در صنایع امروزی، کنترل و اندازه‌گیری دقیق فلوی سیالات به امری حیاتی بدل شده است. صنایع حساسی مانند نفت و گاز، پتروشیمی، داروسازی و تولیدات غذایی به ابزارهایی نیاز دارند که بتوانند بدون کوچک‌ترین انحراف، میزان دقیق دبی را ثبت کنند. کوچک‌ترین خطا در کنترل سیالات، علاوه بر ایجاد خسارات مالی و کاهش کیفیت محصولات، می‌تواند ایمنی کارکنان و محیط کار را نیز به خطر بیندازد. به همین دلیل، فلومترها بعنوان دستگاه‌هایی تخصصی و دقیق، جایگاه ویژه‌ای در پایش و مدیریت سیالات پیدا کرده‌اند.

فلومترها با طراحی‌های متنوع برای اندازه‌گیری‌های دقیق در محیط‌های مختلف ساخته می‌شوند و به صنایع این امکان را می‌دهند که سیالات را با دقت بالا کنترل کنند. از آنجا که تصمیم‌گیری‌های کلیدی در بسیاری از فرایندهای صنعتی بر پایه داده‌های این دستگاه‌هاست، انتخاب صحیح نوع فلومتر، اهمیت ویژه‌ای دارد.

در این مقاله از شرکت آداک فرآیند سپهر، به معرفی انواع فلومترها و کاربردهای آن‌ها در صنایع گوناگون می‌پردازیم. این راهنما به شما کمک می‌کند تا با شناخت بهتر از فناوری‌های نوین فلومتری، نحوه کنترل سیالات را بصورت مطلوب و کارآمدتر انجام داده و سطح کیفیت فرآیندهای تولیدی خود را ارتقاء دهید.

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.

دبی سنج ها در چندین نوع ساخته شده‌اند که هر کدام از، فناوریهای مختلفی برای تشخیص گردش سیال استفاده می‌کند. دقت اندازه‌گیری هر نوع نسبت به انواع دیگر فرق می‌کند. حتی می‌توان گفت کاربرد صحیح این تجهیزات نیز در دقت آن موثر است. از این رو بیشترین کاربرد‌های یک دبی سنج می‌توان به اندازه گیری جرم و حجم (بخارات – مایعات – گازها) از یک لوله در واحد زمان است.

فلو چیست؟

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

لیست انواع فلومتر

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

همه این تجهیزات در اصل کار یکسانی را انجام می‌دهند، این تجهیزات با ردیابی مقدار سیال عبوری، در یک بازه زمانی مشخص دبی را تشخیص داده و بر روی نمایشگر خود نشان می‌دهند. حتی قادرند با انتقال سیگنال استاندارد جریانی 4 الی 20 میلی آمپر به اتاق کنترل فلوی خطوط را به اصطلاح مانیتورینگ کنند.

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.

در ادامه پرکاربرد ترین فلومترها را بصورت مجزا بررسی می‌کنیم. اما بخاطر اینکه هر کدام از این تجهیزات از لحاظ کاربرد، تکنولوژی و نحوه نصب تفاوت دارند و در یک مقاله نمی‌توان همه آنها را بررسی کرد. از این رو برای آشنایی بیشتر لینک مقاله کامل گذاشته شده است.

فلومتر جرمی کوریولیس Coriolis

فلومتر کوریولیس تجهیزی است که می‌تواند فلوی حجمی و جرمی را اندازه‌گیری کند. این نوع فلومتر برای اغلب مایعات و گاز‌ها مناسب است و قیمت نسبتا بالایی برای خرید این فلومتر باید پرداخت نمایید.

این کنتور قادر است، جرم سیال را از طریق اینرسی اندازه گیری می‌کند و بطور گسترده بعنوان دقیق ترین نوع دبی سنج در بسیاری از کاربردهای صنعت نفت و گاز برای اندازه گیری دبی جرمی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فلومترهای جرمی کوریولیس از دهه 1970 مورد استفاده قرار گرفته است. در این تجهیزات سیگنال خروجی مستقیماً با جرم عبوری از دستگاه دبی سنج مرتبط است. دبی سنج ترمال و کوریولیس Coriolis از دسته فلومتر های جرمی بحساب می‌آیند.

فلومترهای الکترومغناطیسی Electromagnetic Flow Meters

فلومتر الکترومغناطیسی که گاهی اوقات ماگ متر نیز نامیده می‌شوند، با ایجاد میدان مغناطیسی و سنجش ولتاژ تولید شده، قادرند نرخ دبی را با دقت بالایی تشخیص دهند.

این دستگاها دارای الکترودهایی برای اندازه گیری نرخ سیال عبوری هستند. این الکترودها در دو طرف سطحی که مایع از آن گردش می‌یابد قرار گرفته و میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند.

فلومترهای الکترومغناطیسی معمولاً تعمیر و نگهداری کمی دارند، زیرا هیچ بخش مکانیکی ندارند که بتواند خراب شود. علاوه بر این، از آنجایی که اجزایی ندارند که بطور مستقیم در مسیر آب باشد، مانع از عبور سیال نمی‌شوند. این بدان معناست که در طول فرآیند اندازه گیری، هیچ تخریبی در حرکت سیال وجود ندارد.

