فلومتر (Flowmeter)

فلومتر (Flow meter)، یکی از مهمترین تجهیزات ابزار دقیق در صنایع فرآیندی می باشد که برای اندازه گیری جرم یا حجمی از سیال عبوری که در واحد زمان از لوله میگذرد، مورد استفاده قرار می گیرد. در واقع استفاده از فلومتر ها یا دبی سنج جهت اندازه گیری جریان سیالات مانند مایع، گاز و بخار اهمیت فراوانی دارد و از نظر اقتصادی و  فنی برای کنترل بهتر فرآیند الزامی می باشد. 

به عبارت بهتر فلومتر یک دستگاه اندازه‌گیری دبی (جریان) است که برای تعیین نرخ (سرعت) جریان جرمی یا جریان حجمی سیال مورد استفاده قرار می گیرد.  فلومترها با نام‌های دیگری مانند دبی سنج، یا سنسور دبی نیز شناخته می‌شوند. هدف از استفاده و خرید دستگاه فلومتر بهبود دقت، درستی و وضوح اندازه‌گیری سیال در صنایع فرآیندی است. فلومترها می‌توانند حجم یک ماده، سرعت و جرم آن را اندازه‌گیری کنند و با استفاده از محاسبات مختلف جریان، فشار مطلق، فشار دیفرانسیل، ویسکوزیته و دما را گزارش دهند

انواع محصولات فلومتر

روش های اندازه گیری دبی سنج

خرید فلومتر در انواع مختلف

پیش از خرید فلومتر بهتر است با انواع آن آشنا شوید، در ادامه به معرفی و توضیح برخی از پرکاربرد ترین انواع فلومترهای مورد مصرف در صنایع خواهیم پرداخت:

انواع Flowmeter	نحوه اندازه گیری	کاربردها
روتامتر	روتامتر	گاز، مایعات تمیز
مغناطیسی	سرعت	مایعات رسانا
ورتکس	سرعت	گاز، مایعات، بخار
حرارتی	جرم	گاز
جابجایی مثبت	حجم	مایعات تمیز
کوریولیس	جرم	گاز، مایعات
پیتوت	اختلاف فشار	گاز، مایعات تمیز
اوریفیس	اختلاف فشار	گاز، مایعات، بخار
اولتراسونیک	سرعت	گاز، مایعات
کوریولیس	جرم	گاز، مایعات

انواع فلومتر از نظر نوع مکانیزم اندازه گیری

همانطور که پیشتر نیز اشاره کردیم انواع بسیار زیادی از فلومترها در صنایع طراحی و تولید شده اند. هریک از این تجهیزات با توجه به مکانیزم عملکرد و تکنولوژی اندازه گیری مناسب اندازه گیری نوع خاصی از سیال میباشند. در ادامه به معرفی انواع جریان سنج ها از منظر مکانیزم کلی اندازه گیری خواهیم پرداخت:

فلومترهای فشاری

فلومتر هایی که بر اساس ایجاد اختلاف فشار یا اندازه گیری فشار قادر به اندازه گیری و نمایش مقدار فلوی سیال هستند، یکی از رایج ترین و مقرون بصرفه ترین انواع فلومترها میباشند. این فلومترها شامل اوریفیس پلیت فلومتر، ونتوری تیوب و فلو نازل میباشند. تمامی این فلومتر ها با ایجاد یک افت فشار در خط لوله جریان عبوری را اندازه گیری میکنند. فطبق روابط برنولی سرعت سیال عبوری در خط لوله با مجذور اختلاف فشار در بین آن نقاط رابطه ی مستقیمی خواهد داشت.

یکی دیکر از انواع فلومترهایی که بر اساس اختلاف فشار جریان عبوری را اندازه گیری میکند، فلومترهای لوله پیتوت هستند. این فلومترها دارای سوراخ های بسیار ریزی روی خود هستند که اختلاف بین فشار استاتیکی سیال (که ناشی از وزن آن میباشد) و فشار دینامیکی+استاتیکی را اندازه گیری میکنند.

فلومترهای مکانیکی

دبی سنج یا جریان سنج هایی که هریک به نحوی دارای قطعات مکانیکی یا دوار در مسیر سیال هستند و به حرکت یک قطعه مکانیکی سرعت سیال عبوری میشوند از فلومترهای مکانیکی محسوب میشوند.

فلومترهای جابجایی مثبت، فلومترهای توربینی، فلومترهای روتری یا پدل، فلومترهای سطح متغیر یا روتامتر از این دسته هستند که در ادامه به توضیح هریک از آنها میپردازیم.

