فلومتر(دبی سنج) کنتور

 

  امروزه اندازه گیری جریان سیال بعنوان یکی از مهمترین پارامترهای اندازه گیری در صنایع مختلف از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

در حقیقت اغلب کارشناسان پس از اندازه گیری دما مهمترین کمیت اندازه گیری در صنایع را فلو یا جریان سیال می دانند.

کاربرد دبی سنج:
تاسیسات آب وفاضلاب،خروجی سدها،چاهها،ایستگاههای پمپاژ،خطوط آبرسانی شهری و روستائی همچنین اندازه گیری آب خام،شرب ویا تصفیه شده،هرزآب، فاضلاب ،صنایع شیمیائی ، اسیدها ، سودهای سوز آور ، سریش ، چسب ،صنایع غذایی ، آب معدنی ، شیر ، ماست ، دوغ ، ملاس ، شیره چغندر وصنایع داروئی  و  صنایع کاغذ سازی ، خمیر چوب ، دوغابو..... می باشد.


با توجه به  اهمیت اندازه گیری این کمیت و همچنین تنوع فرآیند صنایع گوناگون ، در طول زمان روشهای مختلفی برای اندازه گیری جریان سیال بوجود آمده است .که به صورت کلی شامل موارد ذیل می باشد:

1- coriolis mass flow meter

     2-ultrasonic flow Meter        

     3-electro magnetic flow meter

4-Osilliator Flow Meter

5-Thermal Mass Flow Meter

 6-Vortex Flow Meter

7-Variable Area (Rotameter)

8-Pitot Tube

9-Weir and Flume Open channel

10-Rotameter

11-Piston-Type

12-Float-Type

13-Turbine-Type Flowmeter

14-Positive-Displacement Flowmeter

 15-Open channel Flow meter

 Massflow meter16-

انتخاب فلومتر مناسب برای هر کاربرد نیاز به دانش کلی نسبت به روشهای گوناگون فلومتری و در نظر داشتن پارامترهای اصلی اندازه گیری از قبیل دقت،قیمت تمام شده،هزینه های تعمیرات و کالیبراسیون، سازگاری عملکرد فلومتر با شرایط پروسه تولیدو...می باشد.اینک به چند نمونه از این فلومترها اشاره می کنیم.

1-فلومتر جرمی کوریولیس(coriolismass flow meter)

  ساختمان این فلومتر شامل چهار قسمت می باشد:

1-لوله های موازی       2-تحریک          3-سنسورهای  مغناطیسی      4-صفحه نمایش

در این روش دولوله موازی توسط یک سیم پیچ تحریک با فرکانس از پیش تعیین شده به نوسان در می آید.با عبور سیال درون دو لوله نیرویی در جهت عمود بر لوله ها وارد میشود که بنام نیروی کوریولیس معروف است.این نیرو هنگامی تولید میشود که سیال درون لوله در حال جابجایی بوده و بهطور همزمان لوله در حال نوسان می باشد.این نیرو در ورودی و خروجی فلومتر به صورت متضاد عمل میکند که باعث تغییر شکل جزئی در دو لوله میشود.این انحراف توسط سنسورهای مغناطیسی که در ورودی و خروجی  لوله هستند اندازه گیری شده و اختلاف فاز میان نوسان دو لوله ناشی از نیروی کوریولیس بدست می آید.این اختلاف فاز با دبی جرمی سیال درون لوله متناسب است.همچنین فرکانس رزونانس لوله ها مطابق با چگالی سیال تغییر خواهد کرد که از این کمیت جهت اندازه گیری چگالی سیاال استفاده میشود.دامنه انحراف دو لوله نیز بستگی به دمای سیال دارد که در برخی دستگاهها با این روش میتوان دمای سیال را تخمین زد.این روش فلومتری جهت اندازه گیری فلوی جرمی مایعات و گازها صرفنظر از ضریب هدایت ،چگالی ،دما،فشار و چسبندگی سیال به کار میرود.

