فلومتر یا دبی سنج

فلومتر یا دبی سنج ها

 

۱۰۰۰in400)دبی سنج یا فلومتر وسیله ای است که برای اندازه گیری خطی، غیر خطی، جرم یا دبی حجمی گازها یا سیالات مورد استفاده قرار می گیرد. هنگام انتخاب دبی سنج برای یک واحد صنعتی مشخص، باید مواردی از قبیل آشنایی کارکنان کارخانه، تجربه آنها در زمینه کالیبراسیون، تعمیر و نگهداری، دسترسی به قطعات یدکی، متوسط زمان بین سابقه خرابی و … باید در نظر گرفته شود. توصیه می شود که ملاحظات مربوط به هزینه نصب و راه اندازی بعد از این مراحل قرار بگیرد.
یکی از اشتباهات عمده در زمینه اندازه گیری جریان برعکس کردن این روند است: بجای انتخاب دستگاهی که به درستی کارکند، تلاش می کنند با دلایل اقتصادی انتخاب دستگاه ارزان قیمت را توجیه کنند. که این قبیل خریدهای “ارزان قیمت” می توانند هزینه راه اندازی و نصب بالایی داشته باشند. در این مقاله سعی شده برای فهم بهتر دبی سنج ها مطالبی ارزنده ارائه شود.

تاریخچه اندازه گیری جریان
علاقه ما به اندازه گیری جریان آب و هوا زمان نمی شناسد. آگاهی از مسیر و سرعت جریان هوا برای تمامی دریانوردان باستان اطلاعاتی مهم و ضروری بوده، و حدود پنج هزار سال پیش از میلاد برای جوامع اولیه ای مانند شهرهای سومری اور، کیش و ماری کنار رودخانه دجله و فرات اندازه گیری جریان آب برای تقسیم عادلانه آب قنات ها اهمیت زیادی داشته است.
جهت اندازه گیری جریان
انتخاب درست دبی سنج وابسته به فهم روشن و صحیح نیازهای یک کاربرد خاص است. بنابراین، باید برای ارزیابی کامل ماهیت جریان مایع، نصب و راه اندازی کلی آن وقت صرف شود.

مراحل اولیه انتخاب یک دبی سنج مناسب
اولین مرحله در انتخاب حسگر جریان این است که آیا اطلاعات دبی باید پیوسته(در بر دارنده جزئیات کامل) باشد یا کلی و آیا این اطلاعات بصورت موضعی استفاده می شوند یا از راه دور به آنها نیاز داریم. و اگر این اطلاعات از راه دور مورد استفاده قرار میگیرند، نحوه انتقال اطلاعات باید آنالوگ باشد یا دیجیتال یا اشتراکی از هر دو؟ بحمض پاسخ دادن به این سوالات باید خصوصیات و مشخصات جریان سیال و لوله کشی که قرار است دبی سنج روی آن نصب شود مورد ارزیابی دقیق قرار گیرد.

مشخصات جریان و سیال
باید مقدار سیال و دیگر مشخصات آن از قبیل: فشار، دما، مقدار مجاز افت فشار، چگالی(یا وزن مخصوص)، رسانایی، ویسکوزیته(نیوتنی است یا نه؟) و فشار بخار در حداکثر درجه حرارت، و نحوه تغییر و تعامل احتمالی آنها با یکدیگر مشخص شده باشد. بعلاوه، باید تمامی اطلاعات مربوط به ایمنی و ضرر سیال بهمراه جزئیات کامل ترکیبات آن از قبیل: وجود حباب ها، ذرات جامد(ساینده یا نرم، اندازه ذرات و فیبرها) و کیفیت انتقال نور(مات، نیمه شفاف یا شفاف) باید کاملا آماده و مهیا شود.
محدوده دما و فشار
در هنگام انتخاب دبی سنج باید علاوه بر مقادیر دما و فشار معمول کاری، حداکثر و حداقل مقادیر آنها نیز در نظر گرفته شوند. واقعیت هایی از قبیل: آیا جریان برعکس می شود، آیا همیشه جریان لوله را پر می کند، آیا جریان اسلاگ(جامد-مایع-هوا) وجود دارد، آیا احتمال هوادهی یا ارتعاش وجود دارد، آیا تغییرات ناگهانی دما اتفاق می افتد، و آیا در طول زمان تعمیر و تمیزکاری اقدامات احتیاطی لازم است، نیز باید عنوان شوند.

