نحوه عملکرد روتامتر

تاریخچه روتامتر

کارل کوپرز سازند اولین روتامتر است. این دستگاه که در سال 1908 طراحی و عرضه شد، در همان سال در آلمان ثبت اختراع شد. عملکرد اولیه مربوط به اندازه گیری جریان آب بود.فلیکس مایر یکی از اولین کسانی بود که اهمیت کار کوپرز را تشخیص داد و فرآیند ارائه کنتور را برای فروش اجرا کرد. در سال 1909، شرکت Duetsche Rotawerke در آخن آلمان ایجاد شد. طولی نکشید که دستگاه جدید در اروپا، بریتانیا و سایر مناطق مورد توجه قرار گرفت.در دهه های اول قرن بیستم، کوپرز به اصلاح طرح اولیه ادامه داد. به طور خاص، او شکل شناور مورد استفاده در لوله شیشه ای را افزایش داد تا نتایج آزمایش جریان آب دقیق تر باشد.

ورود روتامتر به صنعت

قبل از جنگ جهانی دوم، نسخه‌ای از فلومتر سطح متغیر در بریتانیا ظاهر شد. روتامتر جدید که هنوز برای اندازه گیری مایعات طراحی شده است و توسط شرکت بریتانیایی GEC Elliot ثبت شده است. برای سال ها، این فلومتر توسط یک بخش به نام Rotameter Inc و مستقر در منطقه Croydon تولید می شد.در طول دهه 1970، عملیات تولید به کراولی منتقل شد، جایی که هنوز در حال کار است.از سال 2016، ثبت اختراع و ثبت روتامتر توسط شرکت Yokogawa Electric انجام می شود.

روتامترها چگونه کار می کنند

اصل عملکرد روتامتر یک وسیله مکانیکی برای اندازه گیری جریان است. آنها جریان را با استفاده از شناوری اندازه گیری می کنند که قادر است آزادانه در داخل لوله جریان به بالا و پایین حرکت کند. نیروی شناوری وارد بر شناور، مقاومت جریان و وزن خود شناور همگی در حالت تعادل هستند. این موقعیت تعادل نرخ جریان عبوری را نسبت به مقیاس چاپ شده روی بدنه روتامتر نشان میدهد. گاهی اوقات از میله های گاید برای کمک به تثبیت شناور استفاده می شود و بیشتر در روتامتر های گاز یا فلومترهای مایع با جریان بزرگ استفاده می شود

شناور به چگالی و جرم شناور و همچنین مواد ساخت بستگی دارد. شناور باید چگالی بالاتری نسبت به سیال داشته باشد در غیر این صورت در لوله جریان به سمت بالا حرکت می کند و در نتیجه خطای اندازه گیری رخ می دهد. اساساً، شناور نباید در بالای سیال شناور باشد.

دبی سنج های روتامتر چقدر دقیق هستند؟

اینکه یک روتامتر به اندازه کافی دقیق است یا نه بستگی به کاربرد دقیقی دارد که در آن استفاده خواهد شد. انواع دیگری از فناوری فلومتر وجود دارد که دقت بالاتری را ارائه می دهند، مانند انواع فلومتر الکترومغناطیسی و فلومتر اولتراسونیک، اما این فناوری ها دارای برچسب قیمت بسیار بالاتری نیز هستند. همیشه مهم است که نیازهای دقت برنامه را در مقابل بودجه سنجید. بسیاری از کاربردها با دقت ارائه شده توسط یک فلومتر روتامتر به خوبی ارائه می شوند.روتامترها معمولاً دقتی بین 1.6 تا 5 درصد ارائه می دهند. این دقت متوسط برای اکثر فلومترهای نوع مکانیکی است.

چه باید بدانیم

هنگام تصمیم‌گیری در مورد اینکه کدام طراحی روتامتر برای شما بهتر کار می‌کند، متغیرهایی از جمله دما و ترکیب شیمیایی جریان و همچنین نوع داده‌ای را که برای انتقال به فلومتر خود نیاز دارید، در نظر بگیرید. چگالی و ویسکوزیته ماده ای که باید اندازه گیری کنید نیز در انتخاب عملکرد بهتر روتامتر برای اهداف شما نقش دارد.

انواع روتامترها

اساساً روتامتر سه نوع است:

1.  روتامتر لوله شیشه ای
2. روتامتر لوله فلزی
3. روتامتر برای سیالات سنگین

1. روتامتر لوله شیشه ای

همانطور که از نام آن مشخص است، از شیشه بوروسیلیکات ساخته شده است و شناور را می توان توسط فلز (معمولاً فولاد ضد زنگ)، شیشه و پلاستیک تولید کرد.روتامتر لوله شیشه ای را می توان در آب با دمای بالای 90 درجه سانتیگراد استفاده کرد که pH بالایی دارد .روتامتر لوله شیشه ای را نمی توان در سود سوزآور و اسید هیدروفلوئوریک استفاده کرد.