2فلومترهای التراسونیک(ultrasonic flow meter) :

فلومترهای التراسونیک از لحاظ کارکرد به دو دسته اصلی تقسیم میشوند

:Transient time: برای مایعات همگن و یک دست بدون ذرات معلق و یا حباب هوا

Doppler: برای مایعات دوفازی دارای ذراتمعلق جامد ویا حباب هوا بالاتر از 10 PPM

به طور کلی در اندازه گیریهای دقیق خصوصا در گازها از روش transient time استفاده میشود که اساس آن بر اندازه گیری  دقیق زمان استوار است.از لحاظ کاربرد نیز فلومترهای آلتراسونسک به فلومترهای اندازه گیری گاز و مایع قابل تقسیم هستند.

اساس کارکرد:

در فلومترهای آلتراسونیک ،سیگنالهای آلتراسونیک توسط ترانسدیسرهائی که در اطراف بدنه فلومتر قرار دارند تولید و بدرون سیال در حال حرکت منتقل میشوند. در روش transient time مدت زمان رفت و برگشت سیگنال در درون سیال time of flight  اندازه گیری گردیده و فلومتر بر اساس اختلاف زمان رفت و برگشت امواج بین دو سنسور ،سرعت سیال را محاسبه مینماید.در واقع زمان رسیدن امواج کوتاهتر شده و زمانیکه جهت حرکت امواج سیال باشد زمان رسیدن امواج به سنسور مقابل طولانی تر خواهد بود.

ودر تکنولوژی داپلر اختلاف فرکانس برخوردی به ذرات مرجع اندازه گیری می باشد

از پارامترهای مهم در انتخاب فلومترهای التراسونیک ،جنس ترانسدیوسرها ، مقاومت نسبت به ذرات مزاحم درون سیال ،عدم تاثیر بدنه بر روی اندازه گیری ، محدوده دما و فشار فلومتر و ... می باشد.

3- فلومتر الکترو مغناطیسی(electro magnetic flow meter) :

    ساختمان این فلومتر شامل چهار قسمت میباشد:

A-قسمت الکترونیک یا پروسسورB-سیم پیجهای  ایجاد میدان   C-الکترودها -بدنه فلومتر

اساس کار :

فلومترهای الکترومغناطیسی بد اساس قانون القا فاراده کار میکنند.بر اساس این قانون اگر یک جسم هادی درون یک میدان مغناطیسی حرکت کند ، ولتاژ در دو سر هادی القا میشود.این ولتاژ القایی متناسب با سرعت هادی خواهد بود.در روش فلومتری مغناطیسی معمولا مقدار رسانایی سیال را بالای 5 میکرو زیمنس در نظر می گیرند که در نتیجه کاربرد این روش را محدود به سیالات رسانا می کند.

4OSCILLATOR FLOWMETER:

 این روش مشابه به روش  اندازه گیری  تفاضلی (D.P) میباشد.بدین گونه که سیال از یک اورفیس که درون فلومتر می باشد عبور داده می شود و دو گذرکاه فرعی (By pass) در دو قسمت اورفیس قرار دارد.فشار دینامیک اورفیس باعث میشود که قسمتی از سیال به درون گذرگاه فرعی وارد شود.مسیر فرعی مجهز به یک اسیلاتور بوده که در اثر ورود سیال به چپ و راست حرکت میکند و تولید فرکانس خروجی متناسب با سرعت سیال می کند که نهایتا این فرکانس توسط Hot wire  اندازه گیری میشودو به سیگنال 4-20 میلی آمپر تبدیل میشود.

این روش از نظر اقتصادی بسیار با صرفه بوده و کاربرهای عمده آن عبارتند از :

-اندازه گیری هوای فشرده

-اندازه گیری گاز طبیعی هیدروژن ،پروپان ،آرگون ،نیتروژن

-اندازه گیری مایعات رسانا و نارسانا(آب مقطر)

5Thermal Mass FlowMeter:

 اساس کار این فلومتر طبق روش انتقال پروفایل دمایی توسط جریان سیال است که مقدار مشخصی گرما به سیال اعمال میشود و تغییرات دما متناسب با دبی عبور سیال می باشد.بر خلاف روشهای اندازه گیری دبی حجمی ، در این روش نیازی به تصحیح دما و فشار سیستم نمی باشد و این روش برای اندازه گیری جریان انواع گازها ایده آل می باشد.

