فلومتر یا دبی سنج

فلومتر چیست؟

فلومتر یا دبی سنج ابزار دقیقی است که به کمک آن حجم یا جرم عبوری سیالات مایع یا گاز از لوله اندازه گیری می شود. فلومتر میزان جریان خطی، غیر خطی، جریان جرمی یا حجمی یک مایع و یا یک گاز را اندازه گیری می کند.

از آنجایی که اندازه گیری فلو عبوری در صنعت بسیار حائز اهمیت است، برای جبران خسارت های فراوان، و صرفه جویی نیازمند ابزار مناسبی برای اندازه گیری این پارامتر می باشیم. با توجه به کاربری آن در صنعت به نام های مختلفی معروف است مثل نمایشگر یا نشانگر دبی یا جریان یا فلو، دبی سنج، سنسور دبی و غیره شناخته می شوند. با این حال، همه آنها فلو را اندازه گیری می کنند. از این جهت که اندازه گیری فلو بسیار پر اهمیت می باشد، روش های متنوعی برای اندازه گیری فلو وجود دارد.

مشخصات فنی فلومتر

پارامترهای پر اهمیت در اندازه گیری دبی سیال که در انتخاب فلومتر موثر هستند شامل دقت و دامنه اندازه گیری، تکرار پذیری، کالیبره سازی دبی سنج، دامنه دما و فشار، گرانروی سیال، ایمنی تجهیز و نکات دیگر که مربوط به شرایط عمومی سایت یا آزمایشگاه می باشد.

انواع فلومتر یا دبی سنج یا جریان متر

دبی سنج ها براساس نحوه کارکرد و روش اندازه گیری به چند دسته تقسیم می شوند:

• فلومتر اختلاف فشار یاDP
• فلومتر کانال باز
• فلومتر توربینی
• فلومتر مغناطیسی
• فلومتر جابجایی مثبت
• فلومتر نوسانی
• فلومتر جرمی
• فلومتر اولتراسونیک یا فراصوتی

فلومتر اختلاف فشار یا DP

فشارسنج های تفاضلی بر اساس ایجاد اختلاف فشار استاتیک بین سمت بالادست و پایین دست دستگاه کار می کند. این اختلاف فشار اندازه گیری شده و برای تعیین نرخ جریان عبوری استفاده می شود. فلومترهای فشار تفاضلی محبوبیت و کاربرد بسیاری دارند، بطوریکه تخمین زده می شود که حداقل 40 درصد از دبی سنج های صنعتی که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند دبی سنج های اختلاف فشارهستند. دستگاه های فشار دیفرانسیل برای اندازه‌گیری طیف گسترده ‌ای از سیالات مختلف از گازها تا مایعات با ویسکوزیته بالا استفاده شده اند. محبوبیت دبی سنج های فشار تفاضلی به دلیل طراحی ساده و هزینه کم آنها است.

فلومتر کانال باز

به کمک فناوری اولتراسونیک، مایکروویو یا رادار، فلومترهای کانال باز سیگنال را به سطح مایع اندازه گیری شده منعکس و دریافت می کنند. سپس سنسور سطح ویا سرعت را با پردازش زمان سیگنال اصلی و بازگشتی محاسبه می‌کند. هنگامی که این اطلاعات با ویژگی های فیزیکی شناخته شده کانال ترکیب می شود (شامل یک دستگاه اولیه یا غیره) می توان نرخ جریان را محاسبه کرد. همچنین می توان سنسورهای جریان و سطح را در خود کانال یا مسیر نصب کرد، تا به عنوان فلومترهای سرعت ناحیه شناخته شوند . این نوع فلومتر از کف کانال به سمت بالا اندازه گیری می کند تا سرعت و عمق هیدرواستاتیک با هم محاسبه شود تا در نهایت جریان عبوری محاسبه شود.

فلومتر توربینی

دبی سنج های توربینی، ابزارهای مکانیکی هستند که دارای یک توربین هستند که آزادانه در حال چرخش در مسیر جریان سیال هستند. سیال مایع یا گاز در حال جریان باعث چرخش توربین بر محور خود می شود. سرعت چرخش متناسب با سرعت جریان خواهد بود. خروجی دبی سنج های توربینی عموما بصورت پالسی است که بعضی از آنها با نصب ترنسمیتر امکان خروجی سیگنال جریانی و ولتاژی را هم دارند. فلومتر های توربینی بصورت رزوه ایی و یا فلنجی قابلیت نصب بر روی خطوط پایپینگ را دارند. در سایزهای زیر 2 اینچ معمولا بصورت رزوه ایی ارائه می شوند و در سایزهای بالاتر بصورت فلنجی.

فلومتر الکترومغناطیسی

اساس عملکرد فلومتر های مغناطیسی بر پایه هدایت الکتریکی سیالات استوار است. بنابراین فلومترهای مغناطیسی قابلیت اندازه گیری دبی سیالاتی را دارند که دارای هدایت الکتریکی حداقل 5 میکروزیمنس به بالا هستند. مشتقات نفتی مقل بنیزن و گازوئیل قابلیت اندازه گیری توسط فلومتر مغناطیسی را ندارند. این فلومترها که مبتنی بر اندازه گیری حجمی هستند، از اصل قانون فارادی برای پیش‌بینی میدان مغناطیسی و یک مدار الکتریکی برای تولید نیروی حرکتی الکترومغناطیسی، استفاده می کنند.

فلومتر های مغناطیسی از نطر نوع نصب انواع مختلفی دارند. در سایزها پایین تر عموما فلنجی هستند اما با توجه به اینکه قیمت فلومتر مغناطیسی با افزایش سایز خط لوله افزایش پیدا می کند بعضا در سایز های خیلی بزرگ از مدل های نصب INSERTION استفاده می شود.