مساحت لوله کشی و تاسیسات
با توجه به لوله کشی و ناحیه ای که قرار است دبی سنج در آن قرار بگیرد، باید مورادی از قبیل: جهت لوله کشی(برای تاسیسات مایع از جریان های سر پایین پرهیز شود)، اندازه، ماده، جدول زمانبندی، فشار مجاز فلنج، قابلیت دسترسی، گردش جریان بالادست یا پایین دست، شیرها، رگلاتورها و غیره در نظر گرفته شود. مهندس مسئول باید بداند که آیا ارتعاشات یا میدان های مغناطیسی در محل وجود دارند، آیا انرژی الکتریکی یا پنوماتیکی در دسترس است، آیا منطقه در معرض خطر انفجار است، یا آیا سایر موارد مورد نیاز از قبیل سازگاری با مقررات پاکسازی و تمیزکاری در محل(CIP) وجود دارد.

۱۰۰۰in400
سوالات کلیدی هنگام انتخاب دبی سنج یا فلومتر
۱٫ چه مایعی قرار است اندازه گیری شود؟
۲٫ آیا اندازه گیری کلی است یا فقط اندازه دبی را لازم داریم؟
۳٫ اگر سیال آب نیست، ویسکوزیته آن چقدر است؟
۴٫ آیا لازم است که دبی سنج مقدار خروجی را در محل نشان دهد یا سیگنال خروجی الکترونیکی لازم دارید؟
۵٫ حداقل و حداکثر دبی جریان چقدر است؟
۶٫ حداقل و حداکثر فشار جریان چقدر است؟
۷٫ حداقل و حداکثر دمای جریان چقدر است؟
۸٫ آیا سیال مورد نظر با اجزای دبی سنج سازگاری شیمیایی دارد؟
دقت و نرخ جریان
قدم بعدی تعیین محدوده کنتور مورد نیاز از طریق تشخیص حداقل و حداکثر جریان(جرمی یا حجمی) قابل اندازه گیری است. بعد از آن مقدار دقت اندازه گیری جریان تعیین می شود. معمولا دقت با واحدهایی قبیل: درصد مقدار خوانده شده(AR)، درصد محدوده کالیبراسیون(CS)، یا درصد معیار کامل(FS) بیان می شود. دقت مورد نیاز باید بطور جداگانه در تمامی محدوده های مینیمم، متوسط و ماکزیمم دبی جریان تعیین گردد. اگر از این موارد آگاهی کامل نداشته باشید، ممکن است دبی سنج استفاده شده در تمامی محدودهای اندازه گیری کارآیی قابل قبول را نداشته باشد.
در خرید و فروش وسایل اندازه گیری دقت مطلق حیاتی و ضروری است. در سایر موارد ممکن است تکرارپذیری بیشتر از دقت کامل اهمیت داشته باشد. بنابراین توصیه می شود که بطور جداگانه مقدار دقت و تکرارپذیری مورد نیاز را بهمراه نوع واحد اندازه گیری تعیین کنید.
هنگامیکه واحد اندازه گیری دقت براساس درصد CS یا FS باشد، با افت نرخ جریان خطای مطلق افزایش خواهد یافت. اگر خطای دستگاه اندازه گیری براساس در صد AR بیان شود، خطای مطلق در حداقل و حداکثر جریان یکسان باقی خواهد ماند. بدلیل اینکه معیار کامل(FS) به لحاظ مقداری همیشه بیشتر از معیار محدوده کالیبراسیون(CS) است، در شرایط یکسان همیشه خطای حسگر با کاربرد %FS بیشتر از حسگر نوع %CS خواهد بود. بنابراین به منظور مقایسه عادلانه تمامی واحدهای اندازه گیری توصیه می شود که همه آنها را به واحد %AS تبدیل کنید.