6-  Vortex FlowMeter:

اساس کار این فلومتر همانگونه که از اسم آن پیداست بر اساس اندازه گیری جریان های گردابی در سیال است بدین صورت که با قرار دادن یک مانع بر سر راه سیال ، جریان گردابی در پشت مانع تولید میگردد که باعث بوجود آمدن افت فشار می شود که متناسب است با سرعت سیال ،حال بوسیله یک سنسورپیزو الکتریک میتوان این نوسانات مکانیکی را به سیگنال الکتریکی تبدیل کرد.

-7روتامتر (Rotameter):

این وسیله که بیشتر در مراکز آموزشی و تحقیقاتی کاربرد وسیعی دارد ، اغلب برای اندازه گیری دبی سیالاتی که جریان یکنواختی داشته و تغییر دبی آن ها تدریجی باشد ، به کار برده می شوند. از روتامتر بیشتر برای اندازه گیری دبی سیالات تمیز و یا سیالات با ذرات زائد کم باید استفاده کرد ؛ که رنج اندازه گیری برای روتامترهای شیشه ای ، در محدوده ی فشار (MPa 6/0) می باشد. از روتامتر می توان به طور مستقیم به عنوان اندیکاتور (Indicator) در وسایل آنالیز کننده ی گاز و سایر دستگاه های مشابه استفاده نمود.

روتامترها غالبا از دو قسمت زیر تشکیل شده اند:

- یک لوله ی شیشه ای عمودی که از پایین به بالا به تدریج بر قطر آن افزوده می شود.

- یک شاقول یا شناور که در داخل لوله شیشه ای قرار دارد و می تواند آزادانه به بالا یا پایین حرکت کند.

طوقه ی بالایی شناور (شاخص روتامتر) دارای شکاف های اریب می باشد. این امر باعث می شود که در اثر عبور سیال در خط لوله ، شناور هم به سمت بالا برود و هم در حول محور خود چرخش کند. با این عمل شناور هم در مرکز روتامتر قرار می گیرد و هم در اثر تغییر دبی سیال در مرکز لوله ی شیشه ای ، می تواند به صورت عمودی به سمت بالا یا پایین حرکت نماید. قرار گرفتن شناور (شاقول) در هر وضعیت نشان دهنده ی دبی مشخصی از سیال می باشد. برای تعیین مقدار عبور سیال در واحد زمان فقط کافی است که قسمت بیرونی لوله ی شیشه ای مدرج گردد و با کالیبره کردن درجه بندی ها دبی سیال را تعیین نمود. قرار گرفتن خط شاخص در شناور ، برروی هر یک از درجه بندی های لوله شیشه ای که بر حسب لیتر یا متر مکعب در ساعت کالیبره شده اند ، نشان دهنده ی میزان عبور سیال در واحد زمان خواهد بود. در بعضی از انواع روتامترها شناور چرخش نداشته و از جنس فلز می باشد ، اما برای این که شناور در مرکز روتامتر قرار داشته باشد پیش بینی های ضروری انجام می شود.

محفظه ی روتامتر را می توان از جنس شیشه یا فلز ساخت. در مواردی که سیال مورد اندازه گیری قابل اشتعال یا خطرناک باشد ، از محفظه ی فلزی استفاده می کنیم. در این حالت شناور قابل رویت نمی باشد و برای آشکار سازی موقعیت آن باید از روش های دیگری استفاده کرد. نمونه هایی که دارای لوله ی شیشه ای هستند در اصطلاح به روتامترهای دید مستقیم (DirectViewing Rotameter) نامیده می شوند. نمونه هایی هم که دارای محفظه ی فلزی هستند ، به یک ترانسدیوسر الکتریکی و یا نیوماتیکی مجهز می شوند.

Pitot Tubeفلومتر پیتوت تیوب-8

دراندازه گیری فلو سیالات گازی خصوصا هوا در رنج کم معمولا از روش پیتوتتیوب استفاده میگردد .این خاصیت که در صورت ایجاد جریان هوا در یک سر لولهفشار آن نقطه از فشار خود لوله کمتر میشود مکانیزم اندازه گیری روش پیتوتمی باشد .