خروجی فلومترهای مغناطیسی بصورت سیگنال ولتاژی و جریانی می باشد و فلومتر های مغناطیسی برندهای معتبر قابلیت اتصال به دستگاه هارت کامیونیکتور را هم دارند. بخش الکترونیکی و ترنسمیتر سیگنال فلومتر های الکترومغناطیسی هم بصورت نصب بر روی خود فلومتر و هم بصورت نصب تابلویی دور از فلومتر قابل ارائه هستند.

فلومتر جابجایی مثبت

فلومتر جابجایی مثبت (PD) یک مکانیزم چرخه ای است که برای عبور حجم ثابتی از سیال در هر چرخه ساخته شده است. در هر چرخه مقدار سیال جابجا شده اندازه گیری می شود، به طوری که شمارش تعداد چرخه های مکانیزم مقدار دقیقی را برای حجم کل سیال عبوری از دبی سنج به دست می دهد. برای کارکرد خود نیازی به منبع تغذیه ندارد و برای نصب نیازی به لوله های مستقیم بالا دست و پایین دست ندارند. این دبی سنج ها برای اندازه‌گیری جریان سیالات چسبناک، مانند روغن ها، بنزین، گازوئیل و حلال هایی که اندازه ‌گیری آنها برای دیگر فلومترها با خطا همراه است، ایده‌ آل هستند. فلومترهای جابجایی مثبت انواع مختلفی دارند که بیشتر آنها ماهیتی دوار دارند، به این معنا که هر دور شفت نشان دهنده حجم مشخصی از سیال است که از کنتور عبور کرده است.

اندازه گیری دبی نوسانی

تجهیزات اندازه گیری دبی نوسانی، عموما سرعت جریان سیال و میزان دبی حجمی را محاسبه می کنند. فشار مایع باعث می شود پیستون شروع به نوسان کند و بر روی محور خود بچرخد. عملکرد فلومتر بر اساس حرکت این پیستون دوار است. با هر چرخش محفظه ای با حجم مشخص را پر و خالی می کند، یعنی این پیستون با جریان مایع نوسان می کند.

دبی سنج جرمی

از آنجایی که در اندازه گیری دبی دقت در برخی صنایع بسیار مهم است به سراغ اندازه گیری فلوی جرمی میرویم، چرا که در پارامتر حجم با تغییر فشار و دما حجم سیال دستخوش تغییر می گردد. برای همین حجم پارامتر مورد اعتمادی در اندازه گیری دبی نیست. دبی سنج جرمی ابزاری سریع و دقیق است که در طیف وسیعی از دماها دبی سیال را با استفاده از جرمی عبوری سیال از لوله اندازه گیری می کند. خروجی آن می تواند آنالوگ، دیجیتال یا پالسی باشد. مواردی که توسط فلومتر جرمی قابل اندازه گیری است شامل دبی حجمی، محتوای جامدات موجود درمایع، غلظت سیالات چند فازی، مقادیر ویژه چگالی مثل چگالی مرجع، بریکس و غیره می باشد.

دبی سنج فراصوتی یا اولتراسونیک

فلومتر اولتراسونیک به روش اندازه گیری سرعت یک سیال از طریق سیگنال های فراصوتی، دبی حجمی را اندازه گیری می کند. از این نوع فلومتر برای اندازه گیری دبی حجمی مایعات و گازها استفاده می شود. این فلومترها با استفاده از ارسال امواج فراصوتی از تزنسدیوسرهای فلومتر، در خط لوله در جهت حرکت و خلاف جهت حرکت سیال، فلوی حجمی سیال را اندازه گیری می کنند. امواج اولتراسونیک و سرعت سیال در پردازنده فلومتر مورد بررسی قرار می گیرند و نرخ فلو اندازه گیری می شود.

پارامترهای مهم در انتخاب دبی سنج

حداقل فاکتورهایی که باید در انتخاب دبی سنج در نظر گرفت شامل مشخصات فیزیکی سیال، نیاز کاربر، دقت اندازه گیری، قیمت، نوع خروجی و غیره می باشند. که به بررسی چند نمونه از آن می پردازیم:

توان لازم

دبی سنج ها در شکل های دو سیمه، سه سیمه و چهار سیمه طراحی می شوند. قیمت های نصب تجهیزات عموما برای ترانسمیترهای 2 و 3 سیم پایین تر از ترانسمیترهای چهار سیم است. 

ایمنی

با توجه به نوع سیال، کاربری و جنس سیال باید دبی سنج با کلاس بندی مناسب انتخاب شود. 

جنس تجهیز

با توجه به جنس تجهیز نوع سیال انتخاب گردد. به خورندگی سیال، دو فازی بودن آن توجه شود. 

سادگی در استفاده، نصب و نگهداری

از فاکتورهای موثر در انتخاب دبی سنج سادگی در نصب و استفاده است. توجه به تجهیزات مورد استفاده در کنار دبی سنج و نحوه اتصال آن به سایر تجهیزات در انتخاب دبی سنج اثر گذار می باشد. 

هزینه نصب، بهره برداری و تعمیر و نگهداری

بعد از انتخاب دبی سنج براساس دانش فنی و نیاز کاربر قیمت کالا، هزینه نصب و تعمیر و نگهداری آن در طول استفاده مورد اهمیت است. در برخی کاربردها با انتخاب دبی سنجی که دارای افت فشار غیرقابل بازگشت کمتری است می توان صرفه جویی انرژی انجام داد. هزینه تعمیر و نگهداری مربوط به قطعات، آزمایشگاه و کالیبراسیون می باشد.