فلومتر (Flowmeter) – از صفر تا صد

اندازه‌گیری سرعت هوا و جریان آب از دیرباز مورد توجه انسان بوده است. دانستن جهت و سرعت باد برای جهت‌یابی و اندازه‌گیری جریان آب به منظور تقسیم عادلانه آن در جوامع باستانی، از اولین تلاش‌ها برای سنجش دبی سیالات به حساب می‌آید. امروزه نیز اندازه‌گیری دبی سیالات در محیط‌های صنعتی از اهمیت بالایی برخوردار است. از دلایل آن می‌توان به ایمنی، کنترل فرآیند، کیفیت محصول، راندمان تولید و مدیریت هزینه‌ها اشاره کرد. به تجهیزاتی که برای اندازه‌گیری نرخ دبی مایعات و گازها مورد استفاده قرار می‌گیرند، فلومتر یا دبی‌سنج گفته می‌شود. در شکل زیر انواع مختلفی از فلومترها نشان داده شده است. در این مقاله، ملاحظات مربوط به انتخاب فلومتر و همچنین انواع فلومترهای پرمصرف در صنعت، شرح داده خواهند شد.

ملاحظات مربوط به انتخاب فلومتر

اولین گام در اندازه‌گیری صحیح دبی، توجه به شرایط فرآیند و محیط پیرامون است. موارد مختلفی مانند ساختار فیزیکی و شیمیایی سیال، جهت صحیح نصب، تغییرات آب و هوایی، جنس لوله‌ها، میزان خورندگی سیال و مهمتر از همه، نوع کاربری تجهیز، باید مورد توجه قرار گیرند.

این موارد در ادامه به طور خلاصه بررسی می‌شوند.

مشخصات سیال

دامنه تغییرات فشار و دما

لوله‌کشی و محل نصب

دامنه اندازه‌گیری و دقت دستگاه

گام بعدی در انتخاب فلومتر مناسب، تعیین دامنه مورد نیاز برای اندازه‌گیری است. بدین منظور باید حداقل و حداکثر میزان جریان (چه به صورت حجمی و چه به صورت جرمی) را شناخت. مرحله بعدی انتخاب دقت مورد نظر است. معمولاْ دقت فلومتر برحسب درصدی از مقدار اندازه‌گیری یا درصدی از دامنه تنظیم شده برای تجهیز، تعریف می‌شود. نیازمندی‌های مربوط به دقت، باید برای سه مقدار حداقل، کاری و حداکثر دبی تعریف شوند. در غیر این صورت، از اعتبار مقدار اندازه‌گیری شده توسط فلومتر کاسته خواهد شد. در کاربردهایی که با خرید و فروش محصول و وزن دقیق آن سر و کار دارند، دقت مطلق، اهمیت دارد. در حالی که در برخی کاربردهای دیگر ممکن است تکرارپذیری عاملی تعیین ‌کننده باشد. به هر حال بهتر است به هر دو مشخصه توجه شود.

واحد اندازه‌گیری دبی

انواع فلومتر

پس از مطالعه دقیق شرایط فرآیند و در نظر گرفتن تمام عوامل محیطی، نوبت به انتخاب نوع فلومتر براساس منطق و شیوه اندازه‌گیری می‌رسد. دنیای مهندسی، گزینه‌های متنوعی برای انتخاب فلومتر مناسب ارائه می‌دهد که با توجه به اطلاعات مربوط به فرآیند و محیط و همچنین با در نظر گرفتن هزینه‌ای که برای اندازه‌گیری دبی در نظر گرفته شده است، باید بهینه‌ترین گزینه را انتخاب کرد. در این بخش، ملاحظات و مفاهیم اصلی مربوط به عملکرد و کاربرد پرمصرف‌ترین انواع فلومتر در صنعت بررسی می‌شود.

فلومتر الکترومغناطیسی

این نوع فلومتر برای مایعات دارای خاصیت هدایت الکتریکی مناسب است. به عنوان نمونه می‌توان به مایعاتی مانند آب (آشامیدنی و فاضلاب)، اسیدها، مواد قلیایی و دوغاب اشاره کرد. بیشترین کاربرد این نوع فلومتر در بخش‌های مدیریت آب و صنایع غذایی است. همچنین در صنایع معدنی که نیاز به اندازه‌گیری دبی دوغاب خورنده و مخلوط شن و آب وجود دارد، تنها گزینه در دسترس، فلومتر الکترومغناطیسی است. در شکل زیر نمونه‌ای از این فلومتر مشاهده می‌شود.