فلومترهای تشعشعی

این دسته از فلومترها با انتشار امواج صوتی یا نوری فلوی سیال عبوری را اندازه گیری میکنند. فلومترهای نوری که مناسب اندازه گیری جریان عبوری گازها میباشند و فلومترهای التراسونیک از فلومترهای تشعشعی هستند. این فلومترها با ارسال یک موج صوتی یا نوری از یک سمت و دریافت آن از سمت دیگر نرخ جریان عبوری سیال را محاسبه خواهند کرد.

سایر فلومترها

فلومترهای دیگری هم در صنایع مورد استفاده هستند که در تقسیم بندی های بالا نمیگنجند. ولی هریک دارای مکانیزم اندازه گیری فلوی مختص خود هستند که در ادامه به توضیح عملکرد هریک از آنها اشاره خواهیم کرد. فلومترهای الکترومغناطیسی، ورتکس (گردابی)، فلومترهای جرمی (کوریولیس)، فلومترهای حرارتی از این دست فلومترها هستند.

فلومتر اختلاف فشار یا DP

در فلومترهای اختلاف فشاری، اندازه گیری دبی حجمی سیال با استفاده از محاسبه اختلاف فشار ایجاد شده در مقطع لوله می باشد و از پرکاربردترین روش های صنعتی برای اندازه گیری فلو به حساب می آید. اساس کار در فلومترهای اختلاف فشاری یا DP معادله برنولی است در واقع سرعت سیال و فشار با یکدیگر رابطه عکس دارند و با افزایش سرعت سیال عبوری از لوله فشار آن افت پیدا خواهد کرد.

این نوع فلومتر برای اندازه گیری دبی طیف گسترده ای از سیالات مایع، گازها و بخار به کار می رود و همچنین برای اندازه گیری دبی مبنی بر اختلاف فشار از ترانسمیترهای فشار استفاده می شود. لازم به ذکر است فلومتر هایی که المنت اندازه گیری در آنها اوریفیس پلیت (Orifice Plate)، لوله ونچوری(Venturi tube) یا فلونازل (Flow Nozzle) می باشد، همگی با استفاده از محاسبه اختلاف فشار بین دو نقطه در خط میزان فلوی حجمی عبوری سیال را اندازه گیری می کنند.

اوریفیس پلیت

از اوریفیس پلیت به عنوان ابزار محدودکننده برای تنظیم جریان یا کاهش فشار جریان در پایین دست صفحه‌ی روزنه، استفاده می‌شود.
اوریفیس پلیت معمولا بین مجموعه‌ای از فلنج‌های اوریفیس نصب می‌شود و در یک مسیر مستقیم از لوله‌ی صاف قرار داده می‌شود تا از اختلال در الگوهای جریان از اتصالات و شیرها جلوگیری شود. اوریفیس پلیت یکی از محبوب‌ترین دستگاه‌ها برای اندازه‌گیری و کنترل جریان سیال است.

لوله ونچوری

جهت اندازه گیری جریان سیال یک دبی‌سنج ونچوری در لوله‌ی حامل سیال قرار می‌گیرد. هنگامی که سیال وارد ونچوری می شود افت فشار بین ورودی و گلوگاه دبی‌ سنج ونچوری اتفاق می‌افتد. این افت فشار با استفاده از یک سنسور فشار دیفرانسیل اندازه‌گیری می‌شود و هنگامی که کالیبره می‌شود، این افت فشار به عنوان معیاری برای دبی تبدیل می‌شود. از این دستگاه در جاهایی استفاده می‌شود که نیاز به بازیابی فشار بالا است.

استفاده از ونچوری در صنایع و محدودیتی از نظر نوع سیال ندارد تنها نکته ای که باید در نظر گرفته شود این است که سیال حاوی جامدات ابعاد بزرگ یا متخلخل نباشد زیرا به مرور زمان قسمت گلویی لوله بسته می شود و عملا هیچ جریانی از آن رد نمی شود.

نحوه عملکرد فلومتر

فلومتر مغناطیسی

قبل از خرید فلومتر جریان سنج مغناطیسی باید بدانید که این نوع فلومتر برای مایعات دارای خاصیت هدایت الکتریکی مناسب است. به عنوان نمونه می توان به مایعاتی مانند آب (آشامیدنی و فاضلاب)، اسیدها، مواد قلیایی و دوغاب اشاره کرد. بیشترین کاربرد این نوع فلومتر در بخش های صنایع غذایی و دارویی است. همچنین در صنایع معدنی که نیاز به اندازه گیری دبی دوغاب خورنده و مخلوط شن و آب وجود دارد، تنها گزینه در دسترس، فلومتر الکترومغناطیسی است. در شکل زیر نمونه ای از این فلومتر مشاهده می شود.