فلومترهای جابجایی مثبت PD

فلومتر جابجایی مثبت (PD) نوعی دبی متر مکانیکی است. این فلومترها برای عملکرد خود نیازی به منبع تغذیه ندارند و برای نصب نیازی به لوله های مستقیم بالادست و پایین دست ندارند. فلومتر PD برای اندازه‌گیری سیالات چسبناک، مانند روغن‌ها، سوخت‌ها و حلال‌هایی که اندازه‌گیری آن‌ها برای انواع دیگر فلومترها دشوار است، ایده‌آل هستند.

انواع فلومترPD یا جابجایی مثبت

• دنده بیضی
• پره چرخشی
• دیسک متحرک
• پیستونی
• هلیکس

این دستگاه‌ها قادرند بطور مستقیم حجم واقعی سیال را اندازه گیری کند. در این دستگاه سیگنال خروجی مستقیما با حجم عبوری از فلومتر ارتباط دارد. دبی سنج DP دارای دقت (0.1% از نرخ دبی واقعی) بالا و تکرارپذیری (تا 0.05٪) بسیار خوبی است. کنتورهای آب خانگی از این نوع هستند.

فلومتر ونتوری Venturi Flow Meter

ونتوری متر نوعی فلومتر است که بر اساس اصل معادله برنولی کار می‌کند و از دسته فلومتر های تفاضلی هستند. این دستگاه بطور گسترده در صنایع آب، شیمیایی، دارویی و نفت و گاز برای اندازه گیری دبی سیالات داخل پایپ (لوله) استفاده می شود.

طراحی و ساختار فلومتر ونتوری بطوری است که در بخشی سطح مقطع لوله ونتوری، کاهش می یابد تا سرعت سیال افزایش یابد. سپس با استفاده از یک مانومتر یا پرشر ترانسمیتر، فشار را اندازه گیری می‌کنند، تا میزان عبور سیال را تعیین کند. بنابراین، ونتوری یک فلومتر از نوع دیفرانسیلی است که انرژی فشار را به انرژی جنبشی تبدیل می کند. اصل Venturi meter توسط Giovanni Batista Venturi اختراع شد.

فلومتر اوریفیس Orifice Flow Meter

اوریفیس متر اساساً نوعی فلومتر است که برای اندازه گیری میزان مایع یا گاز عبوری مخصوصا بخارات، با استفاده از اصل اندازه گیری فشار تفاضلی استفاده می شود. این فلومتر ها بیشتر برای کاربردهای قوی استفاده می شود، زیرا به علت دوام و مقاومت بالای آن شناخته شده است و بسیار مقرون بصرفه است.

با نزدیک شدن سیال به دهانه اوریفیس فشار کمی افزایش می یابد و با عبور از دهانه، فشار به طرز ناگهانی کاهش می یابد. کاهش آن تا رسیدن به ورید-کنتراکتا ادامه می‌یابد و سپس به تدریج افزایش می‌یابد.

نقطه ضعف این نوع فلومترها این است که فشار را کاهش می‌دهد و می‌تواند گردش سیال را کاهش دهد و باعث افت دائمی فشار شود. این نوع دبی سنج ها در کاربردهایی که نیاز به حداکثر فشار در سراسر سیستم دارند نامطلوب هستند.

فلومترهای مکانیکی (توربین) یا پروانه‌ای

دبی سنج های توربینی از نوع فلومتر مکانیکی بوده که مقدار دبی سیال را بر اساس چرخش پره یا توربین اندازه گیری می‌کند. از رایج ترین نوع این فلومتر ها دبی سنج ها فلومتر پروانه است. این نوع دبی سنج با اندازه گیری سرعت چرخش پروانه یا سایر اجزای مکانیکی می‌تواند دبی را با دقت بالایی ثبت کند. کنتور آب خانگی از ساده ترین نوع فلومتر پروانه‌ای است.

از معایب فلومتر پروانه‌ای فرسوده شدن قطعات مکانیکی در اثر عبور سیال می‌باشد. همچنین این تجهیزات به تعمیر و نگهداری نسبتا بالایی نیاز دارند.

فلومتر التراسونیک Ultrasonic Flow Meter

فلومتر التراسونیک از امواج التراسونیک (امواج مکانیکی یا صوتی) برای اندازه گیری سرعت حرکت مایع استفاده می‌کند. با تزریق امواج به سیال و انعکاس امواج از سیال به گیرنده دستگاه، می‌توانند نرخ جریان را بصورت آنی تشخیص دهند. از انواع این تجهیزات میتوان به دبی سنج گیره‌دار که برای مایعات، بخار و گازهای فشار قوی مناسب هستند اشاره کرد.

