در بخش اول صفر تا صد فلومترها به معرفی فلومتر و نحوه عملکرد آن پرداختیم  و در بخش دوم صفر تا صد فلومترها تکنیک های مختلفی را برای اندازه گیری جریان معرفی کردیم و در ادامه  به بررسی انواع فلومتر خواهیم پرداخت. با ما همراه باشید.

شرکت اندرس هاوزر دو نوع فلومتر کوریولیس و فلومتر دمایی را برای اندازه‌گیری فلو به ‌صورت جرمی و فلومتر الکترو مغناطیسی، فلومتر آلتراسونیک  ، فلومتر ورتکس) و فلومتر اختلاف فشار را برای اندازه‌گیری فلو به صورت حجمی ارائه داده است.

انواع فلومتر

 

فلومتر اولتراسونیک

استفاده از امواج اولتراسونیک، اندازه‌گیری دبی حجمی طیف وسیعی از گازها و مایعات را امکان‌پذیر می‌سازد. در این فلومترها مواردی مانند هدایت الکتریکی، فشار، دما و ویسکوزیته اهمیت ندارند و دقت اندازه‌گیری هم کمتر است.

در هر دو نوع این تجهیز، از دو سنسور استفاده می‌شود که در کنار یکدیگر نصب شده‌اند. هر دو سنسور می‌توانند به صورت متناوب به عنوان فرستنده و گیرنده عمل کنند. مدت زمانی که طول می‌کشد موج اولتراسونیک از فرستنده به گیرنده برسد، معیاری از دبی سیال داخل لوله است. به همین دلیل، این فلومتر محدود به قطر منحصر به فردی از لوله نیست و می‌توان از آن در اندازه‌های مختلف استفاده کرد و همین موضوع موجب می‌شود نیاز به تعمیرات به حداقل برسد.

در فلومتر التراسونیک که در حوزه وسیعی  از گازها و مایعات کاربرد دارند با توجه به خواص دوپلر که در فیزیک با آن آشنا هستید فرکانسی از یه منبع تولید شده و از طرف دیگر یک گیرنده این فرکانس را لحظه به لحظه چک میکند . در صورتی که فلوی سیال دچار تغییر میشود این فرکانس رفت و برگشت تغییر به خاطر سرعت سیال تغییر محسوسی خواهد داشت . اندازه گیری و کالیبره این تغییرات بر حسب فلو به شما امکان اندازه گیری فلو به روش آلتراسونیک را خواهد داد . در عمل تکنیک اندازه گیری فلو به روش التراسونیک پیچیدگی های خود را خواهد داشت ولی اساس اندازه گیری اکثر فلومترهای اولتراسونیک مکانیزم دوپلر میباشد . در انتخاب فلومتر التراسونیک موارد زیر را در نظر داشته باشید:

  •  فشار خط
  •   نحوه نصب
  •   چگالی یا ویسکوزیته سیال
  •  پرتابل یا ثابت بودن دستگاه
  •  وجود ذرات ناخالص در دستگاه
  •  رنج اندازه گیری فلو

فلومتر التراسونیک در دو مدل پرتابل نصب روی بدنه لوله (clamp-on sensors) و مستقیم (inline  sensors)  عرضه می‌شوند. در این روش از دو سنسور در دو طرف لوله استفاده می‌کنند. هر سنسور می‌تواند به طور همزمان موج صوتی را ارسال و دریافت کند و ضمناً به‌صورت همزمان زمان رسیدن موج اندازه‌گیری می‌شود. به‌محض اینکه سیال شروع به حرکت می‌کند سیگنالی که در جهت سیال ارسال می‌شود با سرعت بیشتر (زمان کمتر) و سیالی که در خلاف جهت سیال ارسال می‌شود با سرعت کمتر (زمان بیشتر) حرکت کرده و دریافت می‌شود. اختلاف‌زمان رسیدن سیگنال‌ها به‌طور مستقیم با نرخ فلو متناسب است.

