فلومتر توربینی چیست

فومتر توربین برای اندازه گیری دبی مایع، گاز و دبی بسیار کم استفاده می شود. این بر اساس اصل اولیه یک توربین کار می کند. این شامل یک روتور چند پره (چرخ توربین) است که در زوایای قائم به محور سیال جاری نصب شده است. روتور توسط بلبرینگ های ساچمه ای یا آستینی که توسط قسمت تکیه گاه شفت در فلومتر قرار می گیرند، روی شفت پشتیبانی می شود. روتور برای چرخش در محور آزاد است. سیال جاری به پره های توربین برخورد می کند و نیرویی به سطح تیغه وارد می کند که باعث چرخش روتور می شود. در یک سرعت چرخشی ثابت، سرعت روتور به طور مستقیم با سرعت سیال و در نتیجه با سرعت جریان حجمی متناسب است. سرعت چرخش در اکثر مترها توسط یک سیم پیچ مغناطیسی که در قسمت بیرونی محفظه کنتور نصب شده است، کنترل می شود. اما داخلی به کانال سیال. همانطور که هر تیغه روتور از سیم پیچ پیکاپ مغناطیسی عبور می کند، یک پالس ولتاژ تولید می کند که معیاری از سرعت جریان است و تعداد کل پالس ها اندازه گیری شار کل را نشان می دهد. پالس‌های ولتاژ الکتریکی را می‌توان با تکنیک‌های دیجیتال جمع‌آوری، تمایز و دستکاری کرد تا مشخصه‌های خطای صفر دستکاری دیجیتال از ژنراتور پالس تا خواندن نهایی را فراهم کند. فاکتور K. (یعنی تعداد پالس های تولید شده در هر گالن جریان) به صورت زیر داده می شود:

K= T kF/Q

جایی که

K= پالس در واحد حجم. T                              k= ثابت زمانی بر حسب دقیقه.

Q= نرخ جریان حجمی بر حسب                     gpm. F= فرکانس بر حسب هرتز

فلومترهای توربین اندازه گیری جریان بسیار دقیقی را در محدوده جریان وسیع ارائه می دهند. محدوده دقت از +/-1/4 تا +/- 1/2٪ است و تکرارپذیری عالی است، از +/- 0.25٪ تا +/- 0.02٪. به طور کلی توانایی برد توربین متر بین 10:1 و 20:1 در نظر گرفته می شود، اگرچه در محدوده جریان کم، اغلب کمتر از 10:1 است. توربین‌سنج‌های نوع نظامی به برد بیش از 100:1 دست یافته‌اند. توربین مترها در اندازه های 6.35 تا 650 میلی متر و دارای جریان مایع از 0.1 تا 50000 گالن در دقیقه هستند.

فلومتر توربین به طور گسترده ای برای کاربردهای نظامی استفاده می شود. آنها به ویژه در سیستم های ترکیبی برای صنعت نفت مفید هستند. آنها در هوافضا و کاربردهای هوابرد برای اندازه گیری جریان با سوخت انرژی و برودتی (اکسیژن مایع و نیتروژن) موثر هستند.

ضریب k در فلومتر توربین چیست؟

ضریب K یک ضریب اولیه است که تعداد پالس ها در واحد حجم یا جرم محیط را نشان می دهد. این مقدار ثابت شامل مشخصات اصلی ماده و لوله (ویسکوزیته، دما، قطر و غیره) است. این برای نمایش صحیح مقادیر در سیستم های اندازه گیری ضروری است. پس از کالیبراسیون، این ضریب در گواهی محصول نشان داده می شود.

کالیبراسیون فلومتر توربین

کالیبراسیون دستگاه در شرایط آزمایشگاهی روی آب انجام می شود. اگر دستگاه باید در محیط ویسکوز (2-300 cSt، Centistoke) استفاده شود، سیالی با خواص مشابه محیط کار برای کالیبراسیون گرفته می شود. در نتیجه به هر هدف و رسانه K-factor اختصاص داده می شود. گاهی اوقات، سازندگان نمودارهای ویسکوزیته جهانی آماده را برای کالیبراسیون به کیت ابزار خود اضافه می کنند. با استفاده از آنها، کاربر می تواند به سرعت ضریب K محاسبه شده قبلی را برای مواد مختلف تعیین کند.

چگونه می توان فلومتر توربین را نصب کرد؟

دستورالعمل های نصب فلومتر توربین

1. دبی سنج توربین فقط بر روی مقاطع مستقیم یا خطوط لوله عمودی و افقی نصب می شود.
2. روی محفظه آن یک فلش وجود دارد که جهت جریان مورد نظر را نشان می دهد.
3. طول بخش مستقیم باید حداقل 10 قطر لوله قبل از دستگاه تک توربین و حداقل 5 قطر بعد از آن باشد. واحدهای توربین دوگانه را می توان در مقاطع مستقیم با فواصل کوتاه نصب کرد.
4. در یک خط لوله عمودی، بهتر است فلومتر را طوری نصب کنید که جریان سیال از بالا به پایین هدایت شود. در این صورت حباب های هوا که به طور اتفاقی وارد دستگاه می شوند به سرعت از آن خارج می شوند.
5. اگر دستگاه نیاز به کار با رسانه های آلوده دارد، برای جلوگیری از آسیب دیدن ساختار توسط ذرات جامد، ارزش نصب و فیلترهای اضافی را دارد.

