فلومتر

فلومتر (جریان سنج flow meter) چیست و انواع فلومتر کدامند؟

دبی سنج یا فلو متر (flow meter) ابزاری است که برای اندازه گیری حجم مواد عبوری نسبت به زمان به کار میرود. در صنایعی مانند پتروشیمی ، نفت و... میبایست مقدار دقیق جریان  عبوری سیال (مثل گاز و نفت) را بدانیم. در اکثر فرآیندهای صنعتی  دانستن میزان کل فلو که بیانگر جرم ماده است حائز اهمیت میباشد. در  مواردی مانند تبادلات نفتی و کنتور گاز خانگی به علت مسائل مالی زیاد در فروش و خرید حجم مشخصی از مواد اهمیت خاصی دارد.

برای اندازه گیری فلو (جریان) روشهای مختلفی استفاده میشود که متداول ترین آنها در زیر آورده شده اند:

اندازه گیری جریان به پیتوت

اندازه گیری جریان با روش اوریفیس پلیت Orifice Plate

اندازه گیری جریان با روش روتامتری (variable area)

اندازه گیری جریان با روش توربینی Turbine

اندازه گیری جریان با روش  آلتراسونیک با پدیده دوپلر Ultrasonic: Doppler

اندازه گیری جریان با روش آلتراسونیک با روش زمان انتقال و .... Ultrasonic: Transit Time, Time of Travel, Time of Flight

اندازه گیری جریان به  روش ونتوری Orifice Plate

اندازه گیری جریان به روش گرمایی Thermal

اندازه گیری جریان به  روش کوریالیس Coriolis

اندازه گیری جریان به روش  مغناطیسی Magnetic

اندازه گیری جریان به  روش روتامتر) Variable Area (Rotameter

اندازه گیری جریان با روش جابجائی مثبت Positive Displacement

اندازه گیری جریان با روش ورتکس Vortex Shedder

اندازه گیری جریان به روش فلومتر مخصوص کانالهای باز Weir and Flume Open channel

Pitot Tube

فلومتر توربینی یا Turbin Flowmeter چیست؟

فلومترهای توربینی کاربری آسانی دارند و شامل یک توربین با پره های مشخص  هستند که در کنار یک سنسور ، با هر چرخش توربین بخاطر عبور جریان تعدادی پالس ایجاد میکنند مانند پراکسیمتی سوئیچ که رنج فلومتر با کالیبره کردن دستگاه  طبق مقدار جریان و تعداد پالس ایجاد شده  بدست می آید.

 مس فلومتر یا فلومتر جرمی چیست؟ Mass Flow meter 

یک روش اندازه گیری جریان بر اساس وزن  است برای همین به آن فلومترهای جرمی یا مس فلومتر میگویند.  برای اندازه گرفتن جرم سیال عبوری  در روشهای قبلی  به اندازه گیری دانسیته مواد نیاز  بود که  محاسبه جرم خطای زیادی داشت. امروزه این اندازه گیری با فلومترهای جرمی با تکنولوژیهای کوریالیس و ترمال مس با دقت  زیادی انجام می شود. در این  گونه فلومترها، فلوی  مایع یا گاز  بطور جداگانه از فشار قابل اندازه گیری  میباشد و از خطاهای اندازه گیری فلوی سیالات گازی ناشی از تغییرات دما و فشار جلوگیری میکند.

فلوسوئیچ Flowswitch چیست؟

فلو سوئیچها جهت حس کردن فلوی سیال (مایع و گاز) به کار میروند و در  نقطه تنظیم مورد نظر ، خروجی سوئیچ یا ON/OFF میدهند و  کنترل فلوی خط را ممکن میکنند. در  رایج ترین فلو سوئیچها از یک تیغه فلزی که به  متصل یک اهرم  است استفاده میکنند. با توجه به نقطه تنظیم طول این تیغه را برش می دهند (تریم میکنند).  وقتی که جریان تنظیم شد، اهرم به یک طرف تمایل  پیدا میکند و  باعث تحریک سوئیچ  میشود.

 
پیتوت تیوب Pitot Tube

روش پیتوت تیوب  برای اندازه گیری جریان سیالات گازی خصوصا هوا در رنج کم به کار برده میشود. در اثر این ویژگی  در صورت ایجاد جریان هوا در یک  طرف لوله ، فشار خود  لوله بیشتر از فشار آن نقطه می شود . این روش پیتوت نام دارد.

 فلومتر جابجایی مثبت(Positive displacement flowmeter) چیست؟ 

 برای اندازه گیری دقیق پیمانه ای سیالات خصوصاً مایعات وسیکوز از  فلومترهای جابجائی مثبت استفاده میشود و  انواع مختلفی دارد.

مدل دیسک گردنده به صورت محوری Nutating disk

فلومتر ون (Rotatory Van)

فلومتر دنده ای یا Gear

فلومتر دنده ای حلزونی Helical gear flowmeter (برای مواد با ویسکوزیته بالا استفاده میشود )

فلومتر دنده ای بیضوی Ovale gear flowmeter

فلومتر دیافراگمی یا بلوز دار که ( برای گازهای شهری استفاده میگردد )

مدل پیستونی

فلومترهای الکترومغناطیسی Electromagnetic Flowmeter

طبق قانون القای الکترومغناطیسی فارادی و اندازه گیری تغییرات شار مغناطیسی  بواسطه ی سرعت سیال جاری فلومترهای الکترومغناطیسی میتوانند مقدار فلو را با دقت قابل قبولی اندازه گیری کنند. در سیال عبوری  با ایجاد شار مغناطیسی از فلومتر و اندازه گیری آن میتوان فلومتر الکترومغناطیسی را بدست آورد.

