جستجو
این کادر جستجو را ببندید.
جستجو
این کادر جستجو را ببندید.

برای خرید رفراکتومتر، کنداکتیویتی‌متر و فلومتر الکترومغناطیسی و کوریولیس پریسماتک با شماره‌های شرکت تماس بگیرید.

فلومتر جابجایی مثبت ــ از صفر تا صد

فلومتر جابجایی مثبت

فلومتر جابجایی مثبت (positive displacement flow meter) یا فلومتر PD نوعی از فلومترهای حجمی به شمار می‌آید که دارای دقت بالا (۰.۱٪±) و تکرارپذیری خوب (۰.۰۵٪) است. این نوع فلومترها برای عملکرد خود نیاز به منبع تغذیه ندارند و همچنین در نصب این تجهیزات احتیاجی به لوله مستقیم در بالادست و پایین دست نیست. فلومترهای جابجایی مثبت برای اندازه‌گیری فلو سیالات ویسکوز مانند نفت، روغن و محلول‌‌هایی مورد استفاده قرار می‌گیرند که سنجش دبی آن‌ها برای سایر فلومترها دشوار است. همچنین فلومترهای DP در کنتورهای آب منازل مورد استفاده قرار می‌گیرند و سالانه میلیون‌ها عدد از آن‌ها تولید می‌شود. در کاربردهای صنعتی و پتروشیمی‌ها نیز این نوع فلومترهای حجمی معمولا برای batch charging هم گازها و هم مایعات کاربرد دارند. در این مطلب از مجله پریسماتک به بررسی فلومتر جابجایی مثبت بپردازیم و اصول کار و مزایا و معایب و انواع مختلف و کاربردهای آن‌ها را مورد بررسی قرار دهیم.

فلومتر جابجایی مثبت

فلومتر جابجایی مثبت تنها فلومتری است که به صورت مستقیم حجم سیال عبوری از درونش را اندازه‌گیری می‌کند. برای این منظور، تمام فلومترهای جابجایی مثبت مقادیر مشخص (pockets) از سیال را بین اجزای چرخانی حبس می‌کند که درون یک محفظه قرار دارند. این کار را می‌توان با پر کردن متوالی یک سطل مقایسه کرد که پس از خالی کردن محتویات سطل در پایین‌دست، تعداد دفعات پر شدن سطل شمارش شود.

 هر طراحی فلومتر جابجایی مثبت از مکانیزم خاص و مختلفی برای ایزولاسیون و شمارش این حجم‌ها استفاده می‌کند. فرکانس قطار پالس به دست آمده معیاری از نرخ فلو است، در حالی که تعداد کل پالس‌ها نشانگر سایز دسته (batch) است. در حالی که فلومتر جابجایی مثبت با انرژی جنبشی سیال جاری در لوله عمل می‌کند، پمپ‌های اندازه‌گیر نرخ فلو سیال را اندازه‌گیری می‌کنند و در همین حال به انرژی جنبشی سیال می‌افزایند.

سیال فرایند در فلومترهای PD باید تمیز و عاری از ذرات باشند. ذرات با سایز بزرگتر از ۱۰۰ میکرون باید توسط فیلتر قبل از ورود به فلومتر حذف شوند. فلومترهای جابجایی مثبت دارای روزنه‌هایی کوچک بین قسمت‌های دقیق ماشین هستند و سایش و ضربه فورا دقت آن‌ها را از بین می‌برد. به همین دلیل استفاده از این نوع فلومترها برای سیالات خورنده و ساینده مانند دوغاب‌ها توصیه نمی‌شود. اما در سرویس‌های سیال تمیز دقت و بازه وسیع فلومترهای جابجایی مثبت آن‌ها را به انتخابی ایده‌آل برای custody transfer و batch charging تبدیل کرده است.

با افزایش ویسکوزیته سیال، لغزش از درون PD متر کاهش می‌یابد و افت فشار در طول فلومتر هم افزایش می‌یابد. به همین دلیل با افزایش ویسکوزیته سیال، ماکزیمم ظرفیت فلو در فلومتر PD کاهش می‌يابد. از طرف دیگر، با کاهش ویسکوزیته سیال، عملکرد فلومتر در فلوهای پایین تضعیف می‌شود. ماکزیمم افت فشار قابل قبول در طول فلومتر باعث محدودیت بیشینه فلو عملکردی در سرویس‌های با ویسکوزیته بالا می‌شود.

تست و کالیