فلومتر چیست؟ اهمیت فلومتر در اندازه‌گیری
در این مقاله از راهنمالند قصد داریم در مورد فلومتر ها و انواع و کاربرد های آن بپردازیم.
فلومتر یکی از ابزارهای اندازه‌گیری دقیق جریان سیالات در صنایع فرآیندی است. این تجهیزات برای اندازه‌گیری مقدار جرم یا حجم سیال عبوری از لوله‌ها در واحد زمان کاربرد دارند. از نظر اقتصادی و فنی، استفاده از فلومترها برای کنترل بهتر فرآیندها ضروری است.
اهمیت فلومترها
استفاده از فلومتر برای اندازه‌گیری جریان سیالات از جمله مایعات، گازها، و بخارها اهمیت بالایی دارد. این ابزارها اطلاعاتی از قبیل حجم، سرعت، و جرم سیال را اندازه‌گیری کرده و با محاسبات مختلف، اطلاعاتی از جمله جریان، فشار مطلق، فشار دیفرانسیل، ویسکوزیته، و دما را ارائه می‌دهند.
روش‌های اندازه‌گیری دبی سنج
اندازه‌گیری جریان سیالات با استفاده از فلومترها بر اساس اختلاف فشار، حجم، سرعت، یا جرم انجام می‌شود. فلومترهای بر اساس اختلاف فشار ساختار ساده، تلاطم و فرسایش کمتری دارند اما دقت آنها کمتر است. در حالی که فلومترهای مغناطیسی، ورتکس، و التراسونیک بر اساس سرعت عمل می‌کنند و دقت بالاتری دارند اما قیمت بالاتری دارند.
قبل از خرید فلومتر، آشنایی با انواع مختلف و مصرف آنها توصیه می‌شود. در این راستا، برخی از پرکاربردترین انواع فلومترها معرفی شده و توضیح داده شده‌اند.
تنوع فلومترها
تنوع گوناگون سیالات در صنعت باعث شده است که انواع مختلفی از فلومترها مورد استفاده قرار گیرند. فلومترها با تکنولوژی‌های مختلفی نظیر کوریولیس و ترمال مس، بر اساس نیازهای خاص صنایع، دقت بالا و قابلیت اندازه‌گیری مستقل از دما و فشار سیالات را فراهم می‌آورند.
انواع فلومترها بر اساس مکانیزم اندازه‌گیری
در حوزه‌های مختلف صنعتی، متنوعی از فلومترها برای اندازه‌گیری دقیق جریان سیالات تولید و طراحی شده‌اند. هر کدام از این تجهیزات با توجه به مکانیزم عملکرد و تکنولوژی اندازه‌گیری، برای اندازه گیری انواع خاصی از سیالات مناسب هستند. در ادامه، به معرفی انواع جریان‌سنج‌ها از دیدگاه مکانیزم کلی اندازه‌گیری می‌پردازیم:
فلومتر جرمی
فلومترهای جرمی از تکنولوژی‌های کوریولیس و ترمال مس برای اندازه‌گیری دقیق جریان سیالات استفاده می‌کنند.
فلومتر جرمی کوریولیس
قبل از انتخاب و خرید فلومتر جرمی کوریولیس، باید بدانید که این نوع فلومتر تنها قادر به اندازه‌گیری جریان جرمی همه انواع سیالات از جمله نفت، آب، انواع روغن و هر نوع سیالی با چگالی‌های متفاوت است. اساس اندازه‌گیری این نوع فلومترها استفاده از شتاب کوریولیس یا نیروی گریز از مرکز برای محاسبه فلوی سیالات می‌باشد. یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد فلومترهای کوریولیس، توانایی اندازه‌گیری همزمان چگالی و جریان جرمی سیالات است.
کوریولیس ها هزینه بالایی دارد ولی کارایی و دقت بالای، در آینده ای نزدیک موجب پیشی‌گرفتن آن از سایر رقبا خواهد شد. هر فلومتر کوریولیس دارای دو لوله اندازه‌گیری است که توسط یک تحریک کننده، به نوسان در می‌آیند. با عبور جریان از داخل لوله اندازه‌گیری، به دلیل وجود اینرسی، حرکت پیچشی هم به نوسان اولیه اضافه می‌شود. دو سنسور استفاده‌شده 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.
