فلومتر بخار

فلومتر بخار

انواع مختلفی از فلومتر وجود دارد ، آنهایی که برای کاربرد بخار و میعانات مناسب هستند عبارتند از:

• اوریفیس پلیت فلومتر
• توربین فلومتر
• وری ایبل فلومتر
• فلومتر وری ایبل با فنر
• التراسونیک فلومتر
• ورتکس فلومتر

هر کدام از این انواع فلومتر دارای مزایا و محدودیت های خاص خود هستند. برای اطمینان از عملکرد دقیق و مداوم حاصل از بخار یا ، می توان آن را به درستی با برنامه مورد نظر مطابقت داد.

ما در این مقاله انواع فلومتر بالا را مرور کرده و در مورد خصوصیات ، مزایا و معایب آنها ، برنامه های کاربردی و نصب بحث خواهد کرد.

اوریفیس پلیت

اوریفیس پلیت در گروهی است که به عنوان فلومترهای اختلاف فشار  شناخته می شود. به عبارت ساده ، مایع خط لوله از یک محدودیت عبور می کند ، و دیفرانسیل فشار در سراسر آن محدودیت اندازه گیری می شود. این اختلاف فشار براساس اثر قانون دانیل برنولی در سال 1738 قابل محاسبه است.

رابطه بین سرعت سیال که از داخل دهانه عبور می کند متناسب با ریشه مربع افت فشار در آن است. دیگر جریان سنج ها در گروه فشار دیفرانسیل شامل ونتوری و نازل ها هستند.

با داشتن فلومتر اوریفیس پلیت ، این محدودیت به صورت صفحه ای است که دارای یک لوله متمرکز سوراخ است. به این عنصر اصلی گفته می شود.

برای اندازه گیری فشار دیفرانسیل هنگام جریان سیال ، اتصالات از فشارهای بالادست و پایین دست ، به یک وسیله ثانویه معروف به سلول DP (فشار دیفرانسیل) منتقل می شوند.

در خطوط افقی که دارای بخارات است ، آب (یا میعانات) می تواند در مقابل صورت بالادست دهانه جمع شود. برای جلوگیری از این امر ، ممکن است سوراخ تخلیه در صفحه در انتهای لوله حفر شود. واضح است که هنگام تعیین ابعاد صفحه دیافراگم ، تأثیر این امر باید مورد توجه قرار گیرد.

محاسبات  صحیح و نصب اوریفیس پلیت کاملاً ضروری است و در استاندارد بین المللی ISO 5167 به خوبی ثبت شده است.

مزایای استفاده از فلومتر اوریفیس پلیت برای بخاری:

• ساده و مقاوم.
• قیمت ارزان
• دقت خوب
• هیچگونه کالیبراسیون مجدد لازم نیست ، محاسبه ، تحمل و نصب را مطابق با ISO 5167 انجام دهید.

معایب

• Turndown به دلیل رابطه ریشه مربعی بین جریان و افت فشار بین 4: 1 و 5: 1 محدود است.
• در اوریفیس پلیت به دلیل وجود آب صفحه سوراخ دار می تواند گرفته شود و می تواند در سیستمی که از نظر طراحی و نصب اختلال ایجاد کند.
• لبه مربع دهانه می تواند به مرور زمان فرسایش یابد ، به خصوص اگر بخار مرطوب یا کثیف باشد. این ویژگی خصوصیات دهانه را تغییر داده و دقت آن را تحت تأثیر قرار می دهد. از این رو بازرسی و تعویض منظم برای اطمینان از صحت و اطمینان لازم است.

برنامه های معمولی برای فلومتر های اوریفیس پلیت برای بخار :

در هر نقطه ، سرعت جریان در محدوده ضریب Turndown بین 4: 1 و 5: 1 باقی می ماند.

این می تواند شامل خانه دیگ بخار و کاربردهایی باشد که بخار در بسیاری از برنامه  تأمین می شود ، برخی به صورت آنلاین ، برخی خارج از خط ، اما میزان کلی جریان در این محدوده است.