برخی از مزایای فلومتر آلتراسونیک:

  • مستقل از فشار، چگالی، درجه حرارت، هدایت و ویسکوزیته (برای مایعات همگن)
  • بدون ایجاد مانع در مسیر سیال و بدون ایجاد افت فشار
  • بدون قطعات متحرک و نیاز به حداقل زمان نگهداری و تعمیر
  • عمر طولانی، بدون هیچ سایش و خوردگی توسط مایع

فلومتر اختلاف فشار

اندازه‌گیری دبی سیال با استفاده از محاسبه افت فشار ایجاد شده در مقطع لوله، از پرکاربردترین روش‌های صنعتی به حساب می‌آید. مبنای کار این تجهیز محاسبه فشار است. در نتیجه برای اندازه‌گیری دبی از ترانسمیترهای فشار استفاده می‌شود. از این نوع فلومتر می‌توان برای اندازه‌گیری دبی طیف گسترده‌ای از مایعات، گازها و بخار استفاده کرد. همچنین توجه به این نکته ضروری است که در اعداد رینولدز کوچک و هنگامی که افت فشار بسیار ناچیز باشد، این تجهیزات دقت مناسبی نخواهند داشت. در حال حاضر این نوع فلومتر، در حدود یک‌پنجم از بازار جهانی را به خود اختصاص داده است.

هنگامی که یک عامل محدودکننده در مسیر سیال قرار بگیرد، افت فشار اتفاق می‌افتد و با بیشتر شدن دبی، میزان افت فشار نیز افزایش می‌یابد. با توجه به شرایط فرآیند، می‌توان از صفحه اوریفیس یا لوله ونتوری به عنوان عامل محدودکننده استفاده کرد.

فلومتر الکترومغناطیسی  

فلومتر الکترومغناطیسی به کمک اندازه گیری تغییرات شار مغناطیسی در اثر سرعت سیال جاری می توانند مقدار جریان را با دقت قابل قبولی اندازه گیری کنند .به دلیل مکانیزم فلومتر مغناطیسی بایستی آب یا سیال عبوری خواص الکتریکی و رسانائی تا اندازه ای داشته باشد و در غیر این صورت اندازه گیری با اخلال مواجه می شود و بایستی از فلومترهائی با مکانیزم های متفاوت نظیر فلومتر ورتکس یا فلومتر توربینی استفاده نمود برای مثال از فلومتر مغناطیسی برای اندازه گیری فلوی آب دمینرال یا مقطر نمی توان استفاده نمود .

فلومترهای الکترومغناطیسی معمولا در دماهای حداکثر 80 درجه کار میکنند و با توجه به لاینر داخل فلومتر در کاربردهای مختلف لاینر از جنس تفلون یا هارد رابر و …می باشد .این نوع فلومتر برای مایعات دارای خاصیت هدایت الکتریکی مناسب است. به عنوان نمونه می‌توان به مایعاتی مانند آب (آشامیدنی و فاضلاب)، اسیدها، مواد قلیایی و دوغاب اشاره کرد. بیشترین کاربرد این نوع فلومتر در بخش‌های مدیریت آب و صنایع غذایی است. همچنین در صنایع معدنی که نیاز به اندازه‌گیری دبی دوغاب خورنده و مخلوط شن و آب وجود دارد، تنها گزینه در دسترس، فلومتر الکترومغناطیسی است. اين تجهيزات قابل نصب در تمام صنايع و در لوله‌هاي از 2 ميلي‌متر تا 2.4 متر است.

فلومتر مغناطیسی

برخی از مزايای  فلومتر مغناطيسی :
  • مستقل از فشار، چگالي، دما و ويسکوزيته است
  • برای اندازه‌گيری فلو مايعات با ذرات معلق جامد مثل دوغاب سنگ يا خمير سلولوز مناسب می ‌باشد
  • براي رنج وسيعي از سايزهای مختلف لوله از 2 تاmm  2400
  • مانعی برای عبور سيال ايجاد نمي‌کند
  • قطعات متحرک ندارد
  • حداقل هزينه برای تعمير و نگهداری
  • افت فشار ايجاد نمی‌کند
  • درجه بالايی از پايداری تکرارپذيری درازمدت

از فلومترهاي مغناطيسي براي اندازه‌گيري مايعات با رسانايي الکتريکي ( >5 μS/cm)  با يا بدون مواد جامد معلق کاربرد دارد به عنوان مثال آب و فاضلاب، لجن، مايع، رب‌ها و سس‌ها، اسيدها، قليايي‌ها، آب‌ميوه يا پالپ ميوه .