کاربردهای فلومتر التراسونیک در نفت و گاز، تصفیه‌خانه آب و فاضلاب، صنایع غذایی و نوشیدنی، صنعت تولید دارو، کارخانه ذوب فلزات و معادن می‌باشد. فلومترهای التراسونیک دارای قطعات مکانیکی کمی هستند، در نتیجه تعمیر و نگهداری بسیار کمی دارند. اما از معایب فلوسنج های مغناطیسی می‌توان به خوانش های غیر دقیق سیالات حاوی خاک یا حباب هوا اشاره کرد چون سرعت حرکت امواج صوتی در عبور از مواد مختلف فرق می‌کند، از این رو حتی مقادیر کمی از آلاینده‌های داخل سیال باعث خطا در اندازه‌‌گیری فلو می‌شود.

فلومتر گردابی (ورتکس) Vortex Flow meter

فلومتر ورتکس (گردابی) با استفاده از اصلی به نام اثر فون کارمان کار می‌کنند. یعنی دبی سیال بوسیله اندازه‌گیری فشار دیفرانسیل ایجاد شده توسط یک مانع در مسیر سیال، پایش می‌شود. چون تغییرات فشار دیفرانسیل باعث ایجاد یک گرداب می‌شود، به همین دلیل به این نوع دبی سنج، فلومتر ورتکس (گردابی) می‌گویند. فرکانس ریزش گرداب مستقیماً با میانگین سرعت سیال و در نتیجه با فلوی حجمی متناسب است.

کنتورهای ورتکس مناسب برای اندازه گیری اغلب سیالات (مایعات، گازها و بخار)، محدوده تحمل دمایی بالا، پایداری بلند مدت بوده، و نیز اینکه تحت تأثیر تغییرات فشار، چگالی، دما و ویسکوزیته قرار نمی گیرند. بعبارتی نیاز به تعمیر و نگهداری کمی دارند. کاربرد فلومتر ورتکس برای گاز، بخار و مایعات ویسکوزیته پایین مناسب بوده و قادر است فشار‌ات و دما‌های بالا را نیز تحمل کند.

فلومتر حرارتی یا ترمال فلومتر

مس فلومتر حرارتی یا دبی‌سنج ترمال، یکی از تجهیزات تخصصی در اندازه‌گیری فلوی سیالات است که بر مبنای انتقال حرارت کار می‌کند. این دستگاه اغلب برای سنجش دقیق گازها و در برخی موارد مایعات مورد استفاده قرار می‌گیرد. عملکرد کنتور جرمی حرارتی بدین شکل است که با شناسایی تغییرات دما در هنگام عبور سیال از کنار یک منبع حرارتی، میزان فلو را تعیین می‌کند. این روش بر اساس اصل پایه‌ای ترمودینامیک سیالات، یعنی جابجایی حرارت بین جسم گرم و محیط خنک کار می‌کند.

هرچند فلومترهای حرارتی عمدتاً برای گازها طراحی شده‌اند اما در شرایط خاصی می‌توان از آن‌ها برای اندازه‌گیری فلوی مایعات استفاده کرد. در این موارد، ویسکوزیته، دمای سیال و نوع عبور سیال (لایه‌ای یا آشفته) تأثیر زیادی بر عملکرد دستگاه دارند.

فلومتر کانال باز

امروزه برای تشخیص و اندازه‌گیری جریان کانال های باز، مانند رودخانه ها، حوضچه ها و نهرها، از دو روش زیر می‌توانید استفاده نمایید:

• محاسبه دبی کانال باز از طریق الکترونیکی (سطح سنج راداری و التراسونیک).
• یکی دیگر از روش های محاسبه دبی کانال باز در لوله ها و کانال ها، محاسبه از طریق فرمول منینگ Manning است.

اگر چه دقت بمراتب کمتری دارد، اما در مناطقی که چاره‌ای جز استفاده از این روش وجود ندارد، کاربرد دارد. چون خرید یک فلومتر بزرگ برای یک کانال خیلی گران قیمت است. در ادامه شرایط استفاده از فرمول منینگ را شرح می‌دهیم.

طول مستقیم کانال باید حداقل 60 متر باشد. عرض و پستی و بلندی کانال در طول مسیر مسقیم یکنواخت باشد. شیب تندی در این مسیر وجود نداشته باشد.

در این فرمول Q برابر است با مقدار فلو کانال بر حسب فوت بر ثانیه. سطح مقطع کانال برابر با A و شعاع تقریب کانال برابر با R. شیب کانال نیز همان s است. ضریب پستی و بلندی (n) را نیز می‌توانید برحسب جدول مربوطه و بر اساس شرایط کانال بدست بیاورید.

پس بهترین روش در این موارد، استفاده از سطح سنج های راداری است که هم قیمتش از فلومتر بمراتب پایین تر است و هم دقتش اختلاف کمتری از فلومتر دارد.

روتامتر Rotameter

دبی سنج سطح متغیر یا روتامتر نیز برای تشخیص مقدار فلو عبوری (مایعات و گازها) از یک لوله کاربرد دارند. حدود بیست درصد از فلومترهای مصرفی در کل صنایع از این نوع هستند. چون این ابزار قمیت پایین و دارای دقتی قابل قبول است.

