فلومتر چیست ؟

فلومتر دستگاهی است که برای اندازه گیری حجم یا جرم یک گاز یا مایع استفاده می شود. فلومتر ها با نام های زیادی از جمله جریان سنج، لیتر شمار و یا سنسور سرعت سیال نیز شناخته می شوند که هر کدام بسته به صنعت مورد نظر کاربرد مختلفی دارند ولی همه ی آن ها جریان سیال را اندازه گیری می کنند فلومترها بسته به صنعت خاص با نام های زیادی مانند دبی سنج، نشانگر جریان، سنج مایع، سنسور دبی و غیره شناخته می شوند. با این حال، همه آنها جریان را اندازه گیری می کنند. بیشترین تنوع دبی سنج ها بر روی اندازه گیری گازها و مایعات در یک لوله متمرکز است. بهبود دقت، دقت و وضوح اندازه گیری سیال بزرگترین مزایای بهترین فلومترها است.

فلومتر های حجم مستقیما حجم سیال عبوری Q از فلومتر را اندازه گیری می کنند. تنها جریان سنجی که از این روش استفاده می کند، جریان سنج جابجایی مثبت (Positive displacement flow meter) است.

فلومتر های سرعت، از تکنیک هایی استفاده می کنند که به کمک سرعت سیال v، حجم آن را محاسبه می کنند. نمونه هایی از این جریان سنج ها می توان به جریان سنج های مغناطیسی، توربینی (مکانیکی)، آلتروسونیک و گردابی اشاره کرد.

فلومتر های وابسته، سرعت، حجم و یا وزن را اندازه گیری نمی کنند بلکه آن ها جریان را با استنباط از سایر پارامتر های بدست آمده اندازه گیری می کنند. برای مثال فلومتر هایی که از این روش استفاده می کنند عبارتند از فلومتر های دیفرانسیلی که از فشار سنج های دیفرانسیلی استفاده می کنند.

کاربرد فلومتر

کانال‌های باز مانند رودخانه‌های یا نهرها نیز ممکن است با فلومتر اندازه‌گیری شوند. یا اغلب، بیشترین کاربرد یک فلومتر و بیشترین تنوع دبی‌سنج‌ها برای اندازه‌گیری گازها و مایعات در یک لوله است. بهبود دقت، صحت و وضوح اندازه‌گیری سیال، از بزرگترین مزایای فلومترها است.
اکثر فلومترها از سه قسمت تشکیل شده‌اند: دستگاه اولیه، مبدل و یک فرستنده. کار مبدل این است که مایع عبوری از دستگاه اولیه را حس کند.
سپس سیگنال خام از مبدل، از طریق فرستنده به داده‌های قابل استفاده تبدیل می‌شود. یک فلومتر ممکن است از یک یا چند دستگاه فرعی فیزیکی تشکیل شده باشد زیرا این اجرا در بیشتر مواقع با هم ترکیب می‌شوند.

چرا باید از فلومتر استفاده کنیم ؟

فلومتر برای ارائه نظارت دقیق ویا کنترل جریان استفاده می شود. برخی از کاربردهای صنعتی نیاز به محاسبه دقیق کمیت دارند و بهترین گزینه انتخاب فلومتر مناسب محیط است . همه ی فلومتر ها یکسان اندازه گیری نمیکنند و داده ها رو به صورت یکسان در اختیار ما قرار نمیدهند . گاهی اوقات به جای انتخاب سنسوری که عملکرد مناسبی داشته باشد، سعی می‌شود از یک دستگاه به دلیل ارزان‌تر بودن آن استفاده شود. این خریدهای "ارزان" می توانند " پرهزینه ترین " اقدام باشد .

انواع فلومتر :

فلومتر توربینی
فلومتر الکترومغناطیسی
فلومتر ورتکس
فلومتر التراسونیک
فلومتر کوریلیوس
فلومتر جا به جایی مثبت

معرفی بعضی از انواع فلومتر( فلو متر ها)

1- فلومتر مغناطیسی :

فلومتر های مغناطیسی (Magnetic flow meter) یا مگ مترها (Mag meters) دسته ای از رایج ترین لیتر شمار ها هستند که به واسطه عدم داشتن بخش متحرک در مواردی که نباید لیترشمار در معرض سیال قرار بگیرد بسیار مناسب است.

2- فلومتر مکانیکی :

در این مدل از انواع فلومتر ها ، جریان سیال به کمک یک پروانه یا توربین در مسیر سیال اندازه گیری می شود. در محاسبه حجم عبوری در این مدل، به پارامترهای دیگری نیز نیاز است، مانند قطر لوله و دمای سیال.