فلومترهای تشعشعی
در این دسته از فلومترها، جریان سیال با انتشار امواج صوتی یا نوری اندازه‌گیری می‌شود. فلومترهای نوری برای اندازه‌گیری جریان گازها مناسب بوده و فلومترهای التراسونیک نیز جزو این دسته می‌باشند.
دیگر فلومترها
در زمینه‌های مختلف، انواع متنوعی از فلومترها به کار می‌روند که در دسته‌بندی‌های قبلی قرار نمی‌گیرند. فلومترهای الکترومغناطیسی، ورتکس، جرمی (کوریولیس)، و حرارتی از جمله این دسته فلومترها هستند.
فلومتر اختلاف فشار یا DP
در این نوع فلومترها، اندازه‌گیری دبی حجمی سیال با محاسبه اختلاف فشار در مقطع لوله انجام می‌شود. این نوع فلومترها از محبوب‌ترین روش‌های صنعتی برای اندازه‌گیری فلو به حساب می‌آیند.
اوریفیس پلیت
از اوریفیس پلیت به عنوان یک ابزار محدودکننده برای تنظیم جریان یا کاهش فشار جریان در پایین دست صفحه‌ی روزنه استفاده می‌شود. این دستگاه معمولاً بین مجموعه‌ای از فلنج‌های اوریفیس نصب می‌شود و در یک مسیر مستقیم از لوله‌ی صاف قرار داده می‌شود تا از اختلال در الگوهای جریان ناشی از اتصالات و شیرها جلوگیری شود. اوریفیس پلیت یکی از دستگاه‌های محبوب برای اندازه‌گیری و کنترل جریان سیال است.
فلومتر اولتراسونیک
فلو متر التراسونیک با استفاده از امواج صوتی، قادر است دبی حجمی گازها و مایعات را اندازه‌گیری نماید. برای فلومتر التراسونیک، مواردی همچون هدایت الکتریکی، فشار، دما و ویسکوزیته مهم نیست که تقریبا یک نوع مزیت بشمار می‌آیدیدآ، اما دقت اندازه‌گیری در این نوع فلومترها نسبتا کمتر است.
فلومتر ورتکس
مبنای عملکرد فلومتر ورتکس، فرضیه‌ای است که اولین بار توسط “تئودور فون کارمان”، ریاضی‌دان مجارستانی مطرح شد. طبق این فرضیه، هنگامی که مانعی در مسیر جریان قرار می‌گیرد، گردابه‌هایی به صورت متناوب تشکیل می‌شوند. فرکانس تشکیل این گردابه‌ها، ارتباط مستقیمی با اندازه و شکل مانع دارد. نمونه‌ای از فلومتر ورتکس در شکل زیر مشاهده می‌شود. این تجهیز در بسیاری از شاخه‌های صنعتی برای اندازه‌گیری دبی حجمی مایعات، گازها و بخار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
درون فلومتر ورتکس، مانعی در مرکز لوله وجود دارد که به محض اینکه سرعت سیال از یک مقدار حداقل بیشتر شود، گردابه‌ها در پایین دست 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.
لوله ونچوری
برای اندازه‌گیری جریان سیال، یک دبی‌سنج ونچوری در لوله‌ی حامل سیال قرار می‌گیرد. هنگامی که سیال وارد ونچوری می‌شود، افت فشار بین ورودی و گلوگاه دبی‌سنج ونچوری اتفاق می‌افتد. این افت فشار با استفاده از یک سنسور فشار دیفرانسیل اندازه‌گیری می‌شود و هنگامی که کالیبره می‌شود، این افت فشار به عنوان یک معیار برای دبی تبدیل می‌شود. این دستگاه در جاهایی استفاده می‌شود که نیاز به بازیابی فشار بالا وجود دارد. تنها نکته‌ای که باید در نظر گرفته شود این است که سیال حاوی جامدات با ابعاد بزرگ یا متخلخل نباشد، زیرا در طول زمان ممکن است گلوی لوله بسته شود و عملیات جریان نخواهد داشت.
