فلومتر یا دبی سنج چیست؟
فلومتر (Flowmeter) یا همان دبی سنج یک دستگاهی است که بیانگر میزان دبی (مایع یا گاز) از یک نقطه به نقطه دیگر است. این دستگاه معمولاً برای اندازهگیری مقدار دبی سیال در سیستمهای مختلف مورد استفاده قرار میگیرد، از جمله شبکههای آب و فاضلاب، صنایع، پروسههای صنعتی و غیره. فلومترها به صورت مختلفی طراحی شدهاند، انواع فلومتر از جمله مغناطیسی، التراسونیک، دوپلکس، توربینی، ونتوری متر، اوریفیس و….
دبی (دبی حجمی) چیست؟
به میزان حجم سیال که در واحد زمان از یک مقطع عبور میکند دبی یا دبی حجمی یا معادل انگلیسی volumic flow rate میگویند. این مفهوم در زمینه های لوله کشی – تاسیسات – هیدرولیک و صنایع مربوطه به کار میرود. واحد های اندازه گیری معمول برای سنجش دبی لیستر بر دقیقه LPM گالن بر دقیقه (GPM)، متر مکعب بر ساعت SQMH و… می باشد.
کاربرد های صنعتی فلومتر – دبی سنج
فلومتر جزء تجهیزات اندازه گیری و مانیتورینگ در صنعت به حساب می آیند که نقش بسیار مهمی در سنجش عملکرد فرایند ها و تجهیزات صنعتی دارد. شماری از کاربرد های فلومتر در صنعت عبارت اند از :
- صنایع شیمیایی: در صنایع شیمیایی و به خصوص صنایعی که وظیفه تولید محصولات شیمیایی را دارند ، از فلومتر به عنوان وسیله صحت سنجی استفاده میکنند. در فرایند های شیمیایی، در کنترل مقدار دوز سیالاتی که باید با یکدیگر ترکیب شوند، وجود فلومتر حیاتی میباشد .
- صنایع نفت و گاز : وجود فلومتر در صنایع نفت و گاز به جهت کنترل فرایند های تولید ، عملکرد سیستم های انتقال و … استفاده میشود.
- تاسیسات و سیستم های پمپاژ : پمپ ها یکی از مهم ترین بخش های سیستم های تاسیساتی میباشند. از آنجایی که این سیستم ها برای کاربری های مداوم و طولانی مدت طراحی میشوند، بررسی مداوم عملکرد پمپ ها و اطمینان از صحت کارکرد آن ها، امری حیاتی محسوب میشود که این امکان با استفاده از یک فلومتر امکان پذیر میباشد.
سیستم های اطفاء حریق: سیستم های اطفای حریق به خصوص سیستم های اطفای آبی، جزو اجزای بسیار حساس یک مجموعه میباشند که با ایمنی و سلامت انسان ها در ارتباط میباشند. بنابراین لازم است عملکرد این سیستم ها به خصوص پمپ های اتش نشانی به وسیله فلومتر به صورت مداوم سنجیده شود تا از صحت عملکرد سیستم اطفا اطمینان حاصل شود.
انواع فلومتر
انواع مختلفی از فلومترها با مکانیزمهای گوناگون وجود دارند که هر کدام برای سیالات و شرایط خاص کاربرد دارند. انتخاب نوع فلومتر مناسب به عواملی مانند نوع سیال، دما، فشار، دقت مورد نیاز و هزینه بستگی دارد.
فلومتر مغناطیسی
به میزان حجم سیال که در واحد زمان از یک مقطع عبور میکند دبی یا دبی حجمی یا معادل انگلیسی volumic flow rate میگویند. این مفهوم در زمینه های لوله کشی – تاسیسات – هیدرولیک و صنایع مربوطه به کار میرود. واحد های اندازه گیری معمول برای سنجش دبی لیستر بر دقیقه LPM گالن بر دقیقه (GPM)، متر مکعب بر ساعت SQMH و… می باشد.
