21 شهریور 1400 7:27 ب.ظ

تجهیزات ابرار دقیق ای شاپ صنعت

فلومتر

ابزار دقیق ای‌شاپ صنعت

فلومتر چیست؟

فلومتر که دبی سنج یا جریان سنج نیز گفته می شود در اندازه گیری سرعت جریان و حجم سیال عبوری در واحد زمان، کاربرد بسیاری دارد. محل نصب فلومتر در سیستم های لوله کشی و انتقال سیالات است که به طور معمول در آزمایشگاه ها، پالایشگاه ها و تجهیزات نظامی قابل استفاده هستند.
اگر بخواهیم نحوه عملکرد فلومتر را بررسی کنیم، این دستگاه از سه بخش تشکیل شده است که بخش اول جهت اندازه گیری، بخش دیگر مخصوص تبدیل و بخش سوم جهت گزارش و انتقال نتایج است. بخش اندازه گیری، شامل ابزارهای مختلفی مانند اوریفیس است که به صورت مکانیکی است و در اثر تغییرات سرعت جریان، تغییر می کند. در بخش دوم یک ابزار تبدیل است و بخش آخر هم که مخصوص نتایج و گزارشات است که به صورت دیجیتالی انجام می شود.
اندازه گیری جریان سیال، یکی از مهم ترین بخش های اندازه گیری در حوزه نفت و پالایشگاه است که در واقع پس از اندازه گیری دما، مهم ترین کمیت جریان سیال محسوب می شود.
با توجه به اهمیت ویژه اندازه گیری جریان سیال، روش های متنوعی جهت اندازه گیری این کمیت به وجود آمده که به برخی از تکنیک های اندازه گیری مانند اندازه گیری به روش های جابه جایی مثبت، اوریفیس پلیت، توربینی، روتامتری، دوپلر، ونتوری، مغناطیسی، ورتکس، کوریولیس، پیتوت و … می توان اشاره کرد.

انواع مختلف فلومتر

فلومتر با اندازه گیری مقدار مایع، گاز یا بخار جریان یافته از طریق حسگرهای جریان سنج یا اطراف آن کار می کند. سنسورهای فلومتر به روش های مختلفی کار می کنند این حسگرها به دنبال یک هدف نهایی یکسان یعنی ارائه اندازه گیری های دقیق و قابل تکرار جریان برای یک کاربرد خاص، چه برای کنترل فرآیند، فعالیت های تحقیقاتی عمومی یا پردازش نیمه هادی هستند.

فلومترها حجم یا جرم عبور داده شده از یک مسیر مشخص نسبت به زمان را اندازه می گیرند. میزان جریان انبوه در بسیاری از موارد، به ویژه در احتراق، واکنش های شیمیایی یا خرید و فروش گازها، از جمله فاکتورهای اصلی محسوب می شود. به عنوان مثال: در اغلب صنایع مانند صنایع نفت و پتروشیمی، اطلاع از میزان دقیق فلو یا جریان عبوری سیالی مانند گاز و یا نفت بسیار مهم است. حتی اندازه گیری دقیق جریان سیال به دلیل اهمیت مالی حجم مشخصی از یک نوع ماده و کالا مانند کنتور گاز خانگی و تبادلات نفتی و … اهمیت خاصی دارد. از این رو باید بدانید میزان کل جریان که معرف جرم ماده مصرفی است در بسیاری موارد نظیر فرآیندهای صنعتی کاربرد فراوانی دارد.

فلومتر الکترو مغناطیسی

این فلومتر برای مایعاتی که خاصیت هدایت الکتریکی دارند مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال مایعاتی مانند اسیدها، مواد قلیایی، دوغاب و آب را می توان نام برد. این فلومتر در صنایع غذایی، معدنی، بخش های مدیریت آب و ... کاربرد فراوانی دارد. روش اندازه گیری این فلومتر بر اساس قانون القای فارادی انجام می شود. این قانون می گوید : زمانی که یک میله فلزی در داخل میدان مغناطیسی حرکت کند باعث می شود که ولتاژ الکتریکی القا شود. به این صورت که وقتی ذرات باردار سیال از داخل میدان مغناطیسی ایجاد شده عبور می کنند به وسیله سیم پیچ داخل فلومتر ولتاژ الکتریکی القا می شود. شدت این ولتاژ رابطه مستقیم با سرعت جریان سیال و کاملا با آن تناسب دارد و در اندازه گیری دبی حجمی سیال به کار می رود. به راحتی می توان در شرایطی که چگالی مایع در تمام فرایند ثابت است، دبی حجمی را تبدیل به دبی جرمی کرد.

