دبی سنج

فلومتر چیست؟

فلومتر Flowmeter از تجهیزات ابزار دقیق است که برای اندازه‌گیری میزان فلوی مایع یا گاز کاربرد دارد. در کنترل فرایند‌ها برای تعیین دبی خطی، غیر خطی، حجمی و جرمی از فلومتر استفاده می‌شود. نام‌های دیگر فلومتر عبارتند از: دبی سنج، کنتور، مسی فلومتر، جریان سنج، سنسور جریان و جرم سنج.

بعبارتی فلومتر یکی از تجهیزات مهم و پر مصرف در حوزه ابزار دقیق است که در صنایع فرآیندی برای اندازه‌گیری جریان جرمی (kg/h) یا حجم (m­3/h) سیال عبوری از خط لوله در واحد زمان و ارسال سیگنال 4 تا 20 میلی آمپر متناسب با نرخ جریان به اتاق کنترل مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

این تجهیزات به ویژه در اندازه‌گیری جریان سیالات مایع، گاز و بخار اهمیت زیادی دارند و از نظر اقتصادی و فنی برای بهبود کنترل فرآیندها ضروری هستند. به طور کلی، فلومترها به عنوان تجهیزات اندازه‌گیری دبی (جریان) عمل می‌کنند و برای تعیین نرخ جریان جرمی یا حجمی سیال به کار می‌ روند. فلومترها همچنین با نام‌ های دیگری مانند دبی‌سنج، جریان سنج، کنتور و سنسور جریان نیز شناخته می‌ شوند.

فلو چیست؟

به مقدار معین یک ماده از نظر جرم یا حجم که در واحد زمان از لوله‌ای عبور می‌کند را فلو می‌نامند.

ویسکوزیته اندازه گیری مقاومت سیال در برابر جاری شدن است و مایعات مختلف ویسکوزیته متفاوتی دارند. همچنین میتوان گفت ویسکوزیته خاصیتی است که در مشخصات فلو آرام یا متلاطم تاثیرگذار است. دما از عوامل موثر بر ویسکوزیته سیالات است که با افزایش دما ویسکوزیته سیالات کاهش می یابد. یکی از واحدهای اندازه گیری ویسکوزیته سانتی پویز (cP) است.

لیست انواع فلومتر

جرمی کوریولیس
الکترومغناطیسی
جابجایی مثبت
دیفرانسیلی البو
لوله پیتوت
ونتوری
اوریفیس
مکانیکی
التراسونیک
ورتکس (گردابی)
حرارتی
کانال باز

عدد رینولدز (Re) یک کمیت بدون بعد است که در مکانیک سیالات برای پیش‌بینی الگوهای جریان در موقعیت‌های مختلف جریان سیال استفاده می‌شود. رینولدز رابطه بین نیروهای اینرسی و نیروهای ویسکوز یا چسبنده را در یک سیال را توصیف می کند. هنگامی که عدد رینولدز کمتر از 2000 باشد جریان آرام است و اگر عدد رینولدز بزرگتر از 4000 باشد جریان متلاطم و بین 2000 تا 4000 جریان گذرا یا انتقالی است.

فلومتر چگونه کار می‌کند؟

این دستگاه‌ها از دو روش (جرم یا حجم) برای اندازه گیری دبی استفاده می‌کنند.

روش جرمی: جرم را می‌توان با واحد t/h تن بر ساعت، kg/h کیلوگرم بر ساعت و g/min گرم بر دقیقه بیان کرد.

روش حجمی: حجم را می‌توان بصورت m3/h متر مکعب بر ساعت، L/h لیتر بر ساعت و ml/min میلی لیتر بر دقیقه بدست آورد.

تنوع گوناگون سیالات از نظر مشخصات فیزیکی و شیمیایی در صنعت، نیاز به استفاده از انواع مختلف فلومترها را ایجاد کرده است. فلومترها بر اساس روش‌های مختلفی برای اندازه‌گیری جریان سیالات طراحی شده‌اند. این روش‌ها شامل اندازه‌گیری بر اساس اختلاف فشار، حجم، سرعت و یا جرم می‌باشند.