-9 روتامتر نوع پیستون دار (Piston-Type):

در فلومتر های تغییر سطح از نوع پیستون دار ، شناور به صورت یک قطعه ی پیستون مانند می باشد. این پیستون در داحل یک غلاف یا لوله استوانه ای موسوم به سیلندر ، حرکت عمودی دارد. این سیلندر دارای یک دهانه ی ورودی با مقطع دایره ای شکل و یک دهانه ی خروجی با مقطع مربع یا مستطیل می باشد. دهانه ی خروجی سیلندر شبیه به یک اریفیس عمل می کند که سطح مقطع آن قابل تغییر است. قطر اریفیس بر اساس ظرفیت فلومترها انتخاب می شود. وزن پیستون با استفاده از وزنه های مناسب برای محدوده ی اندازه گیری مورد نظر تنظیم می شود. یک میله ی رابط ، پیستون را به هسته ی یک ترانسدیوسر (مبدل) جریان الکتریکی مرتبط می کند. سیالی که به داخل فلو متر می شود ، موجب بالا رفتن پیستون و در نتیجه باز شدن دهانه ی خروجی می شود. مقطع دهانه ی خروجی تا آن حد باز می شود که عبور سیال مورد نظر امکان پذیر گردد. مقطع مربع (یا مستطیل) شکل دهانه ی خروجی بین جابجایی پیستون و دبی سیال رابطه ی خطی ایجاد می کند.

-10نوع شناور دار (Float-Type):

در فلومتر شناور دار ، جسم اندازه گیری کننده (Metering Body) یک نوع شناور است. اریفیس این نوع فلومتر دارای گذرگاهی است که سطح مقطع آن از پایین به بالا افزایش پیدا می کند. این گذرگاه به صورت یکپارچه در محفظه ای جاسازی شده است. در این نوع از فلومتر ، گذرگاه مذکور نقش لوله ی شیشه ای روتامتر را ایفا می کند. تنها فرقی که بین این گذرگاه و لوله ی شیشه ای روتامتر وجود دارد این است که طول و قطر آن تقریبا یک اندازه است ؛ حال این که طول لوله ی اندازه گیری در روتامتر بسیار بیشتر از قطر آن می باشد.

-11فلومترهای تغییر سطح (Variable Area Flow Meter)

 فلومترهای تغییر سطح ، فلومترهای با اختلاف هد ثابت (Constant-Differential-Head) نیز ممکن است نامیده شوند. فلومتر تغییر سطح در اثر تغییر مکان یک جسم اندازه گیری کننده که جابجایی آن متناسب با دبی سیال می باشد، دبی سیال را اندازه گیری می کند. در فلومترهای تغییر سطح هر چه دبی بیشتر شود ، سطح عبور سیال بیشتر می گردد. در نتیجه افت فشار در عمل ثابت باقی می ماند. وزن جسم اندازه گیری کننده نقش نیروی متعادل کننده را دارد. جسم اندازه گیری کننده ممکن است به شکل شاقول ، پیستون ، و یا انواع شناورها باشد. بر همین اساس سه نوع اصلی از فلو مترهای تغییر سطح عبارتند از:

-12  فلومترهای حجم سنج

 فلومترهای حجم سنجی که کل حجم سیال را اندازه گیری می کنند ، دارای یک ترانسدیوسر و یک ثبات یا اندیکاتور برای نشان دادن کل حجم سیال می باشند. در این تراندیوسرها از سرعت حرکت یک عامل حس کننده (SensingElement) استفاده می شود که سرعت این عامل حس کننده متناسب با دبی حجمی سیال می باشد.

-13فلومتر توربینیTurbine Flowmeter

فلومترهایتوربینی مکانیزم ساده ای دارند و از یک توربین با پره های مشخص تشکیل شدهکه در کنار یک سنسور برای مثال پراکسیمتی سوئیچ با هر گردش توربین در اثرعبور جریان و فلو تعدادی پالس تولید       می کنند که با کالیبرۀ دستگاه بر اساسمقدار فلو و تعداد پالس ایجاد شده رنج فلومتر بدست می آید . برای انتخابچنین فلومتری موارد زیر را در نظر داشته باشید .

سرعت زاویه ای (تندی چرخشی) پروانه متناسب با سرعت جریان سیال بوده و در نتیجه متناسب با دبی حجمی سیال است. تعداد دورچرخش های پروانه توسط یک ثبات یا محاسبه کننده ی تعیین شده و میزان جریان کل عبور داده شده ، توسط یک اندیکاتور نشان داده می شود.