فلومتر الکترومغناطیسی (به انگلیسی: Electromagnetic flow meter) یک نوع فلومتر است که بر اساس اصول الکترومغناطیسی و قانون فارادی برای اندازهگیری جریان سیالات استفاده میشوند. این فلومترها بر اساس اثر لورنتز که توسط فارادی ارائه شده است، عمل میکنند. وقتی یک سیال برای اندازهگیری جریان از یک میدان مغناطیسی عبور میکند، نیروی لورنتزی که بر اثر تغییرات جریان الکتریکی در سیال ایجاد میشود، باعث ایجاد نیرویی بر روی سیال میشود. اندازهگیری این نیرو به محاسبه دبی جریان منتج میشود.
این دبی سنج ها معمولاً شامل یک میدان مغناطیسی ثابت و یک الکترود برای اندازهگیری ولتاژ الکتریکی تولید شده توسط جریان سیال میشوند. قیمت و روش ساخت این فلومترها بستگی به نوع و ساختار آنها دارد. برخی از فلومترهای الکترومغناطیسی دارای قطعات الکترونیکی پیچیده و حساس هستند که ممکن است قیمت آنها بالا باشد. همچنین، مواد استفاده شده در ساخت این فلومترها نیز بر قیمت و روش ساخت آنها تأثیر دارد.
به طور کلی، فلومتر الکترومغناطیسی به دلیل دقت بالا و قابلیت اندازهگیری در شرایط مختلف، در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت و گاز، شیمیایی، آب و فاضلاب، و صنایع فرایندی دیگر استفاده میشوند.
فلومتر اولتراسونیک
فلومتر اولتراسونیک (به انگلیسی: Ultrasonic flow meter)، دستگاهی است که برای اندازه گیری سرعت جریان یک سیال با ارسال امواج اولتراسونیک از طریق سیال و اندازه گیری زمان لازم برای امواج برای طی مسافت شناخته شده با جریان و در برابر جریان استفاده می شود. تفاوت در زمان ارسال امواج اولتراسونیک، باعث میشود تا سرعت سیال و سپس دبی جریان عبوری محاسبه گردد.
اصل اساسی در پشت عمل یک فلومتر اولتراسونیک اندازه گیری تفاوت زمانی بین امواج مافوق صوت هم جهت با جریان و در جهت مخالف جریان سیال است.
به طور معمول دو نوع فلومتر اولتراسونیک وجود دارد:
- فلومتر داپلر (doppler fowmeter)
- فلومتر زمان گذرا (transit-time)
- فلومتر داپلر (doppler fowmeter): این فلومتر براساس اندازه گیری فرکانس امواج مافومق صوت عمل میکند. تغییر فرکانس منعکس شده از ذرات سیال، سرعت سیال عبوری را مشخص میکند.
- فلومتر زمان گذرا (transit-time): این فلومتر ها زمان عبور موج را اندازه گیری میکنند. تفاوت زمان میان موج های مخالف و هم جهت جریان، سرعت سیال را مشخص میکند.
فلومتر توربینی
یکی دیگر از دستگاه هایی که برای سنجش دبی سیال استفاده میشود فلومتر توربینی (به انگلیسی: Turbine flow meter) می باشد. این فلومتر با استفاده از حرکت توربین در جریان سیال دبی عبوری را تخمین میزند. اصل عملکرد این فلومتر، براساس اندازهگیری سرعت گردش توربین در جریان سیال است.
فلومتر توربینی معمولا از دو بخش عمده تشکیل میشود.بخش اول، توربین، که با برخورد سیال به پره های آن شروع به چرخش میکند و دوم واحد الکترونیکی که سرعت چرخش توربین را به سیگنال تبدیل میکند. هنگامی که سیال از توربین عبور میکند، توربین شروع به چرخش میکند و سرعت گردش آن متناسب با دبی جریان سیال است. اندازهگیری سرعت گردش توربین از طریق واحد الکترونیکی صورت میگیرد و سپس دبی جریان محاسبه میشود.
فرمول محاسبه دبی جریان با استفاده از یک فلومتر توربینی به صورت زیر است:
- ضریب تبدیل توربین
- سطح مقطع توربین
- سرعت چرخش توربین
فلومترهای توربینی یکی از انواع فلومترهای پرکاربرد در صنایع مختلف هستند که به دلیل دقت، دوام و قابلیت اطمینان آنها در بسیاری از صنایع به کار میروند. برخی از کاربردهای اصلی فلومترهای توربینی عبارتند از:
صنایع نفت و گاز: در صنایع نفت و گاز، فلومترهای توربینی برای اندازهگیری دبی جریان نفت، گاز و سایر سیالات استفاده میشوند. این اطلاعات اندازهگیری شده برای محاسبه میزان تولید، مصرف و انتقال مواد مایع در صنایع نفت و گاز بسیار حیاتی هستند.