electromagnetic flowmeter
Differential flowmeter

فلومتر فشار تفاضلی

یکی از پرکاربردترین روش های صنعتی، اندازه گیری دبی سیال با استفاده از محاسبه افت فشار به وجود آمده در مقطع لوله است. یک نمونه از فلومتر فشار تفاضلی وجود دارد که مبنای کار آن تجهیز محاسبه فشار است. از فلومتر تفاضلی بیشتر در اندازه گیری دبی طیف گسترده ای از مایعات، گازها و بخار استفاده می شود و حدود یک پنجم از بازار جهانی را شامل می شود که موارد استفاده آن در صنایع نفت و گاز و HVAC، آب، دارو، معدن، کاغذ و برنامه های کاربردی شیمیایی است. در قرن هجدهم میلادی فردی به نام برنلی موفق شد که بین فشار استاتیک و دینامیک ارتباط پیدا کند. این فلومتر زمانی که در مسیر سیال یک محدود کننده قرار گیرد منجر به افت فشار می گردد که با افزایش دبی افت فشار هم بیشتر می شود. صفحه اوریفیس و لوله ونتوری از عوامل محدود کننده هستند.

فلومتر کوریولیس

این نوع فلومتر برای اندازه گیری دبی سیال در سال 1970 توسط مهندسان استفاده شد. این فلومتر توانایی این را دارد که تمام سیالات را اعم از پاک کننده های شیمیایی و نفت خام اندازه گیری کند. با اندازه گیری همزمان چگالی و دبی جرمی دریچه جدیدی در کنترل فرایندهای صنعتی باز شد. این فلومتر قیمت بالایی دارد که در ابتدا برای خریداران منطقی نیست اما به دلیل کارایی و دقت بالایی که دارد باعث می شود در بین رقبا از محبوبیت بیشتری برخوردار باشد. در واقع هر فلومتر کوریولس دو لوله اندازه گیری دارد که این لوله ها به وسیله یک تحریک کننده به نوسان در می آیند. دو سنسور در این سیستم به کار می روند که باعث می شوند تغییر نوسان به عنوان اختلاف فاز ثبت شوند. این اختلاف فاز نیز با دبی جرمی نسبت مستقیم دارد. چگالی سیال را می توان با استفاده از فرکانسی که لوله را اندازه گیری می کند به دست آورد. یکی از مهم ترین تفاوت هایی که در این مدل دیده می شود مربوط به اندازه گیری مستقیم دبی جرمی است که باعث می شود این فلومتر در مواقعی که چگالی و دمای متغیر دارند منحصر به فرد شوند.

فلومتر حرارتی

فلومتر حرارتی نوع دیگری از فلومترها است که دبی جرمی را اندازه گیری می کند و بیشتر برای پایش و کنترل مصرف گازهایی مثل کربن دی اکسید، گاز طبیعی و جهت تشخیص نشتی مورد استفاده قرار می گیرد. در واقع عملکرد این فلومتر به این صورت است که حرارت از سیال عبوری منتقل و توسط سیم داغ اندازه گیری می شود. طراحی این فلومتر به گونه ای است که دو سنسور دما در آن تعبیه شده است. وظیفه یکی از آن ها این است که دمای سیال را به عنوان دمای مرجع اندازه می گیرد و سنسور دوم گرم شده و با سنسور اول اختلاف دمای ثابتی دارد. زمانی که سیال از داخل لوله اندازه گیری عبور می کند باعث می شود سنسور دوم حرارت خود را از دست بدهد. زمان عکس العمل این فلومترها کوتاه است و در دامنه های اندازه گیری پایین دقت آن ها کاهش پیدا نمی کند.

فلومتر ورتکس

فرضیه ای که توسط ریاضی دان مجارستانی به نام تئودور فون کارمان Theodore Von مطرح شد این بود که وقتی که یک مانع بر سر راه جریان قرار می گیرد باعث می شود که به صورت متناوب گردابه هایی به وجود آیند. فرکانس تشکیل این گردابه ها با اندازه و شکل آن مانع ارتباط مستقیمی دارد. این نوع فلومتر کاربرد فراوانی در بسیاری از شاخه های صنعتی دارد که جهت اندازه گیری دبی حجمی مایعات، گازها و بخارها مورد استفاده قرار می گیرد. در داخل این فلومترها یک مانع در مرکز لوله قرار گرفته است. به محض افزایش سرعت سیال از یک مقدار مشخص، گردابه ها در پایین مانع ایجاد می شوند. پس از اینکه گردابه ها جدا شوند فشاری که روی سطح مانع وجود دارد بین مقادیر مثبت و منفی نوسان ایجاد می کند. حال اگر بخواهیم این نوسان را تشخیص بدهیم باید از سنسورهایی به نام سنسورهای خازنی یا سنسورهای پیزو الکتریک استفاده کنیم. نحوه عملکرد این سنسورها به این صورت است که بعد از تشخیص هر نوسانی که در فشار اتفاق می افتد، آن ها یک سیگنال خروجی ارسال می کنند که فرکانس این این سیگنال با فرکانس تشکیل گردابه کاملا یکسان هستند. محاسبه دبی سیال با استفاده از این سیگنال خروجی انجام می گیرد.