فلومتر مغناطیسی
قبل از خرید فلومتر مغناطیسی، باید بدانید که این نوع فلومتر برای مایعاتی با خاصیت هدایت الکتریکی مناسب است. به عنوان مثال، مایعاتی مانند آب (آشامیدنی و فاضلاب)، اسیدها، مواد قلیایی و دوغاب مناسب هستند. کاربرد اصلی فلومتر مغناطیسی در بخش‌های صنایع غذایی و دارویی است. همچنین در صنایع معدنی که نیاز به اندازه‌گیری دبی دوغاب خورنده و مخلوط شن و آب دارد، تنها گزینه در دسترس فلومتر الکترومغناطیسی است. در شکل زیر، نمونه‌ای از این فلومتر قابل مشاهده است.
روش اندازه‌گیری این تجهیز بر مبنای قانون القای فارادی است. مطابق این قانون، هرگاه میله‌ای فلزی در داخل میدان مغناطیسی حرکت کند، ولتاژ الکتریکی القا می‌شود. مانند شکل زیر، عبور ذرات باردار سیال از داخل میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سیم پیچ داخل این فلومتر، ولتاژ الکتریکی القا می‌کند. شدت این ولتاژ به طور مستقیم با سرعت جریان سیال متناسب است و برای اندازه‌گیری دبی حجمی سیال به کار می‌رود. در مواردی که چگالی مایع در طول فرآیند ثابت است (مانند آب)، می‌توان به راحتی، دبی حجمی را به دبی جرمی تبدیل کرد.
روتامتر
روتامتر فلومتری هست که از یک شناور چرخشی برای اندازه‌گیری جریان سیالات استفاده می‌کنند. این شناور به صورت عمودی درون یک لوله مخروطی حرکت می‌کند و فشار اعمال‌شده روی مایع بر اثر جاذبه را اندازه‌گیری می‌کند. این دستگاه معمولاً برای اندازه‌گیری جریان سیالات و گازها استفاده می‌شود.
روتامترها دارای خروجی خطی، سادگی، هزینه پایین، اندازه‌گیری افت فشار کم و کاربردهای گسترده‌ای هستند. این نوع از دبی‌سنج‌ها ابزارهای اندازه‌گیری جریان ساده، قابل اعتماد و ارزان قیمت هستند. زمانی که یک گاز یا مایع به یک لوله جریان یکنواخت محدودی وارد می‌شود، شناور بالا می‌رود و وزن آن توسط سیالی که زیر آن در جریان است تحمل می‌شود تا زمانی که کل حجم سیال بتواند از کنار شناور عبور کند. موقعیت شناور مربوط به نقطه‌ای از مقیاس اندازه‌گیری لوله است و نشانی از سرعت جریان سیال را ارائه می‌دهد.
فلومتر توربینی
فلومتر توربینی یا Turbine Flowmeter نوع دیگری از فلومترهاست که با استفاده از یک مکانیزم کاملاً مکانیکی، قادر به اندازه‌گیری جریان سیالات مایع و گازها می‌باشد. در این نوع فلومتر، پره‌های توربین به دلیل جریان سیال، دوران می‌یابند و باعث چرخش آهنربا نصب شده بر روی تیغه‌های روتور می‌شوند.
روی تیغه‌های این روتور یک آهنربا نصب شده است که در اثر چرخش روتور باعث چرخش آهنربا می‌شود. یک سنسور اثر هال در مجاورت تیغه‌های روتور قرار می‌گیرد. با گذر آهنربا از مقابل سنسور، یک پالس الکتریکی ایجاد و توسط ترانسمیتر ثبت می‌شود.
سرعت چرخش روتور و فرکانس پالس ثبت‌شده توسط ترانسمیتر، به سرعت جریان سیال ارتباط مستقیم خواهد داشت و با تبدیل این پالس الکتریکی به ولتاژ الکتریکی، سرعت سیال و سپس فلوی حجمی سیال محاسبه خواهد شد.
