روتامتر

روتامتر (Rotameter) 

روتامتر (Rotameter) یا فلومتر سطح متغیر (Variable Area)، نوعی جریان سنج یا دبی سنج میباشد که مقدار جریان حجمی سیالات را اندازه گیری میکند و آن را بصورت محلی نمایش میدهد. روتامترها مانند بقیه انواع فلومترها مناسب اندازه گیری فلوی عبوری انواع سیالات هستند.

روتامترها برای اندازه گیری مقدار جریان عبوری سیال نیاز به هیچ گونه منبع تغذیه خارجی یا جریان برق نداشته و صرفآ بصورت مکانیکی و با نیروی وزن و شناوری میزان جریان عبوری سیال را اندازه گیری میکنند. از این رو روتامتر ها برای بسیاری از محیط های خطرناک و انفجاری مناسب هستنند و کاربرد بسیار زیادی خواهند داشت.

در این مطلب به معرفی انواع روتامتر از نظر نوع بدنه و لوله اندازه گیری، عملکرد و مکانیزم این تجهیز اندازه گیری میپردازیم.

همانطور که پیشتر نیز اشاره کردیم، روتامتر یک جریان سنج کاملآ مکانیکی میباشد که توسط یک شناور و نیروی واردشده از طرف سیال به شناور مقدار فلو را اندازه گیری میکند.

محصولات روتامتر

عملکرد روتامتر

عملکرد یک روتامتر بدین صورت میباشد که در ابتدا یک فلوتر یا شناور با یک وزن و چگالی مشخص (بیشتر از چگالی سیال) داخل یک لوله مخروطی شکل برعکس قرار داده میشود. بدیهی است که سطح مقطع این لوله مخروطی شکل از پایین به بالا بزرگ و بزرگتر میشود.

هنگامی که هیج جریانی از داخل روتامتر عبور نمیکند و مقدار فلوی سیال برابر صفر میباشد، فلوتر یا شناور در قسمت پایین لوله اندازه گیری قرار میگیرد. اما وقتی جریان سیال برقرار میشود و از داخل روتامتر عبور میکند، نیرویی که از جانب سیال به این شناور وارد میشود باعث حرکت کردن شناور و بالا آوردن آن خواهد شد.

شناور ها معمولآ با نوک های تیز طراحی و تولید مشوند که یک خوانش اعداد روی درجه های لوله با دقت بالایی انجام گیرد.

در ابتدا با توجه به اینکه این شناور از اطراف توسط لوله اندازه گیری محیط شده است، نیروی حاصل از جریان سیال شناور را با سرعت بیشتری به سمت بالای لوله حرکت خواهد داد.

مکانیزم داخلی روتامتر

با بیشتر شدن فلوی سیال و بالاتر رفتن فلوتر، (با توجه به اینکه لوله اندازه گیری مخروطی شکل میباشد. هرچه به سمت بالا برود سطح مقطع آن بزرگ تر خواهد شد) فاصله بین طرفین فلوتر با دیواره های لوله اندازه گیری بیشتر خواهد شد و سیال عبوری بیشتری از طرفین شناور عبور خواهد کرد.

همین موضوع باعث کاهش اختلاف فشار سیال در قسمت پایین فلوتر و بالای فلوتر خواهد شد و به همین جهت فلوتر با سرعت ارام تری به بالا حرکت خواهد کرد.

این فرآیند ادامه پیدا خواهد کرد دقیقآ تا زمانی که نیروی حاصل از جریان عبوری سیال با نیروی وزن شناور یا فلوتر به تعادل برسد. و فلوتر در نقطه مشخصی ثابت شود.
این نقطه طبق درجه بندی های مشخص شده روی لوله روتامتر، دقیقآ معادل مقدار جریان حجمی عبوری سیال از روتامتر خواهد بود.

روتامتر شیشیه ای

یکی از انواع بسیار رایج و کاربردی روتامتر نوع شیشه ای روتامتر میباشد. متریال شیشه این تجهیزات شیشه بوروسیلیکات میباشد. شیشه بوروسیلیکات نوعی شیشه مقاوم نسبت به ضربه میباشد که در صنعت زیاد از آن استفاده میشود. سیالاتی با دمای کمتر از 100 درجه سانتی گراد و فشار های متوسط مناسب اندازه گیری با روتامتر شیشه ای هستند.

