انواع فلومتر + کاربرد و نحوه کار آنها

فلومتر چگونه کار می کند و کاربرد آن چیست؟

فلومتر وسیله ای است که میتواند جریان سیال را با پارامترهای مختلف در صنایع مختلف حساب‌کردن نماید و به تامین ایمنی، کنترل فرایند تولید و کیفیت بهتر محصول کمک کنید.

اندازه گیری جریان سیال یکی از مهم ترین پارامترهای اندازه گیری در صنایع مختلف است. اغلب کارشناسان مهم ترین کمیت بعد از اندازه گیری دما در صنایع را اندازه گیری جریان سیال یا فلو می دانند.

اندازه گیری دبی سیالات در محیط های صنعتی از اهمیت بالایی برخوردار است و میتواند به تامین ایمنی ، کنترل فرایند ، کیفیت محصول ، راندمان تولید و مدیریت هزینه ها کمک کند.

فلومتر چیست؟

فلومتر ( به انگلیسی : Flowmeter ) یا دبی سنج وسیله ای است که به اندازه گیری دقیق جریان سیالات مختلف در صنعت کمک میکند. فلومتر برای اندازه گیری نرخ دبی مایعات و  گازها مورد استفاده قرار می گیرد.

موارد مختلفی از جمله ساختار فیزیکی و شیمیایی سیال ، سمت درست نصب ، تغییرات آب و هوا ، جنس لوله ها ، میزان خورندگی سیال و نوع کاربری تجهیزات برای اندازه گیری درست دبی باید در نظر گرفته شوند.

انواع فلومتر

بعد از مطالعه دقیق شرایط موجود و در نظر گرفتن عوامل محیطی باید براساس منطق و شیوه اندازه گیری ، محیط و فرایندها و هزینه ها، فلومتر مناسب را برای اندازه گیری دبی بهترین گزینه را انتخاب کرد.

فلومتر الکترومغناطیس

این فلومتر برای مایعاتی که خاصیت هدایت الکتریکی دارند استفاده می شود. مشابه آب نوشیدنی ، فاضلات ، اسیدها ، مواد قلیایی ، دوغاب و غیره .

کاربرد این فلومتر بیشتر در بخش های مدیریت آب و صنایع غذایی است به علاوه در صنایع معدنی که نیاز به اندازه گیری دبی دوغاب خورنده و مخلوط شن و آب وجود دارد ، بهترین گزینه فلومتر الکترومغناطیسی است.

روش اندازه گیری این وسیله بر اساس قانون القای فارادی است. بر اساس ا ین قانون هرزمان میله فلزی در صحنه مغناطیسی جنبش کند ، ولتاژ الکتریکی القا می شود.

مردودشدن ذرات باردار سیال از درون صحنه مغناطیسی ایجاد شده توسط سیم پیج داخل فلومتر ، ولتاژ الکتریکی به دستگاه القا میکند.

تندی این ولتاژ به طور مستقیم با سرعت جریان سیال متناسب است و می تواندبرای اندازه گیری دبی حجمی سیاه به کار برود.

در مواردی که چگالی مایع مشابه آب تغییرناپذیر باشد میتواند به آسودگی دبی حجمی بدست آمده را به دبی جرمی تبدیل کرد.

فلومتر اولتراسونیک

فلومتر اولتراسونیک برای اندازه گیری دبی حجمی گازها و مایعات استفاده می شود.  با وجودی که هدایت الکتریکی ، فشار دما و ویسکوزیته در این فلومترها اهمیتی ندارد ولی تمرکزفکر اندازه گیری شان کمتر است.

در برخی نمونه ها سنسورها بیرون از لوله نصب می شوند که برای اندازه گیری دبی سیالات خورنده مناسب است و برخی نمونه ها داخل لوله نصب می شوندکه دقتشان بیشتر است.

این فلومتر ها 2 سنسور دارندکه در کنار هم نصب می شوند و هر و سنسور به صورت متناوب به عنوان فرستنده و گیرنده عمل میکنند.

زمانی که طول می کشد موج اولتراسونیک از فرستنده به گیرنده برسد نشان دهنده دبی داخل لوله است. برای همین این فلومتر محود به قطر خاصی از لوله نمی شود و میتوان در لوله ها با اندازه های مختلف از ان استفاده کرد. این نمونه فلومتر هم مشابه نمونه قبلی هیچ تکه متحرکی ندارد و همین عامل سبب می شود که نیاز به تعمیرات دستگاه به دست‌کم برسد.

فلومتر فشار تفاضلی

فلومتر فشار تفاضلی با استفاده از حساب‌کردن افت فشار ددر مقطع لوله ، دبی سیال را اندازه گیری می کند که پر کاربردترین روش صنعتی به حساب می آید.

مبنای کار این فلومترها اندازه گیری فشار است و برای اندازه گیری دبی از ترانسمیترهای فشار استفاده می کند.

ار این فلومتر میتوان برای اندازه گیری دبی مایعات ، گازها و بخار استفاده کرد. البته در مواردی که اعداد رینولدز کوچک باشند و افت فشار زیاد ناچیز باشد ، تمرکزفکر مناسبی ندارند.

این نوع فلومتر حدود 1 پنجم بازار جهانی را به خودش اختصاص داده است.

