فلومتر چیست

فلومتر یا دبی سنج (flow meter) وسیله ایست که حجم مواد عبوری را نسبت به زمان اندازه گیری می کند. در بیشتر صنایع از جمله صنایع نفت و پتروشیمی و... دانستن مقدار دقیق فلو یا جریان عبوری سیالی مانند گاز و یا نفت مهم می باشد. توجه به این نکته که میزان کل فلو که معرف جرم ماده مصرفی است در بسیاری موارد نظیر پروسه های صنعتی کاربرد دارد. همچنین اندازه گیری دقیق فلو به دلیل ملاحظات مالی در فروش و خرید حجم مشخصی از ماده و کالا مانند کنتور گاز خانگی و تبادلات نفتی و ...اهمیت ویژه ای دارد.

تکنیکنهای مختلفی برای اندازه گیری فلو به کار میرود که میتوان به متداولترین آنها در زیر اشاره کرد.

اندازه گیری جریان به روش جابجائی مثبت Positive Displacement

اندازه گیری جریان به روش اوریفیس پلیت Orifice Plate

اندازه گیری جریان به روش توربینی Turbine

اندازه گیری جریان به روتامتری (variable area)

اندازه گیری جریان به آلتراسونیک با پدیده دوپلر Ultrasonic: Doppler

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

اندازه گیری جریان به ونتوری Orifice Plate

اندازه گیری جریان به مغناطیسی Magnetic

اندازه گیری جریان به ورتکس Vortex Shedder

اندازه گیری جریان به روتامتر) Variable Area (Rotameter

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

اندازه گیری جریان به کوریالیس Coriolis

اندازه گیری جریان به گرمائی Thermal

اندازه گیری جریان به پیتوت

Pitot Tube

 فلومتر توربینی یا Turbine Flowmeter چیست؟

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 میکنند که با کالیبرۀ دستگاه بر اساس مقدار فلو و تعداد پالس ایجاد شده رنج فلومتر بدست می آید.

در تعریفی کلی تر میتوان گفت که فلومتر توربینی کارایی و نگهداری ساده ای دارند و در سراسر جهان به عنوان روشی مطمئن و مقرون به صرفه برای دستیابی به اندازه گیری دقیق جریان استفاده می شوند. فلو متر توربینی برای حداکثر رساندن در کل و به حداقل رساندن افت فشار ، حفظ سرعت بالای جریان در یک بازه جریان گسترده و ارائه خروجی پالس متناسب با سرعت جریان طراحی شده اند. توربین ها همچنین با ارائه وضوح پالس با فرکانس بالا ، میزان عدم اطمینان از اندازه گیری را به حداقل می رسانند تا نرخ جریان ذقیق تر را به کاربر نمایش دهد.

 فلومترهای جرمی یا مس فلومتر Mass Flowmeter چیست؟

یکی دیگر از روشهای اندازه گیری فلو بر حسب وزن میباشد که به فلومترهای جرمی یا مس فلومتر مشهورند. در روشهای متداول قبل برای اندازه گیری جرم سیال عبوری نیاز به اندازه گیری دانسته مواد داشت که عملا محاسبه جرم با خطای بسیار همراه می گردید. در حال حاضر انواع فلومتر جرمی با تکنولوژیهای کوریالیس و ترمال مس این اندازه گیری را با دقت بالا انجام می دهند. در این فلومترها، فلوی سیال مستقل از فشار قابل اندازه گیری است و شما را از خطاهای اندازه گیری فلوی سیالات گازی ناشی از تغییرات دما و فشار مصون نگه می دارد.

فلومتر جرمی چگونه کار می کند؟

فلومتر های جرمی با وارد کردن مقدار مشخصی از گرما به داخل جریان و اندازه گیری تغییر دمای مرتبط یا با نگه داشتن کاوشگر در دمای ثابت و اندازه گیری انرژی مورد نیاز برای انجام این کار ، کار می کنند.

 
فلو سوئیچ Flowswitch چیست؟

فلو سوئیچ ها به سادگی با مکانیزمهای مختلفی که برای حس کردن فلوی سیال دارند در ست پوینت یا نقطه تنظیم مورد نظر خروجی سوئیچ یا ON/OFF میدهند و به شما امکان کنترل فلوی خط را می دهند. معمولا ساده ترین روشها، پر کاربردترین آنها می باشند و در فلو سوئیچ های بسیار رایج از یک تیغه فلزی که به یک اهرم متصل است استفاده کرده با توجه به ست پویت طول این تیغه را برش می دهند یا اصطلاحاً تریم می کنند. زمانی که فلو به مقدار مورد تنظیم شما رسید اهرم به یک طرف متمایل شده و سوئچ را تحریک می کنند. در نمونه های پیشرفته تر این سوئیچ به صورت غیر تماسی برای مثال به کمک خاصیت مغناطیسی انتهای اهرم که باعث تحریک رید رله خروجی میشود استفاده می کنند.