روتامتر ها شیشه ای برا ی اندازه گیری سیالاتی با دمای بالا و PH زیاد مناسب نیستند. و احتمال شکستن یا شل شدن شیشه در این دماها زیاد میباشد. همچنین سیالاتی که دارای خاصیت خوردگی زیادی میباشند مانند اسید هیدروفلوئوریک مناسب اندازه گیری با روتامتر شیشه ای نیستند. چراکه این سیالات شیشه را در خود حل میکنند و موجب آسیب دیدن بدنه روتامتر خواهند شد.

روتامتر پلاستیکی

روتامتر های پلاستیکی یکی از تجهیزات بسیار رایج برای اندازه گیری سیالات اسیدی و سیالات با خاصیت خوردگی زیاد هستند. این نوع روتامتر ها به دلیل اینکه بدنه آنها از پلاستیک میباشد. عملآ نمیشکنند و در برابر ضربه و شک و تنش های محیط های صنعتی بسیار مقاوم میباشند. همچنین روتامتر با بدنه پلاستیکی مناسب اندازه گیری سیالاتی با دماهای بسیار بالا مانند بخار اشباع میباشد.

این نوع سیالات برای روتامتر های شیشه ای مشکلات زیادی را ایجاد خواهند کرد و ممکن است باعث آسیب دیدن یا شکستن شیشه آن شوند.

روتامتر فلزی

نوع دیگری از انواع روتامترها، روتامتر های با بدنه فلزی از جنس آلومینیوم یا فولاد ضد زنگ (Stainless Steel) میباشند. این روتامتر ها به سبب بدنه و اتصالات فلزی مناسب سرویس های با دمای بالا تا 500 درجه سانتی گراد و فشار های بالا تا 500 bar میباشند.

همچنین انواع سیالات اسیدی یا قلیایی زیاد، انواع بخار ها اشباع با حرارت های فوق داغ، گازهای ترش و خورنده مناسب اندازه گیری توسط روتامتر های فلزی میباشند.

ذکر این نکته در اینجا لازم میباشد که فلومتر های شیشه ای و پلاستیکی بدنه شفافی که دارند. و قابلیت درجه بندی شدن روی لوله اندازه گیری را خواهند داشت. اما در روتامتر های فلزی اینگونه نیست و این روتامتر ها با اتصال عقربه هایی بصورت مکانیکی مقدار فلوی عبوری سیال را نمایش میدهند.

عملکرد عقربه این نوع روتامترها به این صورت میباشد که گوی یا فلوتر فلزی، توسط یک مکانیزم آهنربایی یا مگنتی با یک عقربه یا pointer متصل میباشد. هنگام بالا و پایین رفتن فلوتر در اثر عبور جریان، این عقربه روی نمایشگر مقدار فلوی عبوری را نمایش خواهد داد.

پیشنهاد ویژه:

می توانید با کلیک کردن بر روی مس فلومتر سایر مطالب را مشاهده و مطالعه نمایید.

مزیت روتامتر 

• نصب و نگهداری آسان
•  قابلیت خوب درجه بندی
•  قیمت نسبتاً کم
•   می توان آن را با alarmswitch مجهز نمود.
•  هیچ گونه محدودیتی در رابطه با لوله کشی برای ورودی و خروجی وجود ندارد.
•  افت فشار کم نیاز دارد.
• طراحی هایی وجود دارد که سیستم را ایمن از ویسکوزیته می کند.
•  در بعضی از دوغابه های کم دانسیته می توان استفاده نمود.
• دقت خوب برای نرخ فشار متوسط و پایین
• مناسب برای فرآیند با سیال خورنده
• عدم نیاز به نیروی الکتریکی خارجی برای اندازه گیری جریان
• اندازه گیری جریان با استفاده از نیروی جاذبه
• عدم انفجار دستگاه در تماس با مایعات قابل اشتعال
• ساختار ساده و کاربرد متریال ارزان قیمت در ساخت آن
• مقیاس خطی و یکسان بودن دقت در تمامی مقیاس های آن