فلومتر کوریولیس :

فلومتر کوریولیس قادر است دبی تقریباً تمام سیالات را، از نفت خام و پاک‌کننده‌های شیمیایی گرفته تا روغن‌های گیاهی و سس کچاپ، اندازه‌گیری کند. قابلیت اندازه‌گیری همزمان چگالی و دبی جرمی، اتفاق مثبتی را در کنترل فرآیندهای صنعتی ایجاد نموده است.

هر فلومتر کوریولیس ، دارای دو لوله اندازه‌گیری است که توسط یک تحریک‌کننده، به نوسان درمی‌آیند. با عبور جریان از داخل لوله اندازه‌گیری، به دلیل وجود اینرسی، حرکت پیچشی هم به نوسان اولیه اضافه می‌شود. دو سنسور به کار رفته در این سیستم، تغییر نوسان را به عنوان اختلاف فاز ثبت می‌کنند. این اختلاف فاز، نسبت مستقیمی با دبی جرمی سیال دارد. علاوه بر آن، با استفاده از فرکانسی که لوله اندازه‌گیری نوسان می‌کند، می‌توان چگالی سیال را به دست آورد. یکی از تفاوت‌های اصلی این مدل با مدل‌های پیشین، اندازه‌گیری مستقیم دبی جرمی است که فلومتر کوریولیس را در کاربردهایی با چگالی و دمای متغیر، منحصر به فرد می‌سازد.

فلومتر کوریولیس با اندازه گیری نیروی ناشی از شتاب و ناشی از جرم در حال حرکت (به سمت و یا به دور ازیک مرکز چرخش است) می تواند مقدار جریان جرمی سیالات مختلف را اندازه گیری نماید.  در حقیقت فلومتر کوریالیس با اندازه گیری این پیچ و تاپ که رابطه مستقیمی با فلوی جرمی دارد میتواند مقدار فلوی جرمی را با کمی پردازش و خطی کردن مقادیر با دقت بالا به دست آورد.قابلیت اندازه گیری چند متغیر و دقت بالا تنها دو ویژگی از مزیت های زیاد فلومترهای کوریولیس می باشند که باعث استفاده آنها برای اندازه گیری فلو مایعات و گازها می شوند .

بر اساس اندازه گیری فلومتر کوریولیس  اگر یک نوسان عمود بر مسیر حرکت یک توده جرم ایجاد شود نیروی کوریولیس بوجود می آید که متناسب با جرم توده می باشد. فلومتر جرمی کوریولیس یک تیوب دارای نوسان دارد تا این نیرو را دقیقا محاسبه نماید. نیروی کوریولیس وقتی ایجاد می شود که فلو (جرم) در تیوب قابل نوسان جریان پیدا کند. سنسور موجود در وروردی و خروجی تغییر فاز در تیوب در حال نوسان را ثبت می کند. پروسسور این اطلاعات را آنالیز کرده و با استفاده از آنها فلوی جرمی را محاسبه می کند. این فلومتر با استفاده از فرکانس نوسان لوله علاوه بر فلو جرمی، چگالی سیال را نیز محاسبه می کند. دمای سیال داخل تیوب اندازه گیری  برای جبران تاثیرات حرارتی محاسبه می شود. دمای اندازه گیری شده مریوط به سیال بوده و به عنوان یک سیگنال خروجی در دسترس می باشد.