فلومتر توربینی

عنصر اصلی یک جریان سنج توربین شامل یک روتور چند تیغه ای است که در زاویه های راست جریان نصب شده و در جریان سیال روی یک یاتاقان آزاد کار معلق است. سرعت چرخش توربین متناسب با سرعت است و از این رو جریان حجمی حجمی سیال اندازه گیری می شود. با دانستن چگالی مایعات ، در صورت لزوم می توان جریان جرم را محاسبه کرد.

فلومتر توربینی برای مایعات

کنتورهای جریان توربین برای مایعات مانند میعانات معمولاً با قطر روتور کمی کمتر از قطر داخلی محفظه اندازه گیری جریان طراحی می شوند. در خطوط لوله بزرگتر ، برای به حداقل رساندن هزینه ، عنصر توربین را می توان در یک بای پس لوله لوله ای نصب کرد ، یا حتی برای بدنه جریان سنج می بایست یک بای پس یا شنت را وارد کرد ، همانطور که در شکل 4.3.6 نشان داده شده است.

فلومترهای بای پس از یک صفحه باریک تشکیل شده است ، که اندازه آن برای فراهم آوردن محدودیت کافی برای یک نمونه از جریان اصلی برای عبور از یک مدار موازی است. در حالی که ممکن است سرعت چرخش توربین همچنان که قبلاً توضیح داده شد مشخص شود ، بسیاری از واحدهای قدیمی هنوز وجود دارند که دارای بازده مکانیکی هستند همانطور که در شکل 4.3.6 نشان داده شده است.

واضح است که اصطکاک بین شافت توربین و آب بندی گلند  می تواند با این ترتیب مکانیکی قابل توجه باشد.

جریان سنج توربین برای بخار ، گاز و مایعات:

کنتورهای توربینی به طور فزاینده ای رایج می شوند: مزیت اصلی آنها این است که می توانند در شرایط کامل فرآیند نصب شوند ، بدون اینکه نیازی به خاموش کردن خط فرآیند باشد. این از طریق “hot tapping” حاصل می شود. اصل عملکرد آنها همانند فلومترهای توربین مایع باقی مانده است که در آن فرکانس چرخشی تیغه های روتور با استفاده از یک سنسور و پیکاپ مغناطیسی اندازه گیری می شود.

جریان سنج توربین درج شده “سرعت نقطه” را در یک لوله الکترونیکی و میکروپروسسور اندازه گیری می کند و سپس از یک فاکتور پروفایل برای ارتباط سرعت نقطه با میانگین سرعت لوله استفاده می کند. کامپیوتر جریان به طور مداوم این فاکتور پروفایل را بر اساس سرعت نقطه و قطر لوله به روز می کند. هنگامی که سرعت متوسط شناخته شود ، می توان جریان حجمی را با استفاده از ناحیه جریان لوله محاسبه کرد. اضافه کردن سنسور دما یا فشار به فلومتر اجازه می دهد تا چگالی سیال را اندازه گیری کرده و جریان جرم را محاسبه کند.

مزایای استفاده از جریان سنج های توربین:

• تحت شرایط کامل فرآیند قابل نصب است.
• در خطوط لوله بزرگ نسبتاً ارزان است.
• افت فشار ناشی از کم چون انسداد جریان کم وجود دارد.
• قابل استفاده در تمام سیال ها است.
• دقت متوسط ، به طور معمول 2 ± از خواندن (بخار) و 1.5 ± ((میعانات).
• دقت جریان turndown 25: 1 اندازه گیری کنید.
• طول نصب نسبتاً جمع و جور ، به طور معمول تنها به 10D و 5D از لوله های مستقیم در بالادست و پایین دست از جریان سنج احتیاج دارد.
• اندازه گیری جریان در خطوط لوله بزرگ (> DN400)

مضرات جریان سنج های توربین:

• نسبتاً گران است که در لوله های کوچکتر مورد استفاده قرار می گیرد.
• قطعات متحرک نیاز به نگهداری منظم دارند.

کاربرد های جریان سنج های توربین:

• بخار اشباع شده خشک
• بخار گرم شده
• با این حال ، خطوط بازگشت میعانات باید برای از بین بردن هوا و بخار فلش قبل از اندازه گیری جریان دقت لازم را داشته باشند.
• کاربردهای گاز و هوا.