2. روتامتر لوله فلزی

ساخته شده از آلومینیوم، برنج یا فولاد ضد زنگ، بنابراین استفاده از آن برای دما و فشار بالاتر آسان است.از آنجایی که آنها شفاف نیستند، جریان مکانیکی یا مغناطیسی در قسمت بیرونی لوله برای تعیین موقعیت شناور استفاده می شود.ترکیب فنر و پیستون سرعت جریان را تعیین می کند، به راحتی با سیالاتی مانند قلیایی ، فلوئور، اسید هیدروفلوئوریک، آب داغ، بخار، گاز ترش، مواد افزودنی و فلزات مذاب استفاده می شود.آنها می توانند تا فشار 750 psi و تا دما  540 درجه سانتیگراد کار کنند و می توانند جریان تا 4000 GPM آب یا 1300 scfm هوا را اندازه گیری کنند.

3. روتامترهای سنگین / صنعتی:

روتامترهای سنگین/ صنعتی دارای محفظه بسیار مقاوم‌تری نسبت به سایر روتامترها هستند.آنها برای استفاده در محیط های صنعتی سخت در نظر گرفته شده اند.آنها همچنین اغلب دارای یک خروجی 4-20 میلی آمپری هستند که مقاومت قابل توجهی در برابر نویز الکتریکی، که در تنظیمات صنعتی رایج است، می دهد.

چگونه یک روتامتر برای برنامه خود انتخاب کنم؟

مهم است که روتامتری را انتخاب کنید که در اکثر مواقع در 60 تا 80 درصد محدوده دبی فلومتر کار کند تا از اشتباهات مرتبط با دبی که در انتهای بالایی و پایینی فلومتر هستند جلوگیری شود. روتامترها معمولاً به نسبت 10:1 محدود می‌شوند، به این معنی که نمی‌توانند تغییرات گسترده‌ای در نرخ جریان را در خود جای دهند.

روتامترها نمی توانند مایعاتی را که می پوشند یا متبلور می شوند را اندازه گیری کنند زیرا این امر مانع حرکت صحیح شناور می شود. آنها همچنین ذرات بزرگ در سیال را به خوبی اندازه گیری نمی تواند کند زیرا به راحتی توسط شناور در لوله جریان عبور کند و باعث تجمع زیر شناور می شوند که خطاهای اندازه گیری را ایجاد می کند. تغییرات در وزن مخصوص، فشار و ویسکوزیته سیال نیز می تواند باعث خطاهای اندازه گیری قابل توجهی شود. اگر فرآیند شما با تغییر مشخصات رسانه در طول فرآیند تعریف می‌شود، ممکن است یک فناوری فلومتر دیگر گزینه بهتری باشد. روتامترها باید از نظر چگالی، ویسکوزیته و گازهای فشرده کالیبره شوند. اطمینان حاصل کنید که هر فلومتری که انتخاب می کنید می تواند حداکثر فشار و دمای عملیاتی را در فرآیند شما تحمل کند و اینکه رسانه با بدنه جریان و مواد شناور سازگار باشد.

روتامترها برای هر کاربرد اندازه گیری جریان بسیار متنوع ساخته می شوند. مهم است که ویژگی های سیال، شرایط محیطی، کانکشن و اسکل اندازه گیری خود را بدانید.

پارامترهای مهم در انتخاب روتامتر:

• محدوده نرخ جریان مورد نظر
• وزن مخصوص سیال
• دمای محیط
• عملکرد و حداکثر فشار
• سایز خط
• نوع اتصال
• جهت گیری اتصال
• با یا بدون شیر بودن
• متریال مناسب برای سیال مورد نظر
• واحدهای اندازه گیری

کاربرد روتامتر

• در صنایع شیمیایی و صنایع نفت کاربرد دارد.
• برای گاز و مایع استفاده می شود
• برای اندازه گیری میزان جریان اکسیژن در مناطق پزشکی استفاده می شود.

مزایای

روتامترها چندین مزیت مهم نسبت به سایر  فلومتر ها سطح متغییر دارند. ساخت آنها آسان است و اغلب از مواد ارزان قیمت ساخته می شوند. روتامترها به غیر از ماده ای که اندازه گیری می کنند نیازی به نیروی خارجی ندارند و به دلیل قابلیت حمل و طراحی کوچک می توانند در سیستم های مختلف مورد استفاده قرار گیرند.

معایب

روتامترها باید از شیشه یا مواد شفاف دیگر ساخته شوند تا کاربر بتواند شناور داخل لوله را ببیند. همچنین به دلیل وابستگی به گرانش باید به صورت عمودی استفاده شوند. همچنین روتامترها فقط برای یک ماده خاص در دمای خاص قابل استفاده هستند. بنابراین برای اندازه گیری مواد مختلف باید از مقیاس های متعدد یا حتی روتامترهای متعدد استفاده شود.

تفاوت روتامتر در مقابل فلومتر

جریان حجمی سیالات و گازها با استفاده از دبی سنج ها به نام روتامتر اندازه گیری می شود. اصطلاحات “روتامتر” و “فلومتر ” مترادف استفاده می شوند، بنابراین هیچ تمایزی بین آنها وجود ندارد.