صنایع شیمیایی: در صنایع شیمیایی، فلومترهای توربینی برای اندازهگیری دبی جریان مواد شیمیایی و مخلوطهای مختلف استفاده میشوند. این اندازهگیریها به کنترل و مانیتورینگ فرآیندها و تولیدات شیمیایی کمک میکنند.
صنایع آب و فاضلاب: در صنایع آب و فاضلاب، فلومترهای توربینی برای اندازهگیری دبی جریان آب و فاضلاب استفاده میشوند. این اطلاعات اندازهگیری شده به بهینهسازی مصرف آب و مدیریت منابع آب کمک میکنند.
صنایع تولید انرژی: در صنایع تولید انرژی مانند نیروگاهها، فلومترهای توربینی برای اندازهگیری دبی جریان بخار و آب خنک کننده استفاده میشوند. این اندازهگیریها برای بهینهسازی عملکرد و کارایی نیروگاهها بسیار اهمیت دارند.
بنابراین، فلومترهای توربینی به عنوان یک ابزار اندازهگیری حیاتی در صنایع مختلف برای کنترل و مانیتورینگ جریان سیالات به کار میروند.
فلومتر دوپلکس
فلومتر دوپلکس (به انگبیسی: Duplex flow meter) از ترکیب دو تکنولوژی فلومتر توربینی و التراسونیک برای اندازهگیری جریان سیال استفاده میکند. این فلومترها دقت بالا و قابلیت اندازهگیری در شرایط مختلف را دارا هستند.
فلومتر روزنه ای یا اوریفیس
فلومتر روزنه ای یا اوریفیس (به انگلیسی: orifice flowmeter) وسیله ای است که برای اندازه گیری دبی سیال با اندازه گیری افت فشار استفاده میشود. این افت فشار در عرض یک انقباض (صفحه اوریفیس) محاسبه میشود. با استفاده از معادله برنولی که حالت خاصی از معادله انرژی میباشد، افت فشار به سرعت مرتبط میشود. بنابراین با محاسبه سرعت سیال، دبی سیال عبوری مشخص میگردد.
اصل اساسی در عملکرد یک دبی سنج اوریفیس، محدود کردن جریان از طریق یک دهانه کوچک (صفحه اوریفیس) درجریان است. با عبور سیال از دهانه، سرعت افزایش و فشار کاهش می یابد. با اندازه گیری افت فشار در سرتاسر دهانه می توان سرعت جریان سیال را تعیین کرد. دبی سیال عبوری با اندکی تغییر در اصل برنولی، به صورت زیر محاسبه میشود.
- ضریب خروجی اوریفیس
- سطح مقطع اوریفیس
- افت فشار در مسیر اوریفیس
- ثابت شتاب گرانش
فلومتر اوریفیس معمولاً در صنایعی مانند نفت و گاز، فرآوری شیمیایی و تصفیه آب، تاسیسات و لوله کشی ساختمان ها و برای اندازه گیری دبی سیالات استفاده می شوند. آنها دستگاه های نسبتا ساده و مقرون به صرفه ای برای اندازه گیری دبی سیال هستند، اما می توانند به دلیل انقباض در مسیر جریان، افت فشار قابل مشاهده ای را در سیستم ایجاد کنند.
فلومتر روتامتر
فلومترهای روتامتر (به انگلیسی: Rotameter) یک نوع دبی سنج هست که برای اندازهگیری جریان سیالات (مایع یا گاز) استفاده میشوند. این فلومترها از یک لوله شیشهای یا پلاستیکی با یک شکل مخروطی و یک float (شناور) داخل آن تشکیل شدهاند. شناور درون لوله با تغییر جریان سیال بالا و پایین حرکت میکند و میزان جریان سیال را نشان میدهد.
روتامترها بر اساس اصول ارشمیدس و قانون تعادل نیروها عمل میکنند. وقتی جریان سیال از لوله عبور میکند، شناور درون لوله به قدری حرکت میکند که توازن بین نیروی جریان سیال به سمت بالا و نیروی گرانش به سمت پایین برقرار میشود. مکان شناور درون لوله نشاندهنده میزان دبی سیال است.