روش اندازه گیری این تجهیز بر مبنای قانون القای فارادی است. مطابق این قانون، هرگاه میله ای فلزی در داخل میدان مغناطیسی حرکت کند، ولتاژ الکتریکی القا می شود. مانند شکل زیر، عبور ذرات باردار سیال، از درون میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سیم پیچ داخل این فلومتر، ولتاژ الکتریکی القا می کند. شدت این ولتاژ به طور مستقیم با سرعت جریان سیال متناسب است و برای اندازه گیری دبی حجمی سیال به کار می رود. در مواردی که چگالی مایع در طول فرآیند ثابت است (مانند آب)، می توان به راحتی، دبی حجمی را به دبی جرمی تبدیل کرد.

فلومتر جرمی کوریولیس

قبل از انتخاب و خرید فلومتر جرمی کوریولیس باید بدانید که این فلومتر تنها فلومتری میباشد که قادر به اندازه گیری جریان جرمی همه سیالات از انواع سیالات شامل نفت، آب،  انواع روغن و هر نوع سیالی را با چگالی های متفاوت اندازه گیری کند. اساس اندازه گیری این نوع فلومترها استفاده از شتاب کوریولیس یا نیروی گریز از مرکز برای محاسبه فلوی سیالات میباشد. 

یکی از ویژگی های منحصر به فرد فلومترهای کوریولیس توانایی اندازه گیری همزمان چگالی و جریان جرمی سیالات می باشد. این محصول هزینه بالایی دارد ولی کارایی و دقت بالای، در آینده ای نزدیک موجب پیشی گرفتن آن از سایر رقیبان خواهد شد. 

هر فلومتر کوریولیس مطابق شکل زیر، دارای دو لوله اندازه گیری است که توسط یک تحریک کننده، به نوسان درمی آیند. با عبور جریان از داخل لوله اندازه گیری، به دلیل وجود اینرسی، حرکت پیچشی هم به نوسان اولیه اضافه می شود. دو سنسور به کار رفته در این سیستم، تغییر نوسان را به عنوان اختلاف فاز ثبت می کنند. این اختلاف فاز، نسبت مستقیمی با دبی جرمی سیال دارد. علاوه بر آن، با استفاده از فرکانسی که لوله اندازه گیری نوسان می کند، می توان چگالی سیال را به دست آورد. 

یکی از تفاوت های اصلی این مدل با مدل های پیشین، اندازه گیری مستقیم دبی جرمی است که فلومتر کوریولیس را در کاربردهایی با چگالی و دمای متغیر، منحصر به فرد می سازد.

فلومتر اولتراسونیک

استفاده از امواج فلومتر اولتراسونیک، اندازه گیری دبی حجمی طیف وسیعی از گازها و مایعات را امکان پذیر می سازد. در این فلومترها مواردی مانند هدایت الکتریکی، فشار، دما و ویسکوزیته اهمیت ندارند. ولی دقت اندازه گیری هم کمتر است. 

در شکل زیر دو نمونه فلومتر اولتراسونیک مشاهده می شود. در نمونه سمت چپ سنسورها از بیرون لوله نصب شده و برای اندازه گیری دبی سیالات خورنده مناسب است. نمونه سمت راست در داخل لوله قرار می گیرد و دقت آن هم بیشتر است.

در هر دو نوع این تجهیز، از دو سنسور استفاده می شود که در کنار یکدیگر نصب شده اند. هر دو سنسور می توانند به صورت متناوب به عنوان فرستنده و گیرنده عمل کنند. مدت زمانی که طول می کشد 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 می توان از آن در اندازه های مختلف استفاده کرد. در اینجا هم مانند روش قبلی، هیچ گونه قطعه متحرکی در ساختار تجهیز استفاده نشده است. همین موضوع موجب می شود نیاز به تعمیرات به حداقل برسد. شماتیک عملکرد امواج اولتراسونیک در شکل زیر مشاهده می شود.

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 شود. 

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.

 درون فلومتر ورتکس، مانعی در مرکز لوله  وجود دارد که 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.

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.

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. 

 این نوع 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 قرار دارد.

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.

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 Flowmeter ممکن است از یک یا چند دستگاه فرعی فیزیکی تشکیل شده باشد زیرا این اجرا در بیشتر مواقع با هم ترکیب می‌شوند.

قیمت فلومتر

 فلومتر ها دارای مدل های بسیار مختلفی هستند که هر یک دارای مزایا و معایبی می باشند. فلومتر ها در صنایع با توجه به سایز خط لوله، نوع سیال و شرایط فرآیندی از نظر دما، فشار، چگالی و وسکوزیته سیال طراحی و انتخاب می شوند. طبیعتآ قیمت فلومتر ها نیز با توجه به سایز فلومتر، نوع فلومتر و نهایتآ دقت اندازه گیری Flowmeter متفاوت خواهد بود.