به منظور معرفی بهتر مشخصات دبی سنج، تمامی معیارهای دقت به معیار %AR تبدیل شده و این معیار بصورت جداگانه برای جریان های مینیمم، متوسط و ماکزیمم مشخص شده است. همه مشخصات و مزایای مربوط به دقت و تکرارپذیری دبی سنج در تمامی محدودهای جریان حداقل، متوسط و حداکثر باید به روشنی و صراحت تعیین گردد.
دقت در برابر تکرارپذیری
اگر دو دبی سنج مختلف قادر به اندازه گیری قابل قبول جریان باشند، و یکی از آن دو فاقد اجزای محرک باشد، دبی سنج فاقد اجزای متحرک را انتخاب کنید. اجزای متحرک به دلایل از قبیل: ساییدگی، روغنکاری، حساسیت به پوشش و نیاز به فضای آزاد که موجب افت جریان اندازه گیری می شود، منبع بالقوه مشکلات هستند. حتی در دستگاه دبی سنجی که بخوبی نگهداری و کالیبراسیون شده تغییرات اندازه گیری نشده جریان، ناشی از دما و ویسکوزیته، وجود دارد. تغییرات دما همچنین موجب تغییر ابعاد داخلی دبی سنج می شود که نیازمند جبران خسارت است.
همچنین اگر کسی با دبی سنج کامل و حسگر نقطه ای عملکرد یکسانی را بدست آورد، توصیه می شود که دبی سنج کامل انتخاب شود. زیرا حسگر نقطه ای تمام جریان را در نظر نمی گیرد و تنها زمانی می توانند با دقت دبی را محاسبه کنند که در عمق جریان، یعنی جایی که سرعت جریان برابر میانگین سرعت کل جریان لوله است، قرار گرفته باشد. حتی اگر نقطه قرار گیری حسگر در زمان کالیبراسیون با دقت تعیین شده باشد، امکان ندارد بدون تغییر بماند، زیرا پروفیل سرعت تحت تاثیر عواملی از قبیل دبی جریان، ویسکوزیته، دما و سایر عوامل تغییر پیدا میکند.
واحدهای جرمی و حجمی
قبل از انتخاب یک دبی سنج توصیه می شود مشخص کنید که آیا اطلاعات جریان بصورت واحدهای حجمی مفیدتر است یا بصورت واحدهای جرمی. هنگام اندازه گیری جریان مواد تراکم پذیر، جریان حجمی مفهوم چندانی ندارد مگر اینکه چگالی(و برخی اوقات ویسکوزیته) ثابت باشد. زمانیکه سرعت(جریان حجمی) سیالات تراکم ناپذیر اندازه گیری می شود وجود حباب های معلق در سیال موجب خطا می شود، بنابراین باید گاز و هوا قبل از اندازه گیری حذف شوند. در دیگر حسگرهای سرعت، آستر لوله ها می توانند موجب بروز مشکلات(آلتراسونیک) شوند، یا ممکن است اگر عدد رینولدز خیلی پایین باشد(در کنتورهای جریان گردابه ای، RD>20,000 لازم است) کنتور از کار بیفتد.
با توجه با این ملاحظات دبی سنج های جرمی که به تغییرات چگالی، فشار و ویسکوزیته حساسیت ندارند، تحت تاثیر عدد رینولدز نبوده و باید آنها را به یاد داشته باشیم. همچنین کانال های استفاده شده در صنایع شیمیایی متنوعند، که می توانند جریان را در لوله های تقریبا پر اندازه گرفته و اشیا بزرگ شناور یا مواد جامد ته نشین شونده را عبور دهند.

