چگونه اوریفیس پلیت دبی را اندازه گیری می کند؟

فلومتر اوریفیس در واقع نوعی از جریان سنج است که با استفاده از اصل اندازه گیری فشار دیفرانسیل ، برای اندازه گیری سرعت جریان مایعات یا گاز به خصوص بخار استفاده می شود. این ماده عمدتاً برای کاربردهای قوی مورد استفاده قرار می گیرد ، زیرا به دوام آن معروف است و بسیار مقرون به صرفه است.

همانطور که از نام آن پیداست ، آن از Orifice Plate تشکیل شده است که عنصر اصلی ساز است. هنگامی که این صفحه شفاف در یک خط قرار می گیرد ، فشار دیفرانسیل در سراسر صفحه شفاف ایجاد می شود. این افت فشار خطی است و با میزان جریان مایع یا گاز مطابقت مستقیم دارد. از آنجا که افت فشار ، دقیقاً مانند توربین جریان وجود دارد ، از این رو در جایی استفاده می شود که افت فشار یا ریزش سر مجاز باشد. یک متر دیافراگم یک مجرا و محدودیت برای ایجاد افت فشار است.

می توان از نازل ، ونتوری یا دهانه ی لبه تیز نازک به عنوان محدودیت جریان استفاده کرد. برای استفاده از هر یک از این دستگاه ها برای اندازه گیری ، کالیبراسیون تجربی لازم است. یعنی یک حجم شناخته شده را از طریق متر عبور داده و خواندن را یادداشت کنید تا یک استاندارد برای اندازه گیری سایر مقادیر فراهم شود.

با توجه به سهولت در نسخه برداری و ساخت و ساز ساده ، دهانه ی لبه تیز نازک به عنوان یک کار استاندارد و کالیبراسیون گسترده انجام شده است به گونه ای که به عنوان یک وسیله استاندارد برای اندازه گیری مایعات به طور گسترده پذیرفته شده است. مشروط بر اینکه مکانیک استاندارد ساخت و ساز دنبال نشود ، دیگر نیازی به کالیبراسیون نیست.

اندازه گیری جریان هوا

با اندازه گیری افت فشار (دیفرانسیل) در شکل زیر یک خط لوله در خط لوله نشان داده شده است زیرا مایع از طریق دهانه عبور می کند. حداقل سطح مقطع جت به عنوان “vena contracta” شناخته می شود.

چگونه کار می کند؟

با نزدیک شدن مایعات به سوراخ ، فشار کمی افزایش می یابد و پس از گذشت دهانه ، ناگهان افت می کند. این افت ادامه می یابد تا رسیدن به “vena contracta” برسد و سپس به تدریج افزایش یابد تا در حدود 5 تا 8 قطر پایین دست به نقطه فشار حداکثر برسد که پایین تر از فشار بالادست دهانه باشد. کاهش فشار در هنگام عبور سیال از داخل حفره نتیجه افزایش سرعت گاز در ناحیه کاهش یافته از دهانه است. با کاهش مایعات از هنگام خروج مایعات از فشار ، فشار افزایش یافته و تمایل به بازگشت به سطح اولیه خود خواهد داشت. تمام افت فشار به دلیل از بین رفتن اصطکاک و آشفتگی در جریان ، بهبود نمی یابد. افت فشار در حفره (ΔP در شکل) با افزایش سرعت جریان افزایش می یابد. هنگامی که جریان وجود ندارد ، هیچ تفاوتی وجود ندارد. فشار دیفرانسیل با مربع سرعت متناسب است ، بنابراین نتیجه می گیرد که اگر همه عوامل دیگر ثابت بمانند ، پس دیفرانسیل با مربع سرعت جریان متناسب است.

ساخت و ساز Orifice:

بخش ورودی اوریفیس

یک بخش بصورت خطی با قطر همان لوله ورودی برای اتصال انتهایی برای اتصال جریان ورودی. در اینجا فشار ورودی مایعات / بخار / گاز را اندازه می گیریم.

صفحه اوریفیس

یک صفحه اوریفیس بین بخش های ورودی و خروجی وارد می شود تا افت فشار ایجاد شود و به این ترتیب جریان را اندازه گیری کند.

انتخاب خروجی

یک بخش بصورت خطی که شبیه بخش Inlet می باشد. در اینجا نیز قطر همان لوله خروجی برای اتصال انتهایی برای یک جریان خروجی است. در اینجا فشار رسانه ها را در این تخلیه اندازه گیری می کنیم. همانطور که در نمودار مجاور نشان داده شده است ، از واشر برای آب بندی فضای بین صفحه Orifice Plate و سطح فلنج استفاده می شود ، از نشت جلوگیری می کند. در بخش های 1 و 2 از فلومتر اوریفیس ، دریچه ای برای اتصال حسگر فشار دیفرانسیل (مانومتر U- لوله ، نشانگر فشار دیفرانسیل) ارائه شده است.