برخی از مزایای فلومتر جرمی کوریولیس :

• قابلیت اندازه گیری فلو هم برای مایعات و هم گازها
• اندازه گیری همزمان و مستقیم فلوی جرمی، چگالی، دما و ویسکوزیته
• دقت اندازه گیری بسیار بالا به طور معمول: 0.1٪ ± و در صورت تمایل: 0.05٪ ±
• اندازه گیری مستقل از خواص فیزیکی سیال و مشخصات فلو
• بدون نیاز به لوله مستقیم زیاد در ورودی و خروجی

اندازه گیری همزمان فلوی جرمی چگالی، دما و حتی ویسکوزیته دریچه جدیدی را به منظور کنترل فرایند تضمین کیفیت و حتی ایمنی کارخانه فراهم می کند. علاوه بر این مقادیر متغیرهای دیگر با استفاده از متغیرهای اولیه محاسبه می شود مانند:

• فلو حجمی
• مواد جامد در سیال
• غلظت سیالات چند فازی
• مقادیر چگالی ویژه مانند چگالی مرجع
• ویسکوزیته

اصل اندازه گیری کوریولیس در طیف گسترده ای از صنایع مانند: مانند علوم زیستی، مواد شیمیایی، پتروشیمی، نفت و گاز، مواد غذایی و درکاربردهای فروش استفاده می شود.تقریبا فلوی همه سیالات از جمله حلال ها، سوخت، نفت خام، روغن های گیاهی، چربی های حیوانی، لاتکس، روغن سیلیکون، الکل،  آب میوه، خمیر دندان، سرکه، سس گوجه فرنگی، سس مایونز، گازها و یا گاز مایع را می توان با این فلومتر اندازه گیری کرد.

فلومتر ورتکس :

مبنای عملکرد این فلومترها، فرضیه‌ایست طبق این فرضیه، هنگامی که مانعی سر راه جریان قرار گیرد، به صورت متناوب، گردابه‌هایی تشکیل می‌شوند. فرکانس تشکیل این گردابه‌ها، ارتباط مستقیمی با اندازه و شکل آن مانع دارد. این تجهیز در در صنایع شیمیائی و پتروشیمی برای مثال در قسمت تولید برق … در سیالاتی نظیر بخار اشباع ، بخار بسیارداغ ، هوای فشرده ، نیتروژن ، گازهای دو فازی ، گاز دودکش ، دی اکسید کربن ، آب دمینرال ، حلالها ، روغن انتقال حرارت ، آب تغذیه بویلر و ….می توان از این فلومتر سود جست.

درون فلومتر ورتکس، مانعی در مرکز لوله قرار داده شده است. به محض اینکه سرعت سیال از یک مقدار حداقل بیشتر شود، گردابه‌ها در پایین‌دست مانع تشکیل می‌شوند. پس از جدا شدن گردابه‌ها، فشار روی سطح مانع، بین مقادیر مثبت و منفی نوسان می‌کند. برای تشخیص این نوسان، از سنسورهای خازنی یا پیزوالکتریک استفاده می‌شود. این سنسورها بعد از تشخیص هر نوسانی که در فشار رخ دهد، یک سیگنال خروجی ارسال می‌کنند که فرکانس این سیگنال با فرکانس تشکیل گردابه یکسان است. با استفاده از این سیگنال خروجی، دبی سیال قابل محاسبه خواهد بود.

اندازه گیری فلو در فلومتر ورتکس به صورت حجمی بوده که البته برای اندازه گیری به صورت جرمی در مواردی مانند بخار بایستی با استفاده ترانسمیتر فشار جداگانه و همچنین سنسور دما و اتصال آنها به فلو کامپیوتر به محاسبه جرم عبوری یا مقدار انرژی جابجا شده پرداخت .