فلومتر توربینی
فلومتر توربینی برای سیالات با ویسکوزیته پایین و متوسط، سیالات تمیز و بدون رسوب و ذرات جامد مناسب است. این نوع فلومتر تا سایز 24 قابل استفاده در صنایع مختلف است. لازم به ذکر است که فلومترهای توربینی به دلیل دقت بالا و قیمت مناسب، جایگزین مناسبی برای فلومترهای جرمی محسوب می‌شوند.
فلومتر جرمی حرارتی
نوع دیگری از Flowmeterها که دبی جرمی را اندازه‌گیری می‌کند، فلومتر حرارتی است. این تجهیز بیشتر برای پایش و کنترل مصرف گازهایی مانند هوای فشرده، کربن دی اکسید و گاز طبیعی، و همچنین تشخیص نشتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
این نوع دبی‌سنج، دارای دامنه مصرف گسترده و دقت معقولی است. با این حال، کاربرد آن با محدودیت‌هایی نیز همراه است، از جمله وجود رطوبت در گازهای اشباع.
فلومتر ترمال (جرمی حرارتی)
وجود مخلوط دو فازی در این Flowmeter ممکن است باعث بروز خطا در اندازه‌گیری و خوردگی سنسور دما شود. این فلومتر بر اساس انتقال حرارت از سیال عبوری و اندازه‌گیری آن با استفاده از روش سیم داغ عمل می‌کند. دو سنسور دما در این فلومتر قرار دارد.
یکی از آنها دمای سیال را به عنوان دمای مرجع اندازه‌گیری می‌کند. سنسور دوم گرم شده و اختلاف دمای ثابتی با سنسور اول دارد. با عبور سیال از داخل لوله اندازه‌گیری، سنسور دوم مقداری از حرارت خود را از دست می‌دهد و خنک می‌شود.
در این حالت، جریان الکتریکی مورد نیاز برای حفظ اختلاف دمای دو سنسور، معیاری دقیق از دبی جرمی است. این فلومترها زمان عکس‌العمل کوتاهی دارند و دقت آنها حتی در دامنه‌های اندازه‌گیری پایین نیز کاهش نمی‌یابد.
فلومترهای فشاری
فلومترهایی که بر اساس ایجاد اختلاف فشار یا اندازه‌گیری فشار، قادر به اندازه‌گیری و نمایش مقدار فلوی سیال هستند، جزو رایج‌ترین و اقتصادی‌ترین انواع فلومترها محسوب می‌شوند. این انواع شامل اوریفیس پلیت فلومتر، ونتوری تیوب و فلونازل می‌باشند. همه این فلومترها با ایجاد افت فشار در خط لوله، جریان عبوری را اندازه‌گیری می‌کنند. طبق روابط برنولی، سرعت سیال در خط لوله با مجذور اختلاف فشار بین دو نقطه رابطه مستقیمی دارد.
یکی از فلومترهای بر پایه ایجاد اختلاف فشار، فلومترهای لوله پیتوت هستند. این فلومترها دارای سوراخ‌های بسیار ریزی هستند که اختلاف فشار استاتیکی و فشار دینامیکی+استاتیکی ناشی از وزن سیال را اندازه‌گیری می‌کنند.
فلومترهای مکانیکی
در دسته فلومترهای مکانیکی، دبی‌سنج یا جریان‌سنج‌ها دارای قطعات مکانیکی یا دوار در مسیر سیال هستند و با حرکت این قطعات، سرعت سیال عبوری را اندازه‌گیری می‌کنند. این شامل فلومترهای جابجایی مثبت، توربینی، روتری یا پدل، و فلومترهای سطح متغیر یا روتامتر می‌شود.
