات متفاوت از نظر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی می شود. هر یک از این نوع دبی سنج ها با تکنولوژی ها و سیستم های مختلف میزان دبی آب را اندازه گیری می کنند و برای نوع خاصی از آب مناسب هستند.

فلومتر جرمی

انواع فلاکس متر با توجه به نوع اندازه گیری

همانطور که قبلا اشاره کردیم، انواع بسیاری از دبی سنج ها در صنعت طراحی و ساخته شده است. هر یک از این ابزارها برای اندازه گیری انواع خاصی از مایعات با توجه به مکانیسم عملکرد و تکنیک اندازه گیری مناسب هستند. در ادامه به معرفی انواع دبی سنج ها از دیدگاه روش اندازه گیری رایج می پردازیم:

جریان فشار

فلومترهایی که می توانند جریان سیال را بر اساس تولید دیفرانسیل فشار یا اندازه گیری فشار اندازه گیری و نمایش دهند، یکی از رایج ترین و ارزان ترین انواع دبی سنج ها هستند. این فلومترها شامل فلومترهای صفحه ای اریفیس، لوله های ونتوری و نازل های جریان می باشند. تمامی این فلومترها با ایجاد افت فشار در خط لوله، جریان را اندازه گیری می کنند. بر اساس رابطه برنولی، سرعت عبور سیال از لوله با مجذور اختلاف فشار بین آن نقاط رابطه مستقیم دارد.

فلومترهای لوله پیتوت یکی از انواع فلومترهایی هستند که دبی را بر اساس اختلاف فشار اندازه گیری می کنند. فلومتر دارای سوراخ های کوچکی است که اختلاف فشار مایع (که ناشی از وزن آن است) و نیروی ثابت + را اندازه گیری می کند.

فلومترهای فشار

میتا جریان مکانیکی

فلومترها یا فلومترهایی که هر کدام دارای قطعات مکانیکی یا دوار در مسیر سیال هستند و با جابجایی قطعه مکانیکی فلومترهای مکانیکی محسوب می شوند.

دبی سنج های جابجایی مثبت، دبی سنج های توربین، دبی سنج های چرخشی یا پارویی، دبی سنج های سطحی متغیر یا روتامترها از این دسته هستند که در زیر به توضیح هر یک از آنها می پردازیم.

دبی سنج صنعتی

دبی سنج تشعشع

این نوع فلومتر جریان مایع را با ارسال امواج صوتی یا نوری اندازه گیری می کند. فلومتر نوری مناسب برای اندازه گیری جریان گاز طبیعی و فلومتر اولتراسونیک برای جریان تابشی. این فلومتر دبی سیال را با ارسال صدا یا امواج نوری از یک طرف و دریافت از طرف دیگر محاسبه می کند.

شار سنج تشعشع

دبی سنج های دیگر

فلومترهای دیگری نیز در صنایع مورد استفاده قرار می گیرند که در تقسیم بندی های فوق قرار نمی گیرند. با این حال، هر یک مکانیسم اندازه‌گیری جریان منحصر به فرد خود را دارند و در زیر به توضیح هر یک از ویژگی‌ها می‌پردازیم. این فلومترها شامل فلومترهای الکترومغناطیسی، فلومترهای گردابی، فلومترهای جرمی (کوریولیس) و فلومترهای حرارتی هستند.

فلومتر فشار تفاضلی یا DP

در فلومترهای فشار تفاضلی، دبی حجمی یک مایع با محاسبه اختلاف فشار ایجاد شده در مقطع لوله اندازه گیری می شود و یکی از پرکاربردترین روش های صنعتی اندازه گیری دبی به حساب می آید. گیج های فشار دیفرانسیل یا DP بر اساس معادله برنولی هستند. در واقع سرعت و فشار سیال رابطه معکوس با یکدیگر دارند و با افزایش سرعت عبور سیال از لوله، فشار کاهش می یابد.