روتامترها به دلیل سادگی و قابلیت خواندن آسان نتایج، مقرون به صرفه بودن و عدم نیاز به منابع برق، در بسیاری از صنایع مختلف از جمله صنایع شیمیایی، آب و فاضلاب، و صنایع فرایندی استفاده میشوند. اما دقت اندازهگیری آنها نسبت به فلومترهای الکترونیکی کمتر است.
فلومتر حرارتی
دبی سنج حرارتی حرارتی (به انگلیسی: Thermal flow meter)، یک نوع فلومتر است که بیشتر برای اندازهگیری جریان سیالات (مایع یا گاز) با استفاده از انتقال حرارت استفاده میشود. این نوع فلومترها بر اساس اصول حرارتی عمل میکنند و میزان جریان سیال را بر اساس تغییرات دما اندازهگیری میکنند.
یک فلومتر حرارتی معمولاً شامل یک حسگر حرارتی (مثلاً رزیستانس یا ترموکوپل) و یک منبع حرارتی است. وقتی جریان سیال از فلومتر عبور میکند، سیال حرارت از منبع حرارتی جذب میکند و حسگر حرارتی تغییرات دمای سیال را اندازهگیری میکند. با توجه به تغییرات دمای سیال، میزان دبی سیال محاسبه میشود.
فلومترهای حرارتی برای اندازهگیری جریان سیالات با دماهای مختلف، از جمله سیالات داغ یا سرد، استفاده میشوند. آنها به دلیل دقت بالا، عملکرد قابل اعتماد و عدم وابستگی به ویژگیهای فیزیکی سیال، در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت و گاز، قسمت های حساس صنایع شیمیایی، و… مورد استفاده قرار میگیرند.
فلومتر کوریولیس
فلومتر کوریولیس (به انگلیسی: Coriolis Flow Meter)، یک نوع فلومتر است که بر اساس اصل واکنش کوریولیس عمل میکند. این نوع فلومتر برای اندازهگیری جریان سیالات (مایع یا گاز) با استفاده از افکنش کوریولیس استفاده میشود. اصل عملکرد فلومتر کوریولیس بر اساس تأثیر نیروهای کوریولیس است که در سیال حرکت دارند.
وقتی جریان سیال از فلومتر عبور میکند، دو لوله انعطافپذیر در داخل فلومتر به نوسان در میآیند. به دلیل واکنش کوریولیس، این نوسانات توسط سنسورهای ارتعاشی اندازهگیری میشوند و میزان جریان سیال محاسبه میشود. فلومتر کوریولیس دارای دقت بالا، پاسخ سریع، و قابلیت اندازهگیری جریان دوفازی (مانند گاز و مایع) است.
دبی سنج های کوریولیس به دلیل دقت بالا، دوام بالا، و قابلیت اندازهگیری در شرایط مختلف مانند دما و فشار، در صنایع پتروشیمی، صنایع غذایی مورد استفاده قرار میگیرند. این فلومترها مناسب برای اندازهگیری جریان سیالات با خصوصیات مختلف مانند دما، فشار و چگالی هستند.
ونتوری متر
یکی از متداول ترین روش ها برای سنجش دبی، استفاده از تجهیزی به نام فلومتر ونتوری متر (به انگلیسی: Venturi Type flow meter)، است. ونتوری متر وسیله ای است که با استفاده از اصل برنولی و پدیده ونتوری حاصل از تغییر سطح مقطع عبوری سیال از لوله و تغییر فشار ایجاد شده استفاده میکند . تمام این محاسبات براساس رابطه مشهور برنولی که رابطه حاکم بر جریان سیال میباشد انجام میشود .
بر اساس این رابطه با کاهش سطح مقطه لوله، با ثابت ماندن دبی، فشار و سرعت سیال تغییر میکند. بنابراین با سنجش تغییرات فشار در این بازه، دبی عبوری از سطح مقطع لوله محاسبه میشود . مزیت بزرگ ونتوری متر نسبت به دیگر انواع فلومتر ( دبی سنج ) ساختار ساده آن میباشد که به نسبت هزینه ساخت و تهیه آن نیز کاهش میابد .