انتخاب دبی سنج مناسب
دبی سنج روتامتری یا سطح متغیر

روتامتر یک لوله مخروطی و یک شناور است. که بدلیل قیمت پایین، سادگی، افت فشار پایین، محدوده استفاده نسبتاٌ وسیع و خروجی خطی جهت اندازهگیری جریان گازها و سیالات بصورت گسترده ای استفاده می شود.
دبی سنج فنر و پیستونی

دبی سنج پیستونی یک روزنه حلقوی است که از یک پیستون و یک قیف مخروطی شکل تشکیل شده است. پیستون بوسیله یک فنر کالیبر شده بر روی قاعده مخروط(در “حالت بدون جریان”) قرار گرفته است. مقیاس ها براساس وزن مخصوص برای کنتورهای نفت ۰٫۸۴ و برای کنتورهای آب ۱٫۰ است. سادگی طراحی و سهولت دریافت سیگنال خروجی الکتریکی از آنها موجب شده که برای نمایش و کنترل دبی جریان، جایگزین مقرون به صرفه دبی سنج های روتامتری شوند.

دبی سنج جرمی گاز

دبی سنج های جرمی نوع حرارتی به میزان بسیار ناچیزی وابسته به چگالی، فشار و ویسکوزیته هستند. این نوع کنتورها برای محاسبه دقیق دبی جرمی از یک مبدل فشار دیفرانسیلی، حسگر دما یا المنت سنجش گرما و اصول انتقال حرارت ترمودینامیکی استفاده میکنند. بسیاری از این کنتورها دارای نمایش خروجی کلی و لحظه ای آنالوگ هستند. معمولا از این کنتورها برای آزمایش نشتی گاز و اندازه گیری جریانهای پایین در حد میلیمتر در دقیقه استفاده می شود.
دبی سنج آلتراسونیک

دبی سنج های دوپلری آلتراسونیک عموما در مواردی که شرایط کاری کثیف است باشد کاربرد دارند، همانند فاضلاب ها و دیگر سیالات کثیف و دوغاب ها که معمولا موجب خرابی کنتورهای سنتی می شود. اصول کار این دبی سنج براساس تغییر فرکانس(اثر دوپلر) سیگنال التراسونیک منعکس شده بوسیله مواد شناور و حبابهای گازی در حال حرکت سیال است.

دبی سنج توربینی

دبی سنج توربینی می تواند با دقتی در حدود ۰٫۵% مقدار دبی جریان را محاسبه کند. این نوع دبی سنج بسیار دقیق بوده که می تواند برای مایعات تمیز و سیالات لزج (Viscous) تا ۱۰۰ سانتی استوک استفاده شوند. فاصله محل قرارگیری فلومتر توربینی و محل ورود جریان سیال به داخل لوله مستقیم حداقل باید ۱۰ برابر قطر لوله باشد. معمولا خروجی دبی سنج توربینی از نوع موج سینوسی یا فرکانس موج مربعی است، اما برای خروجی های آنالوگ و طبقه بندی های ضد انفجاری می توان سیستم های بهبود سیگنال را نصب نمود. کنتور شامل یک روتور پره دار است که بصورت زاویه مستقیم و بصورت معلق بر روی یاتاقان هایی در مسیر جریان سیال قرار گرفته است.

محل مناسب قرار گرفتن فلومتر توربینی بر روی لوله
دبی سنج چرخ پره(Paddlewheel)

یکی از مقرون به صرفه ترین دبی سنج های مورد استفاده در اندازه گیری آب و سیالات شبیه آب فلومتر چرخ پره ای است. بسیاری از آنها به همراه اتصالات یا الحاقات جریان ارائه می شوند. مشابه دبی سنج های توربینی فاصله محل نصب این نوع فلومتر در لوله مستقیم از محل ورودی جریان باید حداقل ۱۰ برابر قطر لوله و از محل خروج سیال باید حداقل ۵ برابر قطر لوله باشد. زمانیکه سیال مورد محاسبه آب نباشد، باید سازگاری شیمیایی آن با دبی سنج مورد بررسی قرار بگیرد. معمولاً خروجی ها پالس موج مربعی و سینوسی هستند اما فرستنده هایی برای ارسال این پالس ها به صفحه نمایش نصب شده یا انتگرالگیری کلی وجود دارد. روتور حسگر چرخ پره عمود بر جریان سیال است و تنها با بخش کوچکی از مقطع جریان در تماس است.
دبی سنج جابجایی مثبت

این نوع کنتورها برای آب بکار میروند و زمانی استفاده میشوند که خط لوله مسقیم موجود نباشد و امکان وجود جریان های متلاطم برای فلومترهای توربینی و حسگر چرخ پره ای وجود داشته باشد. دبی سنج های جابجایی مثبت همچنین برای سیالات لزج نیز بکار می روند.
دبی سنج گردابه

عمده ترین مزیت دبی سنج های گردابه ای حساسیت پایین آنها به تغییرات وضعیت جریان و سایش کمتر نسبت به فلومترهای توربینی و روزنه ای است. همچنین دارای هزینه اولیه نصب و نگهداری پایین هستند. بهمین دلایل این نوع فلومترها مقبولیت بیشتری در بین مصرف کنندگان پیدا کرده اند. فلومترهای گردابه ای نیازمند تماس و انطباق مهندسی جریان هستند.
فلومتر لوله پیتوت یا حسگر اختلاف فشار گازها و سیالات

دبی سنج لوله پیتوت به سبب مزیت هایی از قبیل: راحتی، هزینه نصب پایین، افت فشار دائمی بسیار پایین، هزینه نگهداری پایین و مقاومت خوب در برابر ساییدگی پیشنهاد می شود. لوله های پیتوت نیازمند تماس و انطباق مهندسی جریان هستند.
فلومترهای مغناطیسی برای سیالات رسانا