کاربرد این نوع نیز بیشتر در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، صنعت شیشه، نیروگاه‌ها، تصفیه خانه، آزمایشگاهی، ذوب آهن و فولاد 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؟

در جدول‌های زیر موارد استفاده از هر فلومتر بسته بویژگی سیال آورده شده است.

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.

مقایسه دقت و تکرارپذیری در فلومتر

هنگامی که صحبت از دقیق بودن نتایج ابزاردقیق می‌شود، اصطلاحات زیادی وجود دارد که بجای یکدیگر و به اشتباه مطرح می‌شوند. برخی از آنها دقت، تکرارپذیری و وضوح هستند. بیایید هر کدام را با جزئیات ببینیم و معنای منحصر بفرد هر اصطلاح را روشن کنیم.

رزولوشن فلومتر چیست؟

وضوح یا رزولوشن حداقل مقداری است که می‌توانیم با یک وسیله اندازه گیری، تشخیص دهیم. تصور کنید که فرآیندی دارید که نیاز به دانستن تا 0.1 بار برای عملکرد صحیح را دارد. اگر ابزاری را نصب کنید که فقط می‌تواند با نزدیک‌ترین وضوح مقدار 1بار به شما خوانش بدهد، آن‌ وقت آن ابزار وضوح کافی را برای شما ارائه نمی‌کند.

چگونه دقت یک فلومتر را اندازه گیری کنیم؟

هنگامی که یک فلومتر خریداری می‌کنید، معمولاً دقت دستگاه بر روی پلاک و کاتالوگ محصول نوشته شده است. برای اینکه مطمئن باشید تجهیز مطابق با مشخصات کارخانه ای کار می‌کند، می‌توانید موارد زیر را انجام دهید.

• برای تأیید صحت تجهیز آن را به آزمایشگاه کالیبراسیون ارسال کنید.
• از دبی متری با دقت قابل توجهی بهتر از آنچه دارید استفاده کنید و سپس خوانش های دبی متر بسیار دقیق تر را نسب به دبی سنج خریداری شده مقایسه کنید. البته فلومترهای التراسونیک گیره دار برای این کاربرد ایده آل هستند زیرا آنها به سادگی به خط لوله بسته می‌شوند و نیاز به خاموش کردن سیستم یا برش لوله ها وجود ندارد.

کلاس دقتی فلومتر 

دقت فلومتر را می‌توان بروش‌های مختلفی بیان کرد و گاهی اوقات نحوه بیان کلاس دقت یک ابزار به منطقه جغرافیایی که در آن تولید شده و در آنجا مرسوم است طبقه‌بندی می‌شود.

دقت مقیاس پذیری برای فلومترها

کلاس های دقت VDE/VDI تنها راه برای بیان دقت فلومتر نیستند. همانطور که می‌دانید، “درصد مقیاس کامل” یا به اختصار %FS، روشی است که اغلب برای بیان دقت بسیاری از دبی سنج ها استفاده می شود.

چه عواملی بر پایداری قرائت فلومتر تاثیر می‌گذارند؟

پایداری فلومتر به علت مسائل مختلف در سخت افزار، نحوه نصب، پیکربندی، کالیبراسیون یا شرایط فرآیند تحت تأثیر قرار می‌گیرد. در ادامه فهرستی از عواملی که می‌توانند باعث قرائت‌های ناپایدار دبی سنج شوند آورده شده است:

• ویژگی های سیال: تغییرات در خواص سیال مانند ویسکوزیته یا چگالی می تواند منجر به خوانش ناپایدار شود. دبی سنج های مختلف بویژگی های مختلف سیال حساس هستند.
• حباب های هوا: هوا یا گاز حباب شده در سیال می تواند باعث نوسان خواندن شود.
• لرزش لوله: ارتعاشات مکانیکی در لوله می تواند با عناصر حسگر کنتور تداخل داشته باشد و باعث قرائت نامنظم شود.
• جریان ضربانی: در برخی از پیکربندی‌های پمپاژ، مخصوصا با پمپ‌های دیافراگمی یا پیستونی،گردش سیال را تحت تاثیر قرار می‌دهد.
• نصب نادرست: نصب نادرست مانند خیلی نزدیک به خم، پمپ یا شیر، می تواند منجر به جریان آشفته شود و بر خوانش تأثیر بگذارد.
• نوسانات دما: تغییرات سریع در دمای سیال می تواند باعث تغییرات گذرا در قرائت دبی سنج شود.
• تداخل الکتریکی: نویز الکتریکی یا تداخل تجهیزات مجاور می تواند سیگنال را خراب کند.
• سایش و پارگی: سایش مکانیکی در طول زمان می تواند منجر به تخریب اجزای داخلی کنتور شود و بر دقت و پایداری آن تأثیر بگذارد.
• کالیبراسیون: یک متر کالیبره نادرست قرائت های ناپایدار یا نادرست ارائه می‌دهد.
• نوسانات فشار: تغییر در فشار خط نیز می تواند باعث ناپایدار شدن قرائت شود.
• انسداد: انسداد جزئی یا رسوب می‌تواند باعث ایجاد گرداب‌های غیرقابل پیش‌بینی شود و بر قرائت‌های کنتور تأثیر بگذارد.
• اشکالات نرم افزاری: اگر فلومتر مبتنی بر نرم افزار باشد، مشکلات سیستم عامل یا نرم افزار می تواند منجر به خواندن ناپایدار شود.
• جرم و رسوب در داخل فلومتر: تجمع مواد در قسمت داخلی دبی سنج می تواند منجر به خوانش ناپایدار در طول زمان شود.
• تداخل دستی: گاهی اوقات دستکاری تنظیمات یا تنظیمات دستی می تواند باعث خوانش ناپایدار شود.
• مشکلات ابزار دقیق: در نهایت، مشکلات پردازش سیگنال، سیم کشی معیوب یا مشکلات در خود سیستم کنترلی می تواند به بی ثباتی کمک کند.