مقایسه کلی انواع مختلف فلومتر
با توجه به اینکه فلومتر های صنعتی، در کاربری های بسیار متفاوتی تولید میشوند و معمولا اهداف متفاوتی را دنبال می کنند، نمی توان معیار مشخصی به جهت مقایسه یافت. با این حال به طور حدودی، و کلی میتوان ویژگی های عمومی زیر را برای هریک از انواع فلومتر در نظر گرفت.
مقایسه انواع فلومتر
نوع فلومتر | دقت | نگهداری | راحتی تعمیر | فشار کاری | سیال کاری | پیچیدگی | هزینه ساخت |
---|---|---|---|---|---|---|---|
ونتوری متر | متوسط | متوسط | متوسط | خوراکی و صنعتی | متوسط | نسبتا ساده | نسبتا پایین |
توربینی | متوسط | متوسط | متوسط | خوراکی - گاز - صنعتی | متوسط | متوسط | متوسط |
اوریفیس | پایین | نسبتا ساده | متوسط تا بالا | دارای ویسکوزیته | نسبتا ساده | نسبتا پایین | |
اولتراسونیک | متوسط | متوسط | متوسط | خوراکی و صنعتی | متوسط | متوسط | متوسط |
حرارتی | نسبتا پایین | متوسط | متوسط تا بالا | سیال با دمای متغیر | زیاد | متوسط به بالا | متوسط |
الکترومغناطیسی | بالا | پیچیده | متوسط تا بالا | سیالات هادی | زیاد | بالا | بالا |
روتامتر | پایین | ساده | متوسط | خوراکی و صنعتی | نسبتا ساده | نسبتا ارزان | متوسط |
کوریولیس | بالا | پیچیده | متوسط تا بالا | خوراکی و صنعتی | زیاد | بالا | بالا |
فلومتر ونتوری برند گرند با اتصال گروود Gerand GPM meter Venturi package
فلومتر برند گرند ساخت کشور آمریکا می باشد و یک فلومتر از نوع ونتوری متر است. بنابراین ساختار این فلومتر بسیار ساده بوده و این امکان را فراهم میکند تا با هزینه نسبتا کمتر از سایر انواع دبی سنج ها، میزان جریان سیال عبوری، با دقت بسیار خوبی اندازه گیری شود .
فلومتر ونتوری گرند، همچنین دارای تاییدیه بین المللی FM می باشد که صحت عملکرد و کیفیت بسیار بالای این محصول را ضمانت میکند .
ویژگی فلومتر ونتوری گرند
- دارای تاییدیه بین المللی FM
- موجودی از سایز های 4 اینچ تا 8 اینچ به تعداد بالا در انبار شرکت لیدوما
- امکان استفاده از اتصال گروود؛ تعمیر و نگهداری بسیار راحت
- امکان تامین قطعات یدکی
- نصب، کاربری ، و تعمیر نگهداری ساده
- دقت بالا
- قیمت مناسب
- امکان سنجش دبی تا 3500 گالن آمریکایی بر دقیقه ( GPM)
- ساخت کشور آمریکا
دیاگرام پیشنهادی نصب فلومتر گرند
تجهیزات اندازه گیری وضعیت سیال و مانیتورینگ، معمولا تجهیزات حساس و دقیقی میباشند . بنابراین نصب غیر اصولی این تجهیزات، منجر به بروز خطا در سنجش میشود. این عمل علاوه بر تولید داده های غیر قابل اعتماد، عمر به کارگیری این تجهیزات را نیز کاهش میدهد. به همین جهت لازم است در نصب و بکارگیری این تجهیزات، از دستورالعمل تولید کننده و تامین کننده، پیروی کرد.
به منظور جلوگیری از تشکیل بیش از حد گردابه (vortex) و بروز خطا در فلومتر، دیاگرام پیشنهادی نصب فلومتر برند گرند، توسط این شرکت به صورت زیر ارائه شده است.
این مقاله چقدر براتون مفید بود؟
روی پنج ستاره کلیک کنید تا به آن امتیاز دهید!
ممنون از بازخوردتون!
تا حالا رای نیامده! اولین نفری باشید که به این پست امتیاز می دهید.
- تیم تولید محتوا
- اسفند 12, 1402
- 237 بازدید