مواد ساخته شده

صفحات اوریفیس در فلومتر اوریفیس به طور کلی از جنس استیل ضد زنگ با درجه های مختلف است.

شکل و اندازه صفحه اوریفیس

فلومتر اوریفیس بسته به نیاز خاص برنامه به شکلهای مختلفی ساخته می شوند ، شکل ، اندازه و محل سوراخ های موجود در صفحه اوریفیس مشخصات اندازه گیری اوریفیسرا مطابق شکل زیر توصیف می کند:

• اوریفیس متحد المرکز (concentric orifice )

• اوریفیس خارج از مرکز (eccentric orifice plate )

• اوریفیس قطاعی (segmental orifice plate )

• اوریفیس Quadrant Edge

اوریفیس متحد المرکز (concentric orifice )

از SS ساخته شده است و ضخامت آن بین 3.175 تا 12.70 میلی متر متغیر است. ضخامت صفحه در لبه دهانه نباید از هیچ یک از پارامترهای زیر تجاوز کند:

• 1 – D / 50 که در آن ، D = قطر داخل قطر
• 2 – d / 8 در کجا ، d = قطر مته سوراخ
• 3 – (D-d)/8

* نسبت بتا (β): این نسبت قطر سوراخ (d) به لوله داخل قطر (D) است.

اوریفیس خارج از مرکز (eccentric orifice plate )

این شبیه به بشقاب کنسانتره Orifice غیر از سوراخ جبران است که از یک دایره خسته شده و ملموس می شود ، یک لوله با قطر و یک قطر برابر با 98٪ از لوله دارد. به طور کلی برای اندازه گیری مایعات حاوی استفاده می شود.

• رسانه ها دارای ذرات جامد هستند
• روغن های حاوی آب
• بخار مرطوب

اوریفیس قطاعی (segmental orifice plate )

این سوراخ که نیم دایره یا یک بخش از دایره است. قطر معمولاً 98٪ قطر لوله است.

اوریفیس Quadrant Edge

از این نوع بشقاب دهانه برای جریان هایی مانند روغن خام ، شربت ویسکوزیته بالا یا دوغاب و غیره استفاده می شود. قابل درک است که خط شماره رینولدز از 100000 یا بالاتر یا بین 3000 تا 5000 با ضریب دقت تقریباً 0.5٪ استفاده شود.

کاربرد فلومتر اوریفیس

• مایع در داخل بخش ورودی از کنتور ونتوری با فشار P1 جریان می یابد.

• با حرکت بیشتر مایعات به بخش Converging ، فشار آن به تدریج کاهش می یابد و در نهایت به مقدار P2 در انتهای بخش Converging می رسد و وارد بخش استوانه ای می شود.

• سنسور فشار دیفرانسیل متصل شده بین ورودی و آن و بخش استوانه ای گلو از ونتوری اختلاف فشار را نشان می دهد (P1-P2). این اختلاف فشار به نسبت مستقیم با سرعت جریان مایع که از طریق کنتور ونتوری جریان دارد ، است.

• علاوه بر این ، مایع از بخش مخروط بازیابی Diverging عبور می کند و سرعت آن کاهش می یابد و فشارهای خود را بازیابی می کند. طراحی زاویه کمتری از بخش بازیابی Diverging ، در بازیابی انرژی جنبشی مایع بیشتر کمک می کند.

مزایایی استفاده از فلومتر اوریفیس

• فلومتر اوریفیس نسبت به سایر انواع کنتورها بسیار ارزان است
• فضای کمتری برای نصب نیاز است و از این رو برای برنامه های محدود فضا ایده آل است
• پاسخ عملیاتی می تواند با کمال طراحی شود.
• امکانات جهت نصب: عمودی / افقی / شیب دار.

محدودیت های استفاده از فلومتر اوریفیس

• به راحتی در اثر ناخالصی های موجود در گاز یا مایعات نامشخص مسدود می شود
• حداقل فشاری که می توان برای خواندن جریان بدست آورد به دلیل محدودیت در طول vena contracta برای یک صفحه اوریفیس، گاه رسیدن به آن دشوار است.
• برخلاف ونتوری متر ، فشار پایین دست نمی تواند در فلومتر اوریفیس بازیابی شود. ریزش کلی سر در حدود 40٪ تا 90٪ فشار دیفرانسیل است.
• برای دستیابی به جریان کارآمد نیاز به صاف کننده های جریان در ورودی و خروجی می باشد که از این طریق هزینه و فضای نصب را افزایش می دهد.
• صفحه Orifice Plate می تواند با گذشت زمان به راحتی دچار فرسایش شود و در نتیجه خطایی ایجاد می شود.
• تخلیه شرکت به دست آمده کم است.

Applications of Orifice meter

• گاز طبیعی
• گیاهان تصفیه آب
• گیاهان تصفیه روغن
• پتروشیمی و پالایشگاه ها