اگر خوانش‌های فلومتر ناپایدار را تجربه می‌کنید ، انجام یک تشخیص سیستماتیک برای شناسایی علت اصلی و انجام اقدامات اصلاحی مناسب ضروری است.

چگونه مشکلات و خطاهای فلومتر را برطرف کنیم؟

در جدول زیر نحوه برطرف کردن خطاهای رایج بوجود آمده در دبی سنج ها را بررسی می‌کنیم.

چگونه دقت دبی سنج را افزایش بدهیم؟

مهم‌ترین روش‌های بالا بردن دقت اندازه‌گیری فلومترها عبارتند از:

در انتخاب تجهیز دقیق باشید

دقت یک مشخصه کلیدی است که باید در انتخاب یک کنتور به اندازه کافی نیازهای پروژه شما را برآورده کند. بعضی از این تجهیزات شاید برای کار شما مناسب نبوده یا انتخابش برای بودجه شما بدون صرفه باشد. پس قبل از انتخاب تجهیز برای کسب و کار خود حتما پارامترهای بالا را در نظر بگیرید و یا از شرکتی که دارای تخصص در این زمینه است مشاوره بگیرید!

انتخاب محل نصب مناسب فلومتر

فلومتر مناسب را انتخاب کنید که دقیقا تمام نیازهای کاربرد شما را برآورده کند. عناصر زیادی از یک برنامه کاربردی وجود دارد که می‌تواند بر اینکه یک فلومتر دقت اعلام شده کارخانه را ارائه دهد یا خیر، تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، اگر دبی متری را انتخاب کنید که برای عملکرد صحیح به لوله های پر و بدون حباب نیاز دارد و شما لوله را نیمه پر اجرا کنید و یا حباب و فوم داشته باشد، دقتی که ساخته شده را ارائه نمی دهد. حتی در مواردی اصلا کار نکند.

سیالهایی با شدت دبی پایین‌تر از محدوده حداقل فلومتر نیز می‌تواند باعث کاهش دقت تجهیز شود یا باعث شود که دستگاه کارایی لازم را نداشته باشد. برای کارکرد صحیح فلومتر را بصورت عمودی با عبور مایع از پایین به بالا نصب کنید.

مطمئن شوید که همه تجهیزات سالم هستند

برای فلومترهایی که با ابزارهای مکانیکی اندازه گیری می‌کنند، اگر دقت شروع به کاهش کرد، بررسی کنید که عناصر عملکردی تجهیز بخطر نیفتاده باشند. برخی از کنتورها به اندازه کافی ساده هستند که می‌توانند براحتی توسط کاربر تعمیر شوند. اما فلومترهای مغناطیسی، ورتکس و کوریولیس آنقدر پیچیده هستند که باید برای تعمیر به کارخانه بازگردانده شوند.

دبی متر را مطابق با توصیه های سازنده کالیبره کنید

برخی از فلومترها از همان ابتدا نیازمند کالیبراسیون هستند. بعضی نیز ساده هستند و اساساً می‌توان آنها را در محل نصب نیز کالیبره کرد و برخی نیاز به حذف از سیستم دارند تا به آزمایشگاه ارسال ‌شوند.

علایم و اختصارات فلومتر

درصد مقیاس کامل %FS

درصد نرخ فلو %R یا RD

دهانه کالیبره شده %CS

حد بالای محدوده %URL

درصد ارزش اندازه گیری شده %MV

کدام فلومتر دقیق تر است؟

دقیق ترین دبی سنج ها دبی سنج جرمی کوریولیس هست. با این حال، اینها برای همه کاربرد ها مناسب نیستند زیرا بسیار گران و معمولاً بزرگ هستند. کوریولیس ها برای موارد استفاده سطح پایین، بیش از حد کامل هستند.

فلومترهای مغناطیسی، التراسونیک و جابجایی مثبت معمولاً دقت بالاتری نسبت به فلومترهای پروانه‌ای و توربینی دارند. با این حال، برای نیازهای کاربردی دقیق شما، یک فلومتر پره ای ساده در مواردی دقت کافی با صرفه جویی در هزینه را ارائه دهد.

فلومترهای مغناطیسی و التراسونیک عموماً گرانتر از کنتورهای مکانیکی هستند، اما بسیاری از ویژگی‌هایی را ارائه می‌دهند که دبی سنج های مکانیکی ندارند. فناوری آنها حاوی قطعات متحرکی نیست که دچار سایش یا فرسایش شوند و تعمیر و نگهداری آنها کمتر و طول عمر این تجهیزات بیشتر است.