فلومتر اولتراسونیک

اندازه گیری دبی حجمی برای موارد زیادی از مایعات و گازها با استفاده از امواج اولتراسونیک امکان پذیر است. دقت اندازه گیری در این نوع فلومتر بسیار پایین است. در این فلومتر مواردی مانند ویسکوزیته، فشار، دما و هدایت الکتریکی چندان اهمیتی ندارد.

فلومتر سرعت

فلومترهای سرعت جهت اندازه گیری سرعت جریان استفاده می شوند تا جریان حجمی را محاسبه کنند. این فلومترها در مدل های مختلفی مانند فلومتر توربینی، چرخشی، ورتکس و ... موجود می باشند.

Mass flowmeter

فلومتر جرمی یا مس فلومتر

این فلومترها در فرآیندهایی که به انتقال جرم مربوط می باشند، بسیار موثرتر هستند زیرا نیرویی که از نتیجه شتاب جرم به دست می آید را اندازه گیری می کنند. استفاده از فلومترهای جرمی بر اساس فرآیندهای شیمیایی تعیین می شوند. کاربردهای دیگر فلومترهای جرمی، سایر صنایع معمولی مانند داروسازی، برق، فاضلاب و معدن که از محاسبات گسترده استفاده می کنند است.​

فلومتر کانال باز

فلومترهای کانال باز، جهت اندازه گیری مایعات و سیالات در کانال های باز مانند چاه ها، کاریزها، سدها و ... استفاده می شوند. فلومتر جرمی برای جریان های آزاد در کانال هایی مانند رودخانه ها، کانال های آبیاری، سیستم های انتقال آب و ... مورد استفاده قرار می گیرد و اجازه این را می دهد که جریان های آزاد این کانال ها را اندازه گیری کرد.

استفاده از جریان سنج اهمیت بسیاری دارد، ما در این مقاله برخی از دلایل استفاده از فلومتر را آورده ایم که شامل مواد زیر است :

  • بررسی تأثیر فاکتورهایی مانند فشار و دما در یک سیستم
  • مشخص نمودن میزان ماده مورد نیاز برای یک سیستم 
  • بررسی سرعت جریان در داخل لوله ها
  • بررسی میزان اصطکاک انرژی در داخل و محل تماس لوله
  • مشخص نمودن فاکتورهایی مانند چگالی و جرم مولکولی میزان ماده مصرفی در فرآیند

با توجه به مسائل مهمی که از فلومتر گفتیم، این ابزار فقط برای سنجش جریان در دونقطه نیست و نتایج نهایی آن تأثیر مهمی در محاسبات نهایی ما دارد.

موارد مهم در خرید فلومتر 

فاکتورهایی از قبیل دقت، هزینه، محدودیت های قانونی، دامنه سرعت جریان، افت هد، نیازهای عملیاتی، نگهداری و طول عمر در هنگام خرید یک فلومتر بسیار مهم هستند.
همچنین موارد دیگر مانند اندازه گیری نوع مایع یا گاز، دما و ویسکوزیته سیال، پیوسته یا متناوب بودن جریان سیال، چگونگی حداقل و حداکثر شدت جریان، حداکثر فشار در محل موردنظر، سازگاری سیال با مواد استفاده شده در ساخت فلومتر نیز می توانند در خرید فلومتر به شما کمک کنند.

سوالات متداول فلومتر

فلومتر با اندازه گیری مقدار مایع، گاز یا بخار جریان یافته از طریق حسگرهای جریان سنج یا اطراف آن کار می کند.

فلومترها دستگاه هایی هستند که برای اندازه گیری میزان دبی گاز، مایع یا بخار جریان یافته از لوله استفاده می شوند. کاربردهای متنوعی نیز وجود دارد که نیاز به اندازه گیری جریان جرم دارند، مانند گاز طبیعی، هوای فشرده، کنترل مشعل، مخلوط کردن و مخلوط کردن گاز، جریان بخار و جریان آب.

 جریان سنج ها یا فلومترها ابزار اندازه گیری دبی هستند که برای اندازه گیری دبی خطی، غیرخطی، جرمی یا حجمی یک گاز یا مایع استفاده می شوند. 

فلومتر های جرمی کوریولیس دقیق ترین محصول را برای بیشتر مایعات تولید می کنند اما قیمت بالایی دارند. آنها این مزیت را دارند که به هیچ اطلاعاتی در مورد مایعات منتقل شده احتیاج ندارند. جریان سنج های جرم حرارتی یک روش اندازه گیری دقیق تر، اما هنوز مستقیم است.

سوالی دارید؟ با ما صحبت کنید!
مکالمه را شروع کنید
سلام! برای چت در WhatsApp پرسنل پشتیبانی که میخواهید با او صحبت کنید را انتخاب کنید
ما معمولاً در چند دقیقه پاسخ می دهیم