وری ایبل فلومتر

فلومتر وری ایبل (شکل 4.3.8) ، که اغلب به عنوان روتامتر از آن یاد می شود ، از یک لوله مته سوراخ شده عمودی با مته سوراخ کوچک در انتهای پایین تشکیل شده است ، و شناوری که اجازه حرکت آزادانه در سیال را دارد. هنگام عبور مایعات از لوله ، موقعیت شناور در تعادل با:

• نیروی پویای رو به بالا سیال.
• نیروی نزولی ناشی از جرم شناور است.
• بنابراین موقعیت شناور نشانه ای از فلو عبوری است.

مزایای استفاده از فلومتر های وری ایبل :

• خروجی خطی.
• Turndown تقریباً 10: 1 است.
• ساده و قوی.
• افت فشار حداقل و نسبتاً ثابت است.

معایب فلومتر های وری ایبل:

• لوله باید به صورت عمودی سوار شود (شکل 4.3.9 را ببینید).
• از آنجا که قرائت معمولاً بصری انجام می شوند ، و شناور تمایل به حرکت دارد ، دقت فقط متوسط است. این با خطای اختلاف منظر در دبی های بالاتر بدتر می شود ، زیرا شناور فاصله ای با مقیاس دارد.
• لوله های نوار شفاف به فشار و دما را محدود می کنند.

کاربرد فلومتر وری ایبل:

• اندازه گیری گازها
• برنامه های آزمایشگاهی.
• روتامترها بعضاً به عنوان دستگاه نشانگر جریان به جای دستگاه اندازه گیری جریان مورد استفاده قرار می گیرند.

فلومتر التراسونیک

اصل کار برای یک فلومتر سنج اولتراسونیک “transit-time” بر اساس اندازه گیری زمان لازم برای عبور پالس های التراسونیک بین دو مبدل متصل به لوله مایع تحت نظارت است. هر مبدل به طور متناوب ، پالسهای صوت را شلیک می کند که در آن زمان برای رسیدن هر پالس به مبدل دیگر متأثر از سرعت مایع در داخل لوله می باشد.با آگاهی از این اطلاعات می توان سرعت جریان را محاسبه کرد و منجر به جریانهای حجمی و جرم سیال مورد بررسی شد. این در جزئیات بیشتر در ماژول 4.2 – اصول جریان سنجی پوشیده شده است.

برنامه کاربردی معمولی برای کنتورهای جریان اولتراسونیک ، نظارت بر انرژی است که در آن آشکارسازهای دمای مقاومت (RTD) بخشی از مونتاژ مبدل ها را تشکیل می دهند،RTD ها دمای مایع در حال جریان را اندازه گیری می کنند و اجازه می دهند با استفاده از معادله زیر میزان انرژی جریان یافته از طریق لوله محاسبه شود:

یکی از بزرگترین مزایای دستگاه سنجشگر اولتراسونیک این است که مبدل ها یا RTD به صورت خارجی نصب شده اند. این بدان معناست که هیچ نصب تهاجمی وجود ندارد که نیاز به تولید ژنراتور یا خاموش شدن خط لوله داشته باشد. علاوه بر این ، بدون اندازه گیری قطعات متحرک یا اجزای جریان ، هیچ مشکلی در مورد خوردگی و فرسایش وجود ندارد ، بنابراین نیازهای نگهداری را به حداقل می رسانید. هرگونه تعمیر و نگهداری مورد نیاز می تواند بدون نیاز به خاموش کردن خط لوله انجام شود.

فلومتر های اولتراسونیک برای نظارت بر مایعات مانند اندازه گیری بازگشت میعانات مناسب هستند. سیال که از طریق لوله اندازه گیری می شود باید یک فاز باشد ، به عبارت دیگر ، خط باید جاری شود. به عنوان مثال ، فلومتر های اولتراسونیک نمی توانند به طور دقیق مخلوطی از آب و بخار یا هوا را اندازه بگیرند.