 
پیتوت تیوب Pitot Tube چیست؟

در اندازه گیری فلو سیالات گازی خصوصا هوا در رنج کم معمولا از روش پیتوت تیوب استفاده می گردد. این خاصیت که در صورت ایجاد جریان هوا در یک سر لوله فشار آن نقطه از فشار خود لوله کمتر میشود مکانیزم اندازه گیری روش پیتوت مبیاشد.

  فلومترهای جابجائی مثبت Positive displacement flowmeter

فلومترهای جابجائی مثبت برای اندازه گیری دقیق پیمانه ای سیالات خصوصاً مایعات وسیکوز مورد استفاده قرار میگرید و خود به انواع مختلفی تقسیم میگردند.

مدل پیستونی

فلومتر دنده ای یا Gear 

فلومتر دنده ای بیضوی Ovale gear flowmeter

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

مدل دیسک گردنده به صورت محوری Nutating disk

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

فلومتر ون (Rotatory Van)

فلومتر ورتکس Vortex Flowmeter چیست؟

فلومتر ورتکس بر مبنای پدیده ای در دینامیک سیالات که توسط دانشمندی به نام Theodore von Kármán کشف گردیده است کار می کند. در عمل فلومتر ورتکس با مکانیزمی بر اساس اندازه گیری نوسانات ایجاد شده در پشت یک مانع در سیال کار می کند. فلومتر ورتکس در بسیاری از صنایع برای اندازه گیری مایعات و گازها و بخار مورد استفاده قرار میگیرد. در صنایع شیمیائی و پتروشیمی برای مثال در قسمت تولید برق ... در سیالاتی نظیر بخار اشباغ، بخار بسیار داغ، هوای فشرده، نیتروژن، گازهای دو فازی، گاز دودکش، دی اکسید کربن، آب دمینرال، حلالها، روغن انتقال حرارت، آب تغذیه بویلر و .... میتوان از این فلومتر استفاده کرد.

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. در تصاویر زیر شکل کلی این فلومترهای آمده است.

فلومترهای الکترومغناطیسی Electromagnetic Flowmeter چیست؟

فلومترهای الکترومغناطیسی با استفاده از قانون القای الکترومغناطیسی فارادی و اندازه گیری تغییرات شار مغناطیسی در اثر سرعت سیال جاری میتوانند مقدار فلو را با دقت قابل قبولی اندازه گیری کنند. در حقیقت با ایجاد شار مغناطیسی در سیال عبوری از فلومتر و اندازه گیری آن میتوان به یک فلومتر الکترومغناطیسی دست پیدا کرد.
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 میشود 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 نمیتوان استفاده نمود.
فلومترهای الکترومغناطیسی معمولا در دماهای حداکثر 80 درجه کار می کنند و با توجه به لاینر داخل فلومتر در کاربردهای مختلف لاینر از جنس تفلون یا هارد رابر و ... ساخته می گردد.
در زیر به صورت ساده از مکانیزم اندازه گیری این فلومتر الکترومغناطیسی تصویری به نمایش در آمده است.

  فلومترهای آلتراسونیک Ultrasonic Flowmeter چیست؟

امروزه روشهای آلتراسونیک جزء لاینفک بیشتر تجهیزات اندازه گیری ابزار دقیق مخصوصا نمونه های غیر تماسی گردیده است. در فلومترهای آلتراسونیک که در حوزه وسیعی از سیالات اعم 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 آلتراسونیک پیچیدگی های خود را خواهد داشت ولی اساس اندازه گیری اکثر فلومترهای اولتراسونیک مکانیزم دوپلر میباشد.

فلومترهای کانال باز Open channel Flowmeter چیست؟

فلومترهای کانال باز جهت اندازه گیری حجم سیال عبوری مایع در یک کانال مورد استفاده قرار میگرد. اساس کار در اندازه گیری فلو در این روش هدایت آب در مقاطع از قبل تعریف شده و اندازه گیری تغییرات سطح آب یا فاضلاب عبوری و کالیبره آن بر حسب فلو میباشد

 
فلومتر های اورفیس پلیت Orifice Plate flowmeter چیست؟

فلومتر های اورفیس پلیت از قدیمی ترین روشهای اندازه گیری فلو محسوب میشوند که با طراحی نسبتاً ساده، کارائی بالا و قابلیت اطمینان و تکرارپذیری قابل قبولی ارائه می دهند. اورفیس به صفحه مسطحی می گویند که در آن یک سوراخ، بسته به محاسبات مربوط به طراحی اورفیس ایجاد گردیده است. اساس کار بر این اصل استوار است که ایجاد مانع در مسیر فلو باعث ایجاد افت فشار در خط و ایجاد اختلاف فشار در دو طرف اورفیس می گردد. با اندازه گیری این اختلاف فشار به کمک ترانسمیتر اختلاف فشار یا گیج اختلاف فشار و با فرمول هائی که در سیالات استفاده می کنند میتوان این مقدار را بر حسب فلو کالیبره کرد.