سوالات متداول دبی سنج

فلومتر چیست و در کجا استفاده می‌شود؟

برای اندازه‌گیری مقدار عبور سیالات از داخل خطوط لوله در یک دوره زمانی معین از فلومتر استفاده می‌شود. فلومتر ها عمدتا در مصارف خانگی و صنعتی کاربرد دارند. این تجهیزات با نام‌های دیگری مانند: دبی سنج، مس فلومتر، نشانگر جریان، جرم سنج و کنتور در بازار ایران شناخته شده است.

دقت فلومتر‌های ورتکس چقدر است؟

فلومترهای گردابی نیز می‌توانند دقت بالایی ارائه دهند، دقت دبی متر گردابی معمولی از 0.7٪ تا 2.5٪ است.

کدام فلومتر دقت بیشتری دارد؟

دقیق ترین دبی سنج، جرمی کوریولیس هست. با این حال، برای همه کاربرد ها مناسب نیست زیرا بسیار گران و معمولاً بزرگ هستند. بعد از کوریولیس بترتیب فلومتر های مغناطیسی، ورتکس و التراسونیک از دقت بالایی برخوردار هستند.

مس فلومتر چیست؟

یکی از انواع فلومترها که جرم عبوری سیال را بصورت دقیق اندازه‌گیری می‌کند، مس فلومتر (mass flowmeter) می‌باشد. فلومتر جرمی کوریولیس و فلومتر حرارتی هر دو از این نوع هستند و جرم سیال را با استفاده از اینرسی و انتقال حرارت می‌سنجند.

انواع فلومتر کدامند؟

فلومتر کوریولیس، فلومتر جابجایی مثبت یا DP، فلومتر مغناطیسی، فلومتر التراسونیک، فلومتر چند فازه، فلومتر ورتکس یا گردابی، فلومتر اوریفیس، روتامتر، فلومتر ونتوری، فلومتر پیتوت، فلومترهای توربینی و پره‌ای (مکانیکال).

نسبت چرخش فلومتر چیست؟

نسبت چرخش یا نسبت توقف یک اصطلاح اندازه‌گیری در فلومتر ها است که نشان می‌دهد فلومتر مورد نظر، قادر به اندازه‌گیری با دقت قابل قبولی است و بعنوان نسبت حداکثر ظرفیت به حداقل ظرفیت تعریف می شود. برای بهتر متوجه شدن این قضیه یک مثال را بررسی می‌کنیم: دستگاهی با حداکثر خروجی 10 واحد و حداقل خروجی 2 واحد دارای نسبت چرخش 5 است. این اصطلاح معمولاً برای دستگاه های اندازه گیری در نیروگاه‌های احتراق مانند بویلرها استفاده می‌شود.
یک فلومتر جرمی حرارتی دارای نسبت چرخش 1000:1 است. اورفیس ها نیز دارای نسبت چرخش عملی 3:1 است. یک توربین متر دارای نسبت چرخش 10:1 است. دبی سنجهای التراسونیک چند مسیره اغلب دارای نسبت چرخش عملی 50:1 هستند. فلومترهای جابجایی مثبت دورانی بسته به سازنده و کاربرد، بین 10:1 تا 80:1 و همچنین روتامترها دارای نسبت چرخش 80:1 دارند.

نحوه انتخاب فلومتر برای گازها را توضیح دهید؟

در انتخاب فلومتر برای گازها اگر انتظار می رود بازه دبی گازی که باید اندازه گیری شود بین 100.000 مترمکعب و 1.000.000 مترمکعب متغیر باشد. یعنی این فرآیند دارای نسبت کاهش حداقل 10:1 است. بعبارتی دبی سنج به نسبت چرخش TR حداقل 10:1 نیاز دارد. فرمول بدست آوردن نسبت چرخش نیز بصورت TR=Q (max)/Q (min) محاسبه می‌گردد.
Typical turndown ratio of various meter types هم به نسبت چرخش عملی معروف است. این نسبت نیز برای انواع دبی سنج ها می‌تواند متفاوت باشد، اما معمولاً در محدوده 10:1 تا 1000:1 قرار دارد.

دقت فلومتر کوریولیس چقدر است؟

دقت دبی سنج کوریولیس که یکی از فوق العاده دقیقترین دستگاه برای اندازه گیری دبی است. اغلب برای تأیید صحت سایر دبی سنج ها با نصب همزمان آنها و مقایسه مقادیر اندازه گیری شده استفاده می‌شوند. دقت کوریولیس مترها از 0.1٪ تا 0.5٪ متغیر است.

دقت دبی مترهای التراسونیک چگونه است؟

دقت فلومتر التراسونیک بسیار بالاست و معمولا از 0.7٪ تا 1٪ است.

فلومتر پزشکی چیست؟

فلومتر اکسیژن در پزشکی ابزاری برای تنظیم مقدار اکسیژن مصرفی بیماران است. اجزای این دستگاه عبارتند از: مانومتر، تنظیم کننده فلو، بطری رطوبت ساز و شیر ایمنی. این دستگاه در اکثر بیمارستان‌ها و مراکز درمانی بوفور یافت می‌شود.