• اندازه و انتخاب

فلومتر توربین باید به گونه ای باشد که میانگین جریان مورد انتظار بین 60 تا 75 درصد حداکثر ظرفیت کنتور باشد. اگر اندازه لوله بزرگ است (سرعت جریان کمتر از 1 فوت بر ثانیه است)، باید انتخاب Hall-effect pick up و استفاده از یک متر کوچکتر از اندازه خط. سرعت جریان کمتر از 1 فوت بر ثانیه ممکن است ناکافی باشد، در حالی که سرعت های بیشتر از 10 فوت بر ثانیه ممکن است منجر به سایش بیش از حد شود. بیشتر فلومتر توربین برای حداکثر سرعت 30 فوت بر ثانیه طراحی شده اند.

اندازه فلومتر توربین باید بین 3 تا 5 افت فشار جانبی در حداکثر دبی باشد. از آنجایی که افت فشار با مجذور دبی افزایش می یابد، کاهش متر به اندازه کوچکتر بعدی، افت فشار را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.

ویسکوزیته بر دقت و خطی بودن فلومتر توربین تأثیر می گذارد. در نتیجه، کالیبره کردن کنتور برای سیالی که اندازه‌گیری می‌کند بسیار مهم است. تکرارپذیری معمولاً به شدت تحت تأثیر تغییرات ویسکوزیته قرار نمی گیرد، و فلومتر توربین اغلب برای کنترل جریان سیالات چسبناک استفاده می شوند. هنگامی که عدد رینولدز بیشتر از 4000 اما کمتر یا مساوی 20000 باشد، فلومتر توربین به خوبی کار می کنند.

از آنجا که بر ویسکوزیته تأثیر می گذارد، تغییرات دما نیز می تواند بر دقت تأثیر منفی بگذارد و باید جبران یا کنترل شود. دمای کارکرد فلومتر توربین از 200- تا 450 درجه سانتیگراد (328- تا 840 درجه فارنهایت) متغیر است. تغییرات چگالی روی فلومتر توربین تاثیر چندانی ندارد. در سیالات با چگالی کم (Sg < 0.7)، حداقل دبی جریان به دلیل کاهش گشتاور افزایش می یابد، اما دقت کنتور معمولاً تحت تأثیر قرار نمی گیرد.

اقدامات احتیاطی برای فلومتر توربین

فلومتر توربین در دبی‌های پایین‌تر به دلیل درگ روتور/ یاتاقان که سرعت روتور را کند می‌کند، دقت کمتری دارند. مطمئن شوید که این فلومترها را بالای 5 درصد حداکثر دبی کار کنید. فلومترهای توربین نباید با سرعت بالا کار کنند زیرا ممکن است سایش یا آسیب زودرس یاتاقان رخ دهد. هنگام اندازه گیری سیالات غیر روان کننده مراقب باشید زیرا سایش یاتاقان می تواند باعث نادرست شدن و از کار افتادن دبی سنج شود. در برخی از کاربردها، تعویض بلبرینگ ممکن است نیاز به انجام منظم داشته باشد و هزینه های نگهداری را افزایش دهد.

به طور کلی باید از استفاده در مایعات کثیف برای کاهش پتانسیل ساییدگی فلومتر و آسیب یاتاقان خودداری شود. به طور خلاصه، فلومتر توربین، قطعات متحرکی هستند که در طول زمان و استفاده در معرض تخریب قرار می گیرند. از انتقال ناگهانی جریان گاز به جریان مایع باید اجتناب شود زیرا ممکن است به طور مکانیکی بر جریان سنج فشار وارد کند، دقت را کاهش دهد و/یا به جریان سنج آسیب برساند. این شرایط معمولاً هنگام پرکردن لوله ها و در شرایط جریان راب رخ می دهد. شرایط جریان دو مرحله‌ای نیز می‌تواند باعث شود که فلومتر توربین به درستی اندازه‌گیری نشود.

بیشتر بخوانید : فلومتر آب

مزایای توربین فلومتر

1. دقت خوب
2. تکرارپذیری عالی و قابلیت دامنه را فراهم می کند.
3. افت فشار نسبتاً کم.
4. نصب و نگهداری آسان.
5. درجه حرارت و فشار خوب.
6. تغییرات ویسکوزیته را می توان جبران کرد.

معایب توربین فلومتر

1. هزینه بالا
2. استفاده محدود برای کاربردهای دوغاب.
3. مشکلات ناشی از مایع غیر روان کننده.