برخی از مزایای فلومترهای جریان گردابی :
  • این تجهیزابزار دقیقمناسب برای اندازه‌گیری مایعات، گازها و بخار می باشد
  • قابلیت اندازه‌گیری سیالات با رنج وسیعی از فشار، دما، غلظت و ویسکوزیته
  • پایداری بلندمدت بدون تغییر صفر اندازه‌گیری و بدون نیاز به کالیبراسیون
  • بدون قطعات متحرک
  • افت فشار کم
  • نصب و راه‌اندازی آسان
  • قابلیت اندازه‌گیری رنج زیادی از فلو از 10:1 تا 30:1 برای گازها و 40:1 برای مایعات
  • رنج دمایی بالا 200- تا 450 درجه سانتی‌گراد

هنگامی‌که فلوی جرمی گازها اندازه‌گیری می‌شود فشار خارجی با دقت زیاد توسط پروتکل‌های هارت (HART)، پروفیباس (PROFIBUS) و فاندیشن فیلدباس (FOUNDATION) خوانده شود.

فلومتر توربینی :

فلومترهای توربینی مکانیزم ساده ای دارند و از یک توربین با پره های مشخص تشکیل شده که در کنار یک سنسور برای مثال پراکسیمتی سوئیچ با هر گردش توربین در اثر عبور جریان و فلو تعدادی پالس تولید می کنند که با کالیبرۀ دستگاه بر اساس مقدار فلو و تعداد پالس ایجاد شده رنج فلومتر بدست می آید . برای انتخاب چنین فلومتری موارد زیر را در نظر داشته باشید.

  • رنج فلو
  • نحوه اتصال
  • نوع کانکشن
  • شرایط دمایی سیال

فلومتر دمایی

از فلومترهای دمایی برای اندازه‌گیری فلوی جرمی گازها به‌طور مستقیم  با فشار کم و سرعت پایین استفاده می‌شود. اندازه‌گیری فلو در روش دمایی بر این اساس است که در هنگام جریان یافتن گاز حرارت از جسم گرم منتقل می‌شود. یک فلومتر دمایی برای اندازه‌گیری فلو دارای دو سنسور اندازه‌گیری دمای PT100  می‌باشد. یکی از سنسورها به‌عنوان اندازه‌گیر دمای مرجع می‌باشد. سنسور دیگر گرم شده و در هنگامی‌که فلو جریان ندارد یک اختلاف دمای ثابت و مشخص با سنسور اول دارد.به‌ محض اینکه سیال جریان می‌یابد سنسوری که گرم شده بود شروع به خنک شدن می‌کند هرچه سیال سریع‌تر حرکت می‌کند سریع‌تر خنک می‌شود . انرژی الکتریکی موردنیاز برای گرم کردن سنسور دوم به‌منظور ثابت نگه‌داشتن اختلاف دما متناسب با فلوی جرمی می‌باشد.

برخی از مزایای فلومتر دمایی :
  • اندازه‌گیری مستقیم فلوی جرمی و دمای سیال
  • بدون نیاز به جبران دما و فشار
  • قابلیت اندازه‌گیری رنج وسیع ( 100:1)
  • واکنش سریع به جریان کم سیال
  • افت فشار ناچیز
  • بدون نیاز به تعمیر و نگهداری ، بدون قطعات متحرک

فلومترهای دمایی به‌طور گسترده در صنایع برای اندازه‌گیری فلوی حجمی به‌ کار برده شده است ازجمله :

  • هوای فشرده (مصرف، توزیع)
  • دی‌اکسید کربن (برای تخمیر و خنک‌کننده)
  • آرگون (در تولید فولاد)
  • نیتروژن و اکسیژن (تولید)
  • گاز طبیعی (برای کنترل سوخت کوره و بویلر)
  • تهویه و گازهای گلخانه ای

هنگامی‌که در گازها اندازه‌گیری جریان در رنج وسیع و افت فشار کم‌اهمیت داشته باشد فلومترهای دمایی بهترین پیشنهاد به‌جای روش‌های سنتی برای کنترل فرایند ، مانیتورینگ و فروش، تشخیص نشتی و مانیتور شبکه‌های توزیع می‌باشد. با استفاده فلومتر گرمایی داخل شونده می‌توان فلوی لوله‌های بزرگ و داکت های مستطیل شکل هوا را اندازه‌گیری کرد.

صفر تا صد فلومتر -بخش دوم

صفر تا صد فلومتر -بخش اول

 

× در واتساپ در ارتباط باشید