 آب یا سیال عبوری به  علت مکانیزم فلومتر مغناطیسی باید خواص الکتریکی و رسانائی  را تا حدی داشته باشد . در غیر این صورت اندازه گیری  دچار اخلال  میشود و میبایست از فلومترهائی با مکانیزمهای مختلف مثل فلومتر توربینی یا فلومتر ورتکس استفاده  کرد. مثلا  برای اندازه گیری فلوی آب دمینرال یا مقطر نمیتوان  فلومتر مغناطیسی را به کار برد.
فلومترهای الکترومغناطیسی حداکثر تا دمای  800 درجه کار میکنند .در کاربردهای گوناگون با توجه به لاینر داخل فلومتر ،لاینر از جنس تفلون یا هارد رابر و ... ایجاد میشود.
در زیر تصویری از فلومتر الکترومغناطیسی  آمده است.

 فلومترهای آلتراسونیک Ultrasonic Flowmeter چیست؟

روشهای آلتراسونیک جز جدا ناپذیر  اکثر تجهیزات اندازه گیری  بخصوص نمونه های غیر تماسی  میباشد. در فلومترهای آلتراسونیک بر اساس خواص دوپلر فرکانسی از یه منبع تولید میشود و از سوی دیگر یک گیرنده این فرکانس را  هر لحظه کنترل میکند. اگر فلوی سیال  تغییر کند، به خاطر سرعت سیال ،فرکانس رفت و برگشت تغییر محسوسی دارد. کالیبره  کردن و اندازه گیری  تغییرات بر اساس جریان  ، اندازه گیری فلو به روش آلتراسونیک را  ممکن میکند. عملا اندازه گیری فلو به روش آلتراسونیک سختی های خود را دارد  اما روش اندازه گیری بیشتر فلومترهای اولتراسونیک مکانیزم دوپلر است.

 
فلومترهای کانال باز Open channel Flowmeter 

برای اندازه گیری حجم سیال عبوری مایع در یک کانال از فلومترهای کانال باز استفاده میشود. در این روش برای اندازه گیری جریان، از قبل هدایت آب در مقاطع ،مشخص میشود و اندازه گیری فاضلاب عبوری  یا تغییرات سطح آب  و کالیبره آن بر  اساس جریان است

    فلومترهای اورفیس پلیت Orifice Plate flowmeter چیست؟

از روشهای قدیمی اندازه گیری جریان  میتوان به فلومتر های اورفیس پلیت اشاره کرد که  کارایی بالا ،طراحی ساده و قابلیت اطمینان و تکرارپذیری قابل قبولی دارند. به صفحه مسطحی که در آن یک سوراخ، بسته به محاسبات مربوط به طراحی اورفیس ایجاد شده اورفیس می گویند اساس کار بدین گونه است که  در مسیر جریان، ایجاد مانع  افت فشار در خط  و  اختلاف فشار در دو طرف،  اورفیس ایجاد میکند. با اندازه گرفتن این اختلاف فشار توسط ترانسمیتر اختلاف فشار یا گیج اختلاف فشار و به کمک فرمولهایی که در سیالات به کار میبرند  میتوان بر حسب فلو  به کالیبره ی این مقدار پرداخت.

 روتامتر Rotameter چیست؟ 

به عنوان نمایش دهنده فلوی لحظه ای یا فلو ایندیکیتور  روتامتر جزء تکنیک سطح متغیر یا variable area  در اندازه گیری  جریان است. نمونه رایج روتامتر  از یک استوانه شیشه ای تشکیل شده که بر اساس فلوی ماده مورد نظر نسبت به زمان کالیبره شده و یک قطعه مخروط شکل فلزی که با افزایش فلو در شیشه به سمت بالا حرکت می کند.
 این روتامترها در کپسولهای اکسیژن در بیمارستانها دیده می شود.

فلومترهای مناسب برای هر محیط  به شرح زیر میباشد.

ویسکوز (چسبناک)    Variable area, Differential pressure, vane meter, Mag meter, Positive displacement, Coriolis meter

آب تمیز    Thermal meter, Variable area, Turbine, Vortex Shedder, Differential pressure, Target meter, vane meter, Paddlewheel, Mag meter, Positive displacement, Sonic

هوای فشرده    Thermal meter, Variable area

روغن روانساز    Vane flowmeter

روغن تمیز    Vane meter, Variable area , Positive displacement, Coriolis meter

سیال برودتی    Differential pressure, Target meter, Coriolis meter

مواد ساینده     Coriolis meter , Mag meter, Sonic

فیبر    Mag meter

آب سرد    Vortex Shedder, Vane meter

گاز صنعتی    Laminar flow element

بخار فوق گرم    Vortex Shedder, Differential pressure

سیال خورنده    Vortex Shedder, Vane meter, Variable area, Paddlewheel, Mag meter, Sonic

آب کثیف    Coriolis meter , Mag meter, Sonic

گاز تمیز    Laminar flow element, Thermal meter, Variable area, Turbine, Vortex Shedder, Differential pressure, Target meter, Coriolis meter

گاز کثیف    Vortex Shedder, Differential pressure, Target meter, Coriolis meter

بخار اشباع    Vortex Shedder, Differential pressure