قیمت فلومتر های جرمی

فلومتر ها بر اساس اندازه گیری سرعت سیال عبوری، حجم سیال عبوری و جرم سیال عبوری میزان فلو (نرخ جریان) را محاسبه می کنند. قیمت فلومتر هایی که مقدار جرم سیال عبوری را اندازه گیری می کنند بالاتر از فلومترهای دیگر می باشد زیرا Flowmeter هایی که جرم سیال عبوری را اندازه گیری میکنند، به دلیل آن که جرم سیال مستقل از تغییرات دما، فشار و چگالی می باشد دارای دقت بالاتری نیز هستند.

قیمت فلومتر های حجمی

فلومترهایی که بر اساس سرعت حجم سیال عبوری را اندازه می کنند در صورت ثابت بودن چگالی سیال دارای دقت مناسبی بوده و میتوان با روابط فیزیکی میزان حجم را به مقدار فلوی جرمی عبوری تبدیل کرد. اما همانطور که میدانید در فرآیند های صنعتی معمولآ به دلیل تغییرات دما و فشار میزان چگالی تغییر پیدا میکند و با تغییرات چگالی طبیعتآ میزان فلوی حجمی نیز دستخوش تغییراتی خواهد شد.

به همین منظور معمولآ قیمت فلومتر هایی که مستقیمآ میزان جرم سیالات را اندازه گیری می کنند بالاتر از فلومترهایی می باشد که سرعت یا حجم عبوری سیالات را محاسبه می کنند.

در ادامه لازم به ذکر است که فلومترهایی که بر اساس حجم یا سرعت، میزان فلو را محاسبه می کنند معمولآ از سنسور های دما و فشار برای جبران سازی تغییرات دما و فشار و تغییرات چگالی استفاده می کنند تا اندازه گیری دقیقتری داشته باشند. در اینجا باید خاطر نشان کنیم Flowmeter هایی که دارای قطعات مکانیکی کمتری هستند مانند فلومترهای مغناطیسی و التراسونیک دارای قیمت های مناسب تری نسبت به سایر فلومتر ها می باشند.

پارامترهای مهم در خرید فلومتر

با توجه به اهمیت کنترل دبی سیال در صنایع فرآیندی انواع زیادی از فلومترها با مکانیزم و متریال مختلف در ابعاد متنوع طراحی و تولید می شوند. عوامل زیادی در خرید و انتخاب فلومترها از قبیل قیمت و برند تاثیر گذار هستند. به عنوان مثال برندهای معتبرتر مانند زیمنس،روزمونت، اندرس هاوزر قیمت و کیفیت بالاتری دارند.

به طور کلی فلومترهای مبنی بر سرعت که دقت بیشتر، ساختار و مکانیزم پیچیده تر، تعمیر و نگهداری سخت تری دارند از لحاظ قیمت گرانتر از فلومترهای اختلاف فشاری می باشند. برخی دیگر از عوامل موثر بر خرید هوشمندانه فلومتر عبارتند از:

• متریال سنسور (WETTED PART) و بدنه ( کربن استیل، فولادی، آلومنیوم و برنجی و …)
• شرکت سازنده (برند مدنظر)
• دقت اندازه گیری
• نوع فلومتر بر اساس مکانیزم
• سایز فلومتر
• نوع سیال (خورندگی، ویسکوزیته، ناخالصی)
• نوع اتصال به صورت رزوه ای، فلنجی، ویفری و کلمپی
• دمای فرآیندی
• نوع نمایشگر (دیجیتال)
• استاندارد IP و EX
• پروتکل ارتباطی مانند HART ،PROFIBUS، Modbus و…
• محدوده فشار کاری
• نصب، تعمیر و نگهداری

خرید و فروش فلومتر

تجهیز صنعت وارد کننده و تامین کننده انواع فلومتر با تکنولوژی و سایز های مختلف آلتراسونیک (Ultrasonic Flowmeter)، فلومتر الکترومغناطیسی (Electromagnetic Flowmeter)، فلومتر ورتکس (Vortex Flowmeter) مس فلومتر (Mass Flowmeter)، روتامتر (Rotameter) با برندهای امرسون روزمونت، اندرس هازر، کرونه، یوکوگاوا از سایز “1/2 تا “16 می باشد.

فروشگاه تجهیز صنعت بهترین ارائه دهنده‌ی تجهیزات ابزار دقیق در کشور است. این فروشگاه بزرگ و مطمئن در جهت افزایش سطح کیفی صنایع در حوزه ابزاردقیق انواع فلومتر را با بهترین قیمت و کیفیت به فروش می رساند. 
علاقه مندان عزیز می توانند برای خرید فلومتر و استعلام قیمت فلومتر ها به فروشگاه تجهیز صنعت مراجعه کنند. برای کسب اطلاعات بیشتر جهت خرید و مشاوره رایگان با کارشناسان مجرب فروش ما در ارتباط باشند.