این نوع دبی سنج برای اندازه گیری دبی طیف وسیعی از مایعات، گازها و بخارات و همچنین برای اندازه گیری دبی بر اساس اختلاف فشار از یک فرستنده فشار استفاده می شود. عنصر اندازه گیری یک صفحه روزنه، ونتوری یا نازل جریان است که اختلاف فشار بین دو نقطه در خط جریان را اندازه گیری می کند. مایع را اندازه می گیرند.

پانل های سقف

یک صفحه اوریفیس به عنوان یک وسیله محدود کننده برای تنظیم جریان یا کاهش فشار در پایین دست صفحه روزنه استفاده می شود.

صفحات اوریفیس معمولاً بین مجموعه ای از فلنج های دهانه نصب می شوند و در خط مستقیم لوله های مستقیم قرار می گیرند تا از اختلال در الگوهای جریان اتصالات و شیرها جلوگیری شود. صفحه اوریفیس یکی از محبوب ترین دستگاه ها برای اندازه گیری و کنترل جریان سیال است.

لوله ونتوری

برای اندازه گیری جریان سیال، یک دبی سنج ونتوری در یک لوله حامل سیال قرار می گیرد. با ورود سیال به ونتوری، افت فشار بین ورودی و دهانه دبی سنج ونتوری رخ می دهد. این افت فشار با استفاده از یک سنسور فشار دیفرانسیل اندازه گیری می شود و وقتی کالیبره می شود، این افت فشار به معیاری برای میزان جریان تبدیل می شود. این دستگاه در مواردی که نیاز به بازیابی فشار بالا است استفاده می شود.

استفاده از ونتوری در صنعت محدودیتی در نوع سیال ندارد. تنها چیزی که باید در نظر گرفت این است که هیچ جسم بزرگ یا متخلخلی در مایع وجود ندارد، زیرا با گذشت زمان قسمت گلویی لوله بسته می شود و تقریباً هیچ جریانی عبور نمی کند. . است

نحوه عملکرد فلومتر

شار سنج مغناطیسی

قبل از خرید دبی سنج مغناطیسی باید بدانید که این نوع دبی سنج برای مایعات با رسانایی الکتریکی مناسب است. به عنوان مثال می توان به مایعاتی مانند آب (نوشیدنی ها و مدفوع)، اسیدها، بازها و محلول ها اشاره کرد. رایج ترین حوزه کاربرد این نوع دبی سنج در صنایع غذایی و دارویی می باشد. علاوه بر این، در صنایع معدنی که سرعت جریان دوغاب های خورنده و مخلوط های شن و آب باید اندازه گیری شود، دبی سنج الکترومغناطیسی تنها گزینه موجود است. نمونه ای از این فلومتر در شکل زیر قابل مشاهده است.

روش اندازه گیری این دستگاه بر اساس قانون القاء فارادی می باشد. بر اساس این قانون، هرگاه یک میله فلزی در یک میدان مغناطیسی حرکت کند، ولتاژ الکتریکی تولید می شود. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، عبور ذرات مایع باردار از میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سیم پیچ داخل فلومتر، ولتاژ الکتریکی ایجاد می کند. مقدار این ولتاژ با دبی سیال نسبت مستقیم دارد و برای اندازه گیری دبی حجمی سیال استفاده می شود. در مواردی که چگالی سیال در طول فرآیند ثابت می ماند (مانند آب)، تبدیل دبی حجمی به دبی جرمی راحت است.
دستگاه |صنعت |صنعتی
فلومتر مغناطیسی Rosemount

فلومتر جرمی I-Coriolis

قبل از انتخاب و خرید دبی سنج کوریولیس، باید بدانید که این فلومتر تنها دبی سنج است که می تواند دبی جرمی انواع سیالات اعم از روغن، آب، روغن و هر نوع سیال با چگالی متفاوت را اندازه گیری کند. . اساس اندازه گیری برای این نوع دبی سنج استفاده از شتاب کوریولیس یا نیروی گریز از مرکز برای محاسبه دبی سیال است.