فلومتر اولتراسونیک

در هر دو نوع این تجهیز، از دو سنسور استفاده می‌شود که در کنار یکدیگر نصب شده‌اند. هر دو سنسور می‌توانند به صورت متناوب به عنوان فرستنده و گیرنده عمل کنند. مدت زمانی که طول می‌کشد موج اولتراسونیک از فرستنده به گیرنده برسد، معیاری از دبی سیال داخل لوله است. به همین دلیل، این فلومتر محدود به قطر منحصر به فردی از لوله نیست و می‌توان از آن در اندازه‌های مختلف استفاده کرد. در اینجا هم مانند روش قبلی، هیچ‌گونه قطعه متحرکی در ساختار تجهیز استفاده نشده است. همین موضوع موجب می‌شود نیاز به تعمیرات به حداقل برسد. شماتیک عملکرد امواج اولتراسونیک در شکل زیر مشاهده می‌شود.

فلومتر فشار تفاضلی

فلومتر کوریولیس

استفاده از شتاب کوریولیس در اندازه‌گیری دبی سیال، موضوعی بود که اولین بار در دهه ۱۹۷۰ به ذهن مهندسان رسید. فلومتر کوریولیس قادر است دبی تقریباً تمام سیالات را، از نفت خام و پاک‌کننده‌های شیمیایی گرفته تا روغن‌های گیاهی و سس کچاپ، اندازه‌گیری کند. قابلیت اندازه‌گیری همزمان چگالی و دبی جرمی، دریچه جدیدی را در کنترل فرآیندهای صنعتی گشوده است. نمونه‌ای از فلومترهای کوریولیس در تصویر زیر مشاهده می‌شود. قیمت بالای این تجهیزات، شاید در نگاه اول ناامیدکننده به نظر برسد. ولی کارایی و دقت بالای این محصول، در آینده‌ای نزدیک موجب پیشی گرفتن آن از سایر رقیبان خواهد شد.

فلومتر ورتکس

مبنای عملکرد این فلومترها، فرضیه‌ایست که اولین بار توسط «تئودور فون کارمان» (Theodore Von Karman)، ریاضی‌دان مجارستانی مطرح شد. طبق این فرضیه، هنگامی که مانعی سر راه جریان قرار گیرد، به صورت متناوب، گردابه‌هایی تشکیل می‌شوند. فرکانس تشکیل این گردابه‌ها، ارتباط مستقیمی با اندازه و شکل آن 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 به کار می‌رود.

فلومتر حرارتی

نوع دیگری از فلومترها که دبی جرمی را اندازه‌گیری می‌کند، فلومتر حرارتی است. این تجهیز بیشتر به منظور پایش و کنترل مصرف گازهایی مانند هوای فشرده، کربن‌دی‌اکسید و گاز طبیعی و همچنین تشخیص نشتی به کار می‌رود. نمونه‌ای از این فلومتر در شکل زیر نشان داده شده است. این دبی‌سنج، دامنه مصرف گسترده و دقت معقولی دارد ولی کاربرد آن با محدودیت‌هایی نیز روبروست. از جمله این محدودیت‌ها می‌توان به وجود رطوبت در گازهای اشباع اشاره کرد. وجود مخلوط دو فازی در این فلومتر موجب بروز خطا در اندازه‌گیری و خوردگی سنسور دما می‌شود.

در صورت علاقه‌مندی به مباحث مرتبط در زمینه مهندسی مکانیک و برق، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

• مجموعه آموزش‌های دروس مهندسی مکانیک
• مجموعه آموزش‌های مهندسی کنترل
• آموزش ابزار دقیق (Instrumentation)
• برنامه نویسی PLC – به زبان ساده
• سنسور و ترنسدیوسر در مهندسی برق — به زبان ساده
• سیم داغ یا هات وایر (Hot Wire) — از صفر تا صد

این مطلب با حمایت شرکت «آرتا کار نیوساد»، نوشته شده است.

شرکت مهندسی بازرگانی آرتا کار نیوساد، از سال ۱۳۹۰ با بهره‌گیری از کادری مجرب و متخصص، فعالیت خود را به صورت تخصصی در حوزه‌های برق، کنترل، ابزار دقیق و هوای فشرده آغاز کرد. این مجموعه با هدف پشتیبانی از صنایع حیاتی و بالادستی همچون نفت، گاز، پتروشیمی، فولاد و خودروسازی، همواره در تلاش برای رفع نیازهای مهندسی و ارتقای بهره‌وری این صنایع بوده است.

آرتا کار نیوساد مفتخر است که طیف وسیعی از تجهیزات اندازه‌گیری دقیق را به مشتریان ارائه می‌دهد؛ محصولاتی که در قلب آن‌ها انواع پیشرفته فلومتر (جریان‌سنج) برای هوا و گازهای فشرده قرار دارد. خدمات شرکت آرتا کار نیوساد شامل عرضه تجهیزات با مناسب‌ترین قیمت و تحویل فوری، همراه با نصب، راه‌اندازی و برگزاری دوره‌های آموزشی تخصصی است. همچنین جهت اطمینان خاطر مشتریان، ارائه گواهی‌نامه‌های تست و کالیبراسیون معتبر نیز جزو تعهدات شرکت در جهت تضمین کیفیت و دقت اندازه‌گیری است

کالا، خدمات و برند خود را در کادر «حامی مطالب» مجله فرادرس معرفی کنید.

کلیک کنید

^^