3- فلومتر گردابی

فلومتر های گردابی یا Vortex flow meter به جهت اندازه گیری جریان های گردابی هستند که یک حسگر زبانه ای برای اندازه گیری استفاده می کنند.

4- فلومتر آلتروسونیک

دسته دیگر انواع فلومتر ها، فلومتر های آلتروسونیک یا Ultrasonic flow meter هستند که با کمک سیگنال های آلتروسونیک یا فراصوت این اندازه گیری را انجام می دهد. این مدل نیز مانند مدل اول، با سیال برخوردی ندارد و صرفا با اندازه گیری مدت زمان ارسال و دریافت سیگنال ها و محاسبات دیگر سرعت سیال محاسبه می شود.

5- فلومتر ورتکس

مبنای عملکرد این فلومتر ها، فرضیه ایست که اولین بار توسط «تئودور فون کارمان» (Theodore Von Karman)، ریاضی دان مجارستانی مطرح شد. طبق این فرضیه، هنگامی که مانعی سر راه جریان قرار گیرد، به صورت متناوب، گردابه هایی تشکیل می شوند. فرکانس تشکیل این گردابه ها، ارتباط مستقیمی با اندازه و شکل آن مانع دارد، نمونه ای از فلومتر ورتکس در شکل زیر مشاهده می شود. این تجهیز در بسیاری از شاخه های صنعتی برای اندازه گیری دبی حجمی مایعات، گازها و بخار به کار می رود.

مطابق شکلی که در پایین مشاهده می شود، درون فلومتر ورتکس، مانعی در مرکز لوله قرار داده شده است. به محض اینکه سرعت سیال از یک مقدار حداقل بیشتر شود، گردابه ها در پایین دست مانع تشکیل می شوند. پس از جدا شدن گردابه ها، فشار روی سطح مانع، بین مقادیر مثبت و منفی نوسان می کند. برای تشخیص این نوسان، از سنسورهای خازنی یا پیزوالکتریک استفاده می شود. این سنسورها بعد از تشخیص هر نوسانی که در فشار رخ دهد، یک سیگنال خروجی ارسال می کنند که فرکانس این سیگنال با فرکانس تشکیل گردابه یکسان است. با استفاده از این سیگنال خروجی، دبی سیال قابل محاسبه خواهد بود.

6- فلومتر روتامتر

فلومتر ، روتامتر فلومترهای متغیری هستند که از یک شناور چرخشی استفاده می‌کنند که به صورت عمودی در یک لوله‌ی مخروطی حرکت می‌کند و فشار اعمال‌شده روی مایع بر اثر جاذبه را اندازه‌گیری می‌کند. از این دستگاه معمولا برای اندازه‌گیری مایعات و گازها استفاده می‌شود. روتامترها دارای خروجی خطی، سادگی، هزینه‌ی پایین، اندازه‌گیری افت فشار کم و کاربردهای گسترده‌ی دیگر هستند، این نوع از دبی‌سنج‌ها ابزارهای اندازه‌گیری جریان ساده، قابل اعتماد و ارزان هستند.
هنگامی که یک گاز یا مایع به یک لوله‌ی جریان یکنواخت محروطی 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.

7- فلومتر جرمی حرارتی

نوع دیگری از فلومتر ها که دبی جرمی را اندازه گیری می کند، فلومتر حرارتی است، این تجهیز بیشتر به منظور پایش و کنترل مصرف گازهایی مانند هوای فشرده، کربن دی اکسید و گاز طبیعی و همچنین تشخیص نشتی به کار می رود. نمونه ای از این فلومتر در شکل زیر نشان داده شده است. این دبی سنج، دامنه مصرف گسترده و دقت معقولی دارد ولی کاربرد آن با محدودیت هایی نیز روبروست. از جمله این محدودیت ها می توان به وجود رطوبت در گازهای اشباع اشاره کرد.

وجود مخلوط دو فازی در این فلومتر موجب بروز خطا در اندازه گیری و خوردگی سنسور دما می شود. مبنای عملکرد این فلومتر، انتقال حرارت از سیال عبوری و اندازه گیری آن با استفاده از روش سیم داغ است. دو سنسور دما در این فلومتر تعبیه شده است. یکی از آنها دمای سیال را به عنوان دمای مرجع اندازه گیری می کند. سنسور دوم گرم شده و اختلاف دمای ثابتی با سنسور اول دارد، با عبور سیال از داخل لوله اندازه گیری، سنسور دوم مقداری از حرارت خود را از دست می دهد و خنک می شود. در این حالت، جریان الکتریکی مورد نیاز برای حفظ اختلاف دمای دو سنسور، معیاری دقیق از دبی جرمی است. این فلومترها زمان عکس العمل کوتاهی دارند و دقت آنها حتی در دامنه های اندازه گیری پایین نیز کاهش نمی یابد.