مزایای استفاده از فلومترهای التراسونیک:

• نصب سریع و ساده ، بدون نیاز به خرابی برنامه ، زیرا تمام اجزای خارجی نصب شده اند.
• اندازه گیری جریان دو طرفه.
• بسیار دقیق (حداکثر 1٪ سرعت جریان).
• می توان برای اندازه گیری جریان انرژی استفاده کرد.
• مایعات خورنده مسئله ای نیست.
• رسانایی سیال مسئله ای نیست.
• یک turndown 30: 1 با نصب صحیح قابل دستیابی است.
• هزینه واحد مستقل از اندازه خط لوله است و این امر برای خطوط لوله بزرگتر از نظر تجاری جذاب است.

معایب فلومتر التراسونیک

• فقط برای مایعات تک فاز.
• در صورت وجود بیش از 5٪ گاز یا بخار در خط لوله غیرقابل اطمینان است.
• به اندازه دقیق جریان سنج های خطی دقیق نیست.

کاربرد فلومتر های التراسونیک

• فلومترسنج مایع: مانند تمام مایعات ، باید هوای هوا و گازها را نیز قبل از اندازه گیری از آنها مراقبت کرد. اگر از این واحد برای جریان سنج میعانات استفاده می شود ، مهم است که خط آب گرفتگی شود و هیچ بخار زنده یا فلاش وجود ندارد.
• نظارت بر انرژی برای برنامه های گرمایشی و خنک کننده.

فلومتر های ورتکس

این جریان سنج ها از این واقعیت استفاده می کنند که وقتی جسمی بدون جریان یا “شیلد” در جریان سیال قرار می گیرد ، گرداب های منظم از قسمت عقب بدن ریخته می شوند. این گردابها را می توان شناسایی ، شمارش و نمایش داد. در طیف وسیعی از جریانها ، سرعت ریختن گرداب متناسب با دبی است و این اجازه می دهد تا سرعت اندازه گیری شود.

بدنه شیلد باعث ایجاد انسداد در اطراف آن می شود. مایعی که به بدن نزدیکتر است اصطکاک را از سطح بدن تجربه می کند و کند می شود. به دلیل کاهش ناحیه بین بدنه بلوف و قطر لوله ، مایعات دورتر از بدن مجبور به شتاب می شوند تا بتوانند حجم لازم مایعات را از طریق فضای کم شده عبور دهند. پس از عبور مایع از بدن بلوف ، سعی می شود فضای تولید شده در پشت آن را پر کند ، که به نوبه خود باعث ایجاد چرخش در مایع می شود که گرداب چرخشی ایجاد می کند.

سرعت سیال حاصل از محدودیت در هر دو طرف بدنه شیلد ثابت نیست. با افزایش سرعت از یک طرف ، از طرف دیگر کاهش می یابد. این امر در مورد فشار نیز صدق می کند.در طرف سرعت بالا فشار کم است و در طرف سرعت کم فشار زیاد است.

مزایای استفاده از فلومتر های گردابی:

• Turndown خوب
• فاقد قطعه محرک
• مقاومت کمی در برابر جریان.

معایب فلومتر های گردابی

• در جریان کم ، پالس تولید نمی شود و فلومتر می تواند کم یا حتی صفر را بخواند.
• بیشترین میزان دبی اغلب با سرعت 80 یا 100 متر بر ثانیه بیان می شود ، که این امر در سیستم های بخار خصوصاً اگر بخار مرطوب و / یا کثیف باشد ، مشکلات شدید ایجاد می کند. سرعت پایین تر یافت شده در لوله های بخار باعث کاهش ظرفیت جریان سنج های گردابی می شود.
• لرزش می تواند باعث ایجاد خطا در دقت شود.
• نصب صحیح بسیار حیاتی است زیرا یک واشر بیرون زده یا مهره های جوش می توانند باعث ایجاد گرداب شوند و منجر به عدم دقت شود.
• طول های طولانی و شفاف از لوله های بالادستی باید ارائه شود ، همانطور که برای فلومتر های صفحه باریک وجود دارد.

کاربرد های فلومتر های ورتکس

• اندازه گیری بخار مستقیم در هر دو دیگ بخار و محل استفاده.
• اندازه گیری گاز طبیعی برای جریان سوخت دیگ بخار.