دقت دبی سنج‌های مغناطیسی چقدر است؟

دبی سنج های مغناطیسی دقت بالایی را برای مایعات رسانا ارائه می‌دهند و دقتی در حدود 0.2٪ تا 2٪ است.

چگونه با استفاده از دبی سنج حجمی بتوانم جرم سیال را نیز اندازه بگیرم؟

اگر می‌خواهید حجم سیال خود را به جرم تبدیل کنید، باید فشار و دما را نیز اندازه بگیرید و برای محیط مورد نظر جدول چگالی داشته باشید، زیرا چگالی (دانسیته) به هر دو نیز بستگی دارد. هنگامی که دما افزایش می یابد، گاز یا مایع منبسط می شود و چگالی کاهش می یابد البته در همان حجم، فضای کمتری وجود دارد. وقتی فشار افزایش می‌یابد برعکس این قضیه اتفاق می‌افتد.

دقت روتامتر چقدر است؟

دبی سنج‌های منطقه متغیر که به نام روتامتر نیز شناخته می شوند، بسته به نوع آن، در محدوده 1.6٪ تا 5٪ متغییر است.

استریت ران streaight run چیست؟

به مجموع فاصله آپ استریم و دان استریم، استریت‌ران گفته می‌شود.

آپ استریم در فلومتر چیست؟

به طول فاصله تجهیزی که قبل از اوریفیس نصب می‌شود، آپ استریم (upstream) گفته می‌شود. البته فراموش نکنید که آن قطعه حتما باید ایجاد تلاطم بکند. در بازه آپ استریم از لحاظ استاندارد مجاز نیستیم قطعه‌ی دیگری را قرار دهیم. این فاصله تا اوریفیس 6d<upstream<50d است. (در اینجا d قطر پایپ هست)

دقت فلومتر توربینی چقدر است؟

دقت در این تجهیزات بین 1.5٪ تا 5٪ است.

دان استریم در فلومتر چیست؟

به فاصله 5d بعد از اوریفیس فلومتر را دان استریم (downstream) می‌گویند. چون در خروجی فلومترهای ونتوری سیال سریعتر از اوریفیس به حالت خطی می‌رسد، مجاز هستید کمتر از 5d در نظر بگیرید. (در اینجا d قطر پایپ هست)

اوریفیس‌ها برای چه نوع پایپ لاین‌هایی مناسب هستند؟

برای لاین های 2 تا 24 اینچ متاسب هستند.

دقت فلومتر‌های چرخ پارویی و چرخ اورشات چقدر است؟

دقت دستگاههای چرخ پارویی تا حدودی متوسط است زیرا معمولاً از 2.5٪ تا 5٪ متغیر است. دبی سنج های چرخ پلتون، که نوع خاصی از تجهیزات چرخ پارویی هستند، دقت بالاتری نسبت به فلومترهای استاندارد چرخ اورشات، با محدوده معمولی 1.5٪ تا 3٪ ارائه می‌دهند.

دقت برای فلومتر‌های جابجایی مثبت چند است؟

دقت دستگاه جابجایی مثبت یا DP نسبت به قیمت آن بسیار خوب است. معمولا نسبت به نوع از 0.1٪ تا 2.5٪ متغیر است.

دقت برای فلومترهای حرارتی چیست؟

بین 1٪ تا 3٪ است.

دقت در فلومترهای اوریفیس فشار دیفرانسیل چقدر است؟

دقت دبی سنج دیفرانسیل فشار دیفرانسیل معمولاً به اندازه دیگر از انواع فناوری‌ها بالا نیست، معمولاً بین 3 تا 5 درصد متغیر است. اما مزایای قابل توجهی را برای زمینه های کاربردی خاص ارائه می‌دهد.

میتر ران (meter run) چیست؟

یکی از راه حل‌های تست شده اوریفیس هست که برای پایپ‌های با سایز زیر دو اینچ (ا یا 1/2 اینچ) استفاده می‌گردد. متر ران بصورت یک تجهیز کامل بصورت استوانه‌ای دوسر فلنجی ساخته می‌شود. متر ران ها برای سیال‌های با سرعت پایین کاربرد دارد. طول تقریبی متر ران 1 متر است.

چگونه می‌توان اطمینان حاصل کرد که فلومترهای نصب‌شده در محیط‌های با لرزش بالا دچار نوسان خوانش نمی‌شوند؟

برای حل این مشکل، استفاده از اتصالات ضد ارتعاش و نصب فلومتر روی پایه‌های ضد لرزش توصیه می‌شود. همچنین برخی از فلومترها مانند مدل‌های کوریولیس دارای تنظیمات پیشرفته برای جبران لرزش هستند. انتخاب فلومترهای دارای فیلترهای داخلی سیگنال نیز می‌تواند تاثیرات لرزش را کاهش داده و پایدارسازی خوانش را تضمین کند.