فلومترهایی که بر اساس اختلاف فشار بین دو نقطه از خط لوله عمل می‌کنند دارای ساختار و نصب ساده‌ای هستند. این نوع فلومترها به دلیل عدم وجود قطعه متحرک فرسایش کمتری ایجاد می‌کنند و نگهداری و تعمیرات آنها آسان‌تر است. با این حال، دقت این نوع فلومترها معمولاً پایین‌تر از سایر انواع است.

چگونه فلومتر مناسب را برای برنامه خود انتخاب کنیم؟

هیچ دبی سنج در سطح جهان وجود ندارد که برای همه کاربردها مناسب باشد. پس لازم است قبل از انتخاب تجهیز به سوالات زیر پاسخ دهید.

مایع مورد اندازه گیری چیست؟
حداقل و حداکثر دبی چقدر است؟
حداقل و حداکثر دمای فرآیند چقدر است؟
حداقل و حداکثر فشار فرآیند چقدر است؟
ویسکوزیته سیالی که باید اندازه‌گیری شود چقدر است؟
سایز لوله های ورودی و خروجی دبی سنج چقدر باشد؟
آیا سیال از نظر شیمیایی با قطعات داخل فلومتر سازگار است؟
اندازه‌گیری کدام پارامتر (حجمی، جرمی و چگالی سیال) مورد نیاز است؟
آیا به نمایشگر محلی نیز بر روی فلومتر نیاز دارید یا فقط خروجی سیگنال الکترونیکی نیاز دارید؟

فلومترهای مغناطیسی، ورتکس، توربینی، جابه جایی مثبت و التراسونیک از جمله تجهیزاتی هستند که برای اندازه‌گیری جریان سیالات بر اساس سرعت Q=A*V طراحی شده‌اند. این فلومترها معمولاً دقت بالاتری نسبت به نوع اختلاف فشاری دارند و به همین دلیل، قیمت آنها نیز بیشتر است.

فلومترهای جرمی کوریولیس و ترمال مس به عنوان دقیق‌ترین نوع فلومترها شناخته می‌شوند. این فلومترها جریان سیال را با بالاترین دقت ممکن اندازه‌گیری می‌کنند و میزان جریان را مستقل از دما، فشار و چگالی سیال تعیین می‌کنند.

دقت در فلومتر چیست؟
دقت رایج ترین اصطلاح در صنعت ابزار دقیق و اندازه‌گیری است و گاهی اوقات به اشتباه مورد استفاده قرار می‌گیرد. دقت یعنی مقدار اندازه گیری شده‌ای که، به مقدار واقعی فرایند نزدیک باشد. معمولاً دقت بصورت یک مقدار درصدی در بالا یا پایین نمایشگر تجهیز نشان داده می‌شود.

مثلا، فرض کنید که فلومتر مغناطیسی شما نتیجه 1GPM را با دقت 10% نشان می‌دهد. بدلیل انحراف ذاتی، شناسایی مقدار دقیق در فلومتر به احتمال زیاد دقیقاً 1GPM نیست. قطعا نرخ واقعی چیزی بین 0.9GPM و 1.1GPM است. این یعنی دقت!

تکرارپذیری فلومتر چیست؟

تکرارپذیری یعنی نتایج همه اندازه‌گیری ها نزدیک بهم باشد و پس از اندازه گیری هیچ تغییری در شرایط همه نتایج ایجاد نشود. اما یک تجهیز ابزار دقیق بسیار تکرارپذیر لزوماً به معنای دقت بالای آن نیست.

دبی سنج ها چقدر دقیق هستند؟

فلومترهای با دقت فوق العاده بالا، مانند فلومترهای Coriolis، معمولاً گرانتر از سایر دبی سنج ها هستند. یک فلومتر با دقت 5 درصد که هزینه آن بطور قابل توجهی کمتر از فلومتر دیگر با 0.2 درصد است، ممکن است نتایج مناسبی را برای اجرای صحیح فرآیند شما و هزینه بسیار کمتر ارائه دهد. دقت در مقابل محدودیت های بودجه و درک دقیق نیازهای سیستم و برنامه شما گاهی مقداری گیج کننده باشد.