در قرن هجددم میلادی برنولی توانست ارتباط بین فشار استاتیک و فشار دینامیک را پیدا کند.

زمانی که 1 عامل محدود کننده در مسیر سیال قرار بگیرد ف افت فشار ایجاد می شود و با بیشتر شدن دبی میزان افت فشار هم افزایش پیدا می کند.

با توجه به این فرایند میتواند از ورقه اوریفیس یا لوله ونتوری به عنوان عامل محدود کننده استفاده کنید. براساس معادله برنولی ، اختلاف فشار بالادست و پایین دست این عامل محدود کننده باتوان دوم دبی متناسب است.

فلومتر کوریولیس

اولین بار در دهه 1970 استفاده از سرعت کوریولیس برای اندازه گیری دبی سیال به ذهن مهندیسن رسید. فلومتر کوریولیس تقریبا می تواند دبی پایان سیالات از نفت خام و پاک کننده های شیمیایی گربته تا روغن های گیاهی و سس کچاپ را اندازه گیر کند.

این دستگاه میتواند به طور همزمان چگالی و دبی جرمی را حساب‌کردن کند که سبب شد دریچه ای جدید در صنعت گشوده شود.

این نوع فلومتر ارزش زیاد بالایی دارد ولی کارایی و تمرکزفکر بالای آن میتواند سبب شود که در آینده از سایر رقیبانش پیشی بگیرد.

این فلومتر دارای 2 لوله اندازه گیری است که با 1 تحریک کننده به نوسان در می آیند و با مردودشدن جریان از داخل لوله اندازه گیری ، به دلیل اینرسی ، جنبش پیچشی هم به نوسان اولیه افزایش خواهد شد.

2 سنسور سیستم دگرگونی نوسان را به عنوان اختلاف فاز حساب‌کردن میکنند.

این اختلاف فاز نسبتی مستقیم با دبی جریان سیال مورد نظر دارد.

از سویی دیگر با استفاده از فرکانس نوسان لوله اندازه گیری میتوان  چگالی سیال را بدست آورد.

این مدل بر خلاف مدل های قبلی ، دبی جرمی را مستقیما اندازه گیری میکند بنابراین استفاده از فلومتر کوریولیس در کاربرهایی با چگالی و دمای متغیر قابل استفاده و کاملا منحصر به شخص است.

فلومتر ورتکس

براساس نظریه ریاضیدان مجارستانی ف تئودور فون کارمان ، اگر مانعی سر راه جربان قرار بگیرید به صورت متناوب گردابه هایی تشکیل خواهد شد.

فرکانس تشکیل این گردابه ها ارتباط مستقیم با اندازه و شکل بازدارنده دارد.

بر اساس این فرضه فلومتر ورتکس تولید شد که برای اندازه گیری دبی حجمی مایعات ، گازها و بخار در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد.

داخل فلومتر ورتکس ، مانعی در مرکز لوله قرار گرفته است . به محض این که سرعت سیال از 1 میزان حداقلی بیشتر شود ، گردابه هایی در پایین دست بازدارنده ایجاد خواهد شد.

بعد از سوا شدن گردابه ها ، فشار روی سطح بازدارنده بین مقادیر مثبت و منفی نوسان خواهد داشت.

برای تشخیص این نوسان از سنسورهای خازنی یا پیزوالکتریک استفاده می شود که بعد از تشخیص هر نوسان فشاری ، سیگنال خروجی ارسال مینماید که فرکانس ان با فرکانس تشکیل گردابه یکسان است و با استفاده از این سیگنال خروجی ، دبی سیال حساب‌کردن می شود.

فلومتر حرارتی

فلومتر حرارتی که دبی جرمی را حساب‌کردن می کند بیشتر برای پایش و کنترل مصرف گازهایی ماننده هوای فشرده ، دی اکسید کربن ، گاز طبیعی و نشتی مورد استفادهد قرار می یگرد.

دامه مصرف این دبی سنج ، گسترده و تمرکزفکر معقولی دارد ولی کاربرد آن با محدودیت همراه است از جمله وجود رطوبتدر گارهای اشباع شده که سبب ایجاد مخلوط دوفازی شده و سبب بروز خطا در اندازه گیری و خوردگی سنسور دما می شود.

مبنای کار این فلومتر، انتقال حرارت از سیالی است که از داخل لوله ها مردودشدن میکند که با استفاده از روش سیم داغ اندازه گیری می شود.

2 سنسور دما در این فلومتر قرار دارد که یکی دمای سیال را به عنوان دمای مرجع ثبت می کند و دیگری گرم شده و اختلاف دمای ثابتی با سنسور اول دارد.

هنگام مردودشدن سیال از داخل لوله اندازه گیری ، سنسور دوم مقداری از حرارتش را از دست داده و خنک می شود ، دراین حالت جریان الکتریکی مورد نیاز برای حفظ اختلاف دمای 2 سنسور ، معیاری دقیق از دبی جرمی را نشان میدهد.

این فلومتر زمانه تصویر ها العمل کوتاهی دارد و دقتش در دامنه های اندازه گیری کم ، کاهش پیدا نمی کند.

منبع: خوی وب و بیتوته