چه پارامترهایی در سیال بر دقت اندازه‌گیری فلومترهای جرمی تاثیر مستقیم می‌گذارند؟

پارامترهای ویسکوزیته، چگالی، دما و ترکیب شیمیایی سیال، از جمله عوامل اصلی تاثیرگذار بر دقت فلومترهای جرمی هستند. این پارامترها تغییرات در نیروی وارده بر سنسورها ایجاد کرده و به این ترتیب دقت اندازه‌گیری را تحت تاثیر قرار می‌دهند. برای بهینه‌سازی، پیش از اندازه‌گیری، مشخصات سیال را تعیین کرده و از فلومترهای کالیبره‌شده برای شرایط خاص سیال استفاده کنید.

فلومترهای کوریولیس برای چه نوع گازهایی نیاز به تنظیمات خاص دارند و چگونه این تنظیمات انجام می‌شود؟

فلومترهای کوریولیس برای گازهای با چگالی پایین یا سیالات با ترکیب پیچیده نیاز به تنظیمات خاصی دارند. این تنظیمات معمولاً شامل تنظیمات حساسیت سنسور و کالیبراسیون مجدد برای چگالی سیال مورد نظر است.

چگونه می‌توان فلومترهای الکترومغناطیسی را در خطوط دارای تغییرات دمایی زیاد کالیبره و پایدار کرد؟

فلومترهای الکترومغناطیسی حساسیت بالایی به تغییرات دمایی دارند. برای کالیبراسیون پایدار در خطوط دارای تغییرات دمایی، باید از سیستم‌های خنک‌کننده استفاده شود یا فلومتر به دور از منابع حرارتی قرار گیرد. در برخی موارد، استفاده از فلومترهای جبران‌کننده دما توصیه می‌شود که دقت اندازه‌گیری را حتی در دماهای متغیر حفظ می‌کنند.

آیا امکان خطای قرائت در فلومترهای حرارتی هنگام اندازه‌گیری سیالاتی با ضریب حرارتی متغیر وجود دارد؟

بله، فلومترهای حرارتی نیز با تغییرات ضریب حرارتی سیال دچار خطا می‌شوند، زیرا پایه اندازه‌گیری این فلومترها بر مبنای حرارت است. برای بهبود دقت در چنین شرایطی، می‌توان از فلومترهای با قابلیت جبران حرارتی استفاده کرد یا ضریب حرارتی سیال را بطور دقیق در پارامترهای مربوطه وارد نمود.

چگونه نرخ جریان در فلومترهای کانال باز در شرایط محیطی با رطوبت بالا و فشار پایین تغییر می‌کند؟

رطوبت بالا و فشار پایین باعث تجمع میعانات یا بخار در فلومترهای کانال باز می‌شود. این امر دقت اندازه‌گیری را کاهش می‌دهد. برای رفع این مشکل، استفاده از سنسورهای مقاوم به رطوبت و فشار مناسب توصیه می‌شود.

آیا فلومترهای جرمی می‌توانند نرخ فلوی گازهای با ترکیب شیمیایی متفاوت را دقیق اندازه‌گیری کنند؟

بله، اما فقط در صورتی که فلومتر به نوع و چگالی گاز، کالیبره شده باشد. همچنین تغییر ترکیب شیمیایی گاز می‌تواند بر دقت اثرگذار باشد. بهتر است برای هر نوع گاز از فلومترهای کالیبره شده استفاده شود یا از تجهیزاتی که بصورت خودکار چگالی گاز را شناسایی کرده و در ضرایب تشخیص اضافه می‌کنند استفاده کنید.

کدام فلومتر برای اندازه‌گیری دبی گاز در محیط‌های دارای گازهای خورنده ایده‌ال است و چرا؟

فلومترهای کوریولیس و التراسونیک بدلیل عدم تماس مستقیم با گاز، برای اندازه‌گیری فلو گازهای خورنده مناسب‌تر هستند. این فلومترها قطعات متحرک ندارند و خورندگی گاز تاثیری بر عملکرد آن‌ها نمی‌گذارد.

چگونه نصب فلومترها در لوله‌های دارای انحنا بر نتایج خوانش تأثیر می‌گذارد؟

نصب فلومترها در نزدیکی انحنای لوله می‌تواند باعث ایجاد جریان‌های آشفته در سیال شده و دقت اندازه‌گیری را تحت تاثیر قرار دهد. هنگامی که سیال از انحنا عبور می‌کند، نوساناتی در گردش آن بوجود می‌آید که موجب اختلال در خوانش دقیق فلومتر می‌شود. برای حل این مشکل، پیشنهاد می‌شود فلومتر با فاصله‌ی حداقل ۵ تا ۱۰ برابر قطر لوله نصب شود تا سیال به حالت پایدار و خطی باز گردد. در مواقعی که فاصله‌دهی امکان‌پذیر نیست، می‌توان از تثبیت‌کننده‌های دمایی (Flow Conditioners) استفاده کرد. رعایت این نکات دقت فلومتر را تضمین کرده و نیاز به تنظیمات و تعمیرات مکرر را کاهش می‌دهد.

 

منبع : فلومتر چيست؟