معایب روتامتر

• عدم امکان مشاهده شناور در صورت غیر شفاف بودن شناور
•  نوع شیشه ای آن مواجه با شکستگی است.
• باید به طور عمودی نصب گردد.
•  به طور عمده محدود به لوله های با قطر کم است مگر از نوع روتامتر به همراه کنارگذر استفاده نمود.
•  محدود به دماهای نسبتاً پایین
•  دقت نسبتاً کم

اجزای تشکیل دهنده دبی سنج

“روتامتر” شامل یک مجرای اندازه گیری باریک شونده و یک شناور است .
 این آرایش مقداری مقاومت برای شناور ایجاد می کند که وابسته به موقعیت آن در مجرای اندازه گیری است. تعادلی بین نیروی جریان سیال و وزن شناور ایجاد می شود. 
موقعیت شناور به صورت عمودی در داخل مجرای اندازه گیری آن چنان است که مقدار مقاومت متعادل شود. 
فضای داخل مجرای اندازه گیری مخروطی شکل است و برای نمایش ، یک درجه و مقیاس در خارج دبی سنج وجود دارد. 
 مدل فلزی آن دارای وسیله ای است که تغییر مقاومت شناور را آشکار و ارسال می کند. 
مجرای اندازه گیری از جنس فولاد ، فولاد ضد زنگ ، پلاستیک (تفلون ، پلی پروپیلن) ، شیشه یا لاستیک سخت ساخته می شود.

انواع مختلف شناور روتامتر :

انواع مختلفی از شناور ها موجود است. نوعی از شناور وجود دارد که گرانروی سیال بر روی آن تاثیر نمی گذارد. شکل شناور روتامتر، تاثیرات ناشی از تغییرات گرانروی در دقت اندازه گیری را مشخص می کند.

ساده ترین طراحی شناور به شکل یک توپ کروی است. کاربرد اصلی و اولیه آن در دبی های پایین و درجایی که تغییرات گرانروی اندک است میباشد. در صورتی که دقت و صحت بالایی در اندازه گیری لازم باشد، استفاده از شکل خطی بهترین گزینه است. این شناور به سبب شکل خود در مجرای یکسان نسبت به شناور توپی امکان عبور دبی بسیار بیشتری را ایجاد می کند. این شکل از شناور نسبت به تغییرات گرانروی سیال حساس است.

اغلب از روتامترها در جاهایی استفاده می شود که تغییرات گرانروی وجود دارد، در چنین سرویس هایی استفاده از شناور با شکل های جبران کننده گرانروی (نوک تیز) بیشترین ایمنی را در برابر تغییرات گرانروی سیال ایجاد می کند.

طراحی و ظاهر شناور

ساده ترین طراحی شناور به شکل توپ است. کاربرد اصلی و اولیه آن در دبی های پایین است در جایی که تغییرات گرانروی اندک است. در صورتی که در کاربرد دقت و صحت بالایی لازم است ، استفاده از شکل خطی بهترین گزینه اقتصادی است.

این شناور به سبب شکل خود در مجرای یکسان نسبت به شناور توپی امکان عبور دبی بسیار بیشتری را ایجاد می کند.  این شکل از شناور نسبت به تغییرات گرانروی سیال حساس است ،اغلب از روتامترها در جاهایی استفاده می شود که تغییرات گرانروی وجود دارد. در چنین سرویس هایی استفاده از شناور با شکل های جبران کننده گرانروی بیشترین ایمنی را در برابر تغییرات گرانروی سیال ایجاد می کند.

در شکل زیر، نمای ظاهری دو نوع روتامتر با بدنه پلیمری (سمت راست) و شیشه‌ای (سمت چپ) نیز نشان داده شده است.

فشار و دمای سیال

در مواردی که فشار و دمای سیال زیاد باشد از نوع دیگری از روتامتر استفاده می‌شود کـه به rotameter با بدنه فلزی موسوم است. در این نـوع کـه در شکل زیر نشان داده شده، حرکت گوی توسط آهنربایی که در داخل آن قرار داده شده است، به آهنربای دیگری که در بیرون لوله نصب شده و به عقربه نشان‌دهنده متصل است، انتقال می‌یابد. 
از روتامترها معمولاً برای اندازه‌گیری دبی مایعات و گازها در سایزهای تا 2 اینچ استفاده می‌شود. شکل زیر اساس کار روتامتر با بدنه فلزی را نشان می دهد. 