فلومترهای مغناطیسی در دو نوع تماسی(Inline) و فرورنده(Insertion) موجودند. دبی سنج مغناطیسی هیچگونه قطعه متحرکی ندارد بنابراین برای کاربردهایی از قبیل فاضلاب ها و هر گونه سیال کثیف که رسانا باشد فلومتر ایده الی است. خروجی آن بصورت سیگنال کلی(انتگرال) یا خروجی آنالوگ است که میتوان بصورت نمایش از راه دور از آن استفاده کرد.
دبی سنج آنمومتر برای اندازهگیری جریان هوا

آنمومتر یا بادسنج های سیم داغ پروب های بدون قسمت متحرک هستند. در این نوع جریان هوا از طریق لوله ها و روزنه هایی، که با دست نگه داشته می شوند یا بطور دائمی رو دستگاه قرار گرفته اند، اندازه گیری می شود. آنمومترهای پره ای نیز وجود دارند. آنمومترهای پره ای معمولا بزرگتر از نوع سیم داغ هستند ولی محکمتر و مقرون به صرفه تر هستند. مدل های زیادی وجود دارند که قادرند دما و رطوبت را اندازه گیری کنند.
پرسش و پاسخ های متداول
دبی سنج حجمی یا جرمی؟
با توجه به تعریف جریان سیال بعنوان مقدار سیال گذرا از یک محل مشخص، شاید اینگونه بنظر برسد که هر نوع دبی سنجی مناسب است. هرچند، با درنظر معادله زیر جریان سیال در یک لوله اینگونه تعریف می شود:
Q = A*V
Q دبی جریان، A سطح مقطع لوله و V سرعت میانگین سیال در لوله است. با استفاده از این معادله یک متر مکعب در ثانیه سیال مقدار سیالی است که با سرعت یک متر بر ثانیه در یک ثانیه از لوله ای با سطح مقطع یک مترمربع عبور می کند. توجه داشته باشید که Q حجم در واحد زمان است، بنابراین Q بعنوان دبی حجمی تعریف می شود. حالا معادله زیر را در نظر بگیرید:
W = rho*Q
که در اینجا نیز W دبی جریان و rho چگالی جریان است. با استفاده از این معادله دبی یک کیلوگرم در ثانیه، زمانیست که مقدار یک متر مکعب از سیال با چگالی ۱kg/m3 در عرض یک ثانیه از مقطع لوله عبور کند. بنابراین فلومترهای جرمی دقیقا همان کار دبی سنج های حجمی را انجام می دهند. ولی بسته به نوع کاربرد استفاده از آنها متفاوت خواهد بود.
یک مخزن پر را در نظر بگیرید. برای جلوگیری از سر ریز شدن مایع داخل مخزن، با هر مقدار چگالی، دبی سنج حجمی مناسب خواهد بود. یا حالتی را در نظر بگیرید که هدف ما کنترل یک مقدار معین حجم عبوری در واحد زمان باشد که در این حالت نیز به نظر می رسد فلومتر حجمی قابل قبول باشد.
در سایر فرآیندها جرم اهمیت دارد. یک واکنش شیمیایی را در نظر بگیرید که قرار است بین مقدار معین از مواد A، B و C صورت گیرد. در این حالت مهمترین پارامتر تعداد مولکل های(مقدار جرم) هر ماده است نه مقدار حجم آنها. به همین صورت هنگامی که می خواهید ماده را خرید و فروش کنید جرم اهمیت دارد نه حجم.
دبی سنج چه مقدار تعمیر و نگهداری لازم دارد؟
عوامل زیادی بر تعمیر و نگهداری و طول عمر دستگاه فلومتر تاثیر می گذارد. به طور قطع مهمترین عامل میزان سازگاری فلومتر با کاربرد مورد نظر است. انتخاب دستگاه ضعیف برای کاربرد مورد نظر در همان روزهای اول موجب بروز مشکلات زیادی خواهد شد. فلومترهای فاقد قطعات متحرک نسبت به سایر فلومترها به نظارت و تعمیر کمتری نیاز دارند. ولی در نهایت هر نوع فلومتری که باشد نیاز به تعمیر پیدا خوهد کرد.

 

فلومتر دبی سنج flowmeter فلومتر جریان سنج دبی آلتراسونیک دبی سنج تاسیسات مکانیک

منبع : http://motor-khaneh.blogfa.com

دیدگاهتان را بنویسید

دیدگاه (ضروری)

شما مجاز هستید تا از تگ های HTML زیر در دیدگاهتان استفاده کنید:
<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

نام (ضروری)
ایمیل (ضروری)

16 + 11 =