کاربرد فلومتر
فلومترها برای اندازه‌گیری جریان سیالات در لوله‌ها یا کانال‌های باز، همچون رودخانه‌ها یا نهرها، استفاده می‌شوند. این تجهیزات از سه قسمت اصلی تشکیل شده‌اند: دستگاه اولیه، مبدل و فرستنده. مبدل کار می‌کند تا جریان سیال از دستگاه اولیه را حس کند و سیگنال‌های حاصل را به داده‌های قابل استفاده تبدیل کند. این اجزا معمولاً به هم ترکیب شده و در بیشتر موارد به صورت یکپارچه عمل می‌کنند.
پارامترهای مهم در خرید فلومتر
در انتخاب فلومترها، عواملی چون قیمت، برند، متریال سنسور و بدنه، دقت اندازه‌گیری، نوع فلومتر، سایز آن، نوع سیال، و نوع اتصال تاثیرگذار هستند. برندهای معتبر مانند زیمنس، روزمونت، و اندرس هاوزر قیمت و کیفیت بیشتری دارند.
فلومترهای بر اساس سرعت، با دقت بیشتر و ساختار پیچیده‌تر، از لحاظ قیمت گران‌تر از فلومترهای اختلاف فشاری هستند. عوامل دیگری مانند متریال سنسور و بدنه (از جمله کربن استیل، فولادی، آلومینیوم، و برنجی)، نوع نمایشگر (دیجیتال)، و استانداردهای IP و EX نیز تأثیرگذارند. انتخاب هوشمندانه بین فلومترها نیاز به توجه به پارامترهایی چون دمای فرآیندی، محدوده فشار کاری، و نحوه نصب، تعمیر و نگهداری دارد.
قیمت خرید انواع پرکاربرد فلومتر
فلومترها با مدل‌های متعدد و ویژگی‌های مختلف عرضه می‌شوند که هرکدام مزایا و معایب خود را دارند. انتخاب و طراحی فلومترها در صنایع به ویژه با توجه به ابعاد خط لوله، نوع سیال، و شرایط فرآیندی اعم از دما، فشار، چگالی، و ویسکوزیته سیال صورت می‌پذیرد. قیمت این فلومترها نیز به مواردی چون ابعاد فلومتر، نوع آن، و دقت اندازه‌گیری نهایی بستگی دارد.
قیمت خرید فلومترهای جرمی
فلومترها با اندازه‌گیری سرعت، حجم، و جرم سیال، نرخ جریان (فلو) را محاسبه می‌کنند. قیمت فلومترهایی که جرم سیال را اندازه‌گیری می‌کنند، معمولاً بالاتر از سایر فلومترها است. این امر به دلیل دقت بیشتر فلومترهای جرمی است که مستقل از تغییرات دما، فشار، و چگالی می‌باشد.
قیمت خرید فلومترهای حجمی
فلومترهای حجمی با اندازه‌گیری سرعت حجم، زمانی که چگالی سیال ثابت است، دقت مناسبی دارند. اما، با تغییرات چگالی به دلیل تغییرات دما و فشار در فرآیند‌های صنعتی، مقدار فلوی حجمی نیز تغییر می‌کند. بنابراین، قیمت فلومترهای جرمی عمدتاً بیشتر از فلومترهای حجمی است.
برترین تامین کننده انواع فلومتر از برندهای جهانی
شرکت آداک فرایند سپهر به عنوان یکی از پیشتازان در واردات و تامین انواع فلومتر با فناوریهای بروز و متنوع، ارائه محصولاتی چون فلومتر التراسونیک (Ultrasonic Flowmeter)، الکترومغناطیسی (Electromagnetic Flowmeter)، ورتکس (Vortex Flowmeter)، مس فلومتر (Mass Flowmeter)، و روتامتر (Rotameter) ز برندهایی چون امرسون، روزمونت، اندرس هازر، کرونه، و یوکوگاوا می‌باشد.
وبسایت فروشگاهی آداک فرایند سپهر به‌عنوان بهترین منبع ارائه تجهیزات ابزاردقیق در ایران شناخته می‌شود. برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت مشاوره رایگان، می‌توانید با متخصصان دپارتمان فروش این شرکت تماس حاصل فرمائید.