نحوه نصب روتامیتر در خط لوله

“روتامتر” باید در خط لوله به صورت عمودی نصب شود، و در صورت نیاز به نصب در خط لوله افقی می توان از نوع دیگری از روتامترهای عقربه ای که برای این کار طراحی شده اند ، استفاده کرد .

حداکثر فشار و دمای سیال

حداکثر فشار و دمای سیال در کاتالوگ مشخص شده است .

شرایط فیزیکی سیال

• در صورتی که سیال حاوی مواد چسبنده باشد این امر می تواند در عملکرد سیستم اختلال ایجاد کند .
• همچنین وجود ذرات مغناطیسی در سیال می تواند منجر به خطا در اندازه گیری شود.
• در این مورد باید با کارشناسان مربوطه تماس گرفت .
• وجود ذرات جامد در سیال نیز می تواند باعث گیر کردن گوی در لوله مخروطی روتامتر شود .
• برای رفع این اشکال می توان شیر ورودی روتامتر را به آرامی و به طور متناوب باز و بسته کرد.

نکات مهم در خرید روتامتر آب

1- برای خرید روتامتر آب اولین موضوعی که باید در نظر گرفت، رنج قابل اندازه گیری روتامتر میباشد. لازم به ذکر است در اینجا اشاره کنیم که نسبت بیشترین ظرفیت به کمترین ظرفیت قابل اندازه گیری که در اصلاح turn down ration میگوییم. برای روتامتر ها 1 به 10 یا بصورت 1:10 میباشد.

برای مثال ظرفیت یک روتامتر 600 متر مکعب بر ساعت قابلیت اندازه گیری 600 متر مکعب بر ساعت در بیشترین حالت. و مقدار 60 متر مکعب بر ساعت در کمترین حالت را خواهد داشت. ظرفیت این روتامتر ها باید با حجم و سرعت سیال عبوری از روتامتر آب همخوانی داشته باشد تا روتامتر اندازه گیری دقیق را انجام دهد.

2- انتخاب سایز اتصال به خط لوله فرآیندی و نوع اتصال از نکات مهم دیگری میباشد که باید مد نظر قرار داد. روتامتر ها انواع اتصالات رزوه ای یا پیچی (Threaded)، فلنجی (Flanged)، چسبی از نوع پلاستیکی (Socket) و اتصالات کلمپی (Tri-Clamp) را در فرایندهای بهداشتی دارند.

3- انتخاب جنس لوله اندازه گیری روتامتر یکی دیگر از نکات مهم انتخال روتامتر میباشد. برای سیال آب روتامتر های شیشه ای و پلاستیکی بسیار مناسب و مقرون به صرفخ هستند. اما برای سیالات پرفشار و دما بالا، یا سیالات خورنده روتامتر باید با متریال مناسب انتخاب شود.

قیمت روتامتر

قیمت روتامتر متاثر از پارامترهای مختلفی مانند جنس لوله اندازه گیری روتامتر و متریال شناور (فلوتر) داخل روتامتر میباشد. متریال ها نقش بسیار مهمی در قیمت یک تجهیز اندازه گیری خواهند داشت. طبیعتآ روتامترهای فلزی با متریال هایی که در برابر دمای بالا و خورندگی سیال مقاومت بالاتری دارند، دارای قیمت های بیشتری از روتامتر های پلاستیکی با متریال های معمولی هستند.

همچنین سایز و نوع اتصال به فرآیند در روتامتر از دیگر موارد تاثیر گذار در قیمت این تجهیز اندازه گیری میباشد.  روتامترهای فلنجی با سایز های بزرگتر دارای قیمت های بیشتری نسبت به روتامترهای سایز کوچکتر میباشند.

همه موارد و فاکتورهایی که در بالا به آنها اشاره شد از موارد مهم و تعیین کننده در قیمت یک روتامتر میباشد.