این نوع دستگاه ها در دو نوع ، دستگاه اندازه گیری نوع خشک (Dry meter) و دستگاه اندازه گیری نوع تر (Wet meter) موجود هستند. نوع تر نسبت به نوع خشک دارای مزایای زیادی است ، از جمله می توان به عدم نیاز به قطعات اضافی ، سادگی و داشتن ابعاد کوچک تر اشاره کرد. ولی این نوع دستگاه ها وقتی کارایی مطلوب را دارند که آب تمیز از آن ها عبور کند و این موضوع دلیلی است برای این که چرا دستگاه های نوع خشک معمولا کاربردی تر هستند.

زمانی که یک توربین در مسیر سیال در حال حرکت قرار می گیرد ، از آنجایی که طرف دیگر توربین متصل به یک هسته ی مغناطیسی است و در مقابل هسته و در پوسته ی خارجی فلومتر سیم پیچ آشکار ساز قرار گرفته است ، عبور هسته از مقابل سیم پیچ موجب القای نیرو محرکه در آن می شود. با زیاد شدن سرعت سیال ، چرخش توربین و در نتیجه سرعت چرخش هسته ی مغناطیسی بیشتر می شود و نیرو محرکه ی بزرگ تری در سیم پیچ القاء می شود.در طرح های جدید هسته و سیم پیچ آشکار ساز را به گونه ای می سازند که سرعت سیال تبدیل به فرکانس پالس می شود و با شمارش پالس ها و میانگین گیری توسط مدارهای مربوطه ، سرعت سیال و به دنبال آن فلوی حجمی یا جرمی را به دست می آورند.

اشکال عمده ی این فلومترها ایجاد مزاحمت و اخلال در حرکت طبیعی سیال می باشد و ممکن است خود باعث تغییر فلوی مورد اندازه گیری شوند. خوردگی ونیاز به تعمیرات از معایب آن ها می باشند. همچنین این فلومترها برای اندازه گیری جریان های کم مناسب نمی باشند.

  1. 1.      رنج فلو.2 نحوه اتصال.3 نوع کانکشن .4چگالی یا ویسکوزیته 4.سیال. 5شرایط دمائی سیال .6فشار کاری سیال .7ماهیت سیال از نظر خورندگیو ذرات

14- فلومتر جابجایی مثبت (Positive-Displacement Flowmeter)

: جریان سنج های دارای عنصر جابجایی مثبت برای اندازه گیری حجم کل جریان سوخت دیزل ، نفت خام ، بنزین و مایعات مشابه نسبت به انواع پروانه پروانه دار یا توربین دار دقت عمل بیشتری دارند. دقت عمل این نوع دستگاه های اندازه گیری بیش از همه تحت تاثیر دانسیته و دبی سیال می باشد و معمولا با تجربه در دبی های ثابت و معیین بدست می آید. افزایش دانسیته و دبی سیال ، افت فشار استاتیک بیشتری را موجب می گردد. بنابر این معمولا از افت فشار جهت تعیین ظرفیت دستگاه اندازه گیری استفاده می شود.

 15- فلومتر کانال باز Open channel Flow meter

فلومترهایکانال باز جهت اندازه گیری حجم سیال عبوری مایع در یک کانال مورد استفادهقرار میگرد . اساس کار در اندازه گیری فلو در این روش هدایت آب در مقاطعاز قبل تعریف شده و اندازه گیری تغییرات سطح آب یا فاضلاب عبوری و کالیبرهآن بر حسب فلو می باشد. که در سه نوع 1 سازه پارشال فلوم 2 بدون سازه پارشال فلوم( سنسور کف کانال)  3 لیزر بیم (سنسور بالای کانال) 4 سر ریز کانال می باشد.

 Mass flow meter مس فلومتر-16

 یکیدیگر از روشهای اندازه گیری فلو بر حسب وزن می باشد که به فلومترهای جرمییا مس فلومتر مشهورند . در روشهای متداول قبل برای اندازه گیری جرم سیالعبوری نیاز به اندازه گیری دانسیته مواد نیز میبود که عملا محاسبه جرم باخطای بسیار همراه میگردید . در حال حاضر انواع فلومترهای جرمی باتکنولوژیهای کوریالیس و ترمال مس این اندازه گیری را با دقتبسیار بالا انجام و جهت سیستم های نیازمند اندازه گیری های بسیار دقیق مناسب می باشند و از قیمت بالایی برخوردارند.

/ 0 نظر / 100 بازدید