یکی از ویژگی های منحصر به فرد فلومتر کوریولیس قابلیت اندازه گیری همزمان جرم و حجم سیالات است. این محصول بسیار گران است اما کیفیت و قوام بالای آن باعث می شود در آینده از سایر رقبا پیشی بگیرد.

هر دبی سنج کوریولیس، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، دارای دو لوله اندازه گیری است که با یک تحریک کننده در نوسان هستند. با عبور جریان از لوله اندازه گیری، یک حرکت چرخشی به دلیل اینرسی به نوسان اولیه اضافه می شود. دو سنسور استفاده شده در این سیستم تغییر نوسان را به صورت اختلاف فاز ثبت می کنند. این اختلاف فاز مستقیماً با سرعت جریان جرمی سیال متناسب است. علاوه بر این، چگالی مایع را می توان با استفاده از فرکانس نوسان لوله اندازه گیری به دست آورد.

یکی از تفاوت های اصلی این مدل با مدل های قبلی، اندازه گیری مستقیم دبی جرمی است که فلومتر کوریولیس را در کاربردهایی با چگالی و دمای متفاوت منحصر به فرد می کند.

جریان جرمی کوریولیس

فلومتر التراسونیک

استفاده از امواج فراصوت فلومتر اندازه گیری طیف وسیعی از دبی حجمی گازها و مایعات را ممکن می سازد. در فلومتر مواردی مانند هدایت الکتریکی، فشار، دما و ویسکوزیته مهم نیستند. اما دقت اندازه گیری پایین است.

در تصویر زیر دو نمونه فلومتر اولتراسونیک را مشاهده می کنید. در مدل سمت چپ، سنسورها در قسمت بیرونی لوله نصب شده اند که برای اندازه گیری جریان مایعات خورنده مناسب هستند. نمونه سمت راست داخل لوله قرار می گیرد و دقت آن بیشتر است.

در هر دو پلتفرم از دو سنسور استفاده شده که روی هم قرار گرفته اند. هر دو سنسور می توانند به طور متناوب به عنوان فرستنده و گیرنده کار کنند. مدت زمانی که طول می کشد تا موج اولتراسوند از فرستنده به گیرنده برسد، اندازه گیری سرعت جریان سیال در لوله است.

به همین دلیل، این فلومتر محدود به یک قطر لوله منحصر به فرد نیست و در اندازه های مختلف قابل استفاده است. در اینجا نیز مانند روش قبلی از هیچ قطعه متحرکی در ساختار تجهیزات استفاده نمی شود. این امر نیاز به تعمیر را کاهش می دهد. نمودار عمل امواج اولتراسونیک در شکل زیر قابل مشاهده است.

یک گرداب پویا

جریان گرداب سنج بر اساس نظریه ای است که اولین بار توسط ریاضیدان مجارستانی تئودور فون کارمن ارائه شد. بر اساس این نظریه، وقتی مانعی در مسیر جریان قرار می گیرد، در دیگری گردابی ایجاد می شود.

فرکانس تشکیل این گرداب ها ارتباط مستقیمی با اندازه و شکل مانع دارد، نمونه ای از فلومتر گردابی در تصویر زیر قابل مشاهده است. از این تجهیزات در بسیاری از صنایع برای اندازه گیری جریان حجمی مایعات، گازها و بخار استفاده می شود.

در دبی سنج گردابی مانعی در وسط لوله وجود دارد، زمانی که فشار آب از حداکثر مقدار بیشتر شود، گردابی در پایین مانع ایجاد می شود. پس از جدا شدن گرداب، سرعت بالای مانع بین مقادیر مثبت و منفی در نوسان است. برای تشخیص این نوسان از حسگر خازنی یا پیزوالکتریک استفاده می شود.

هنگامی که هر گونه نوسان فشار تشخیص داده می شود، این سنسورها سیگنال خروجی را ارسال می کنند که فرکانس آن برابر با فرکانس تولید گرداب است. با استفاده از این سیگنال خروجی می توان جریان سیال را محاسبه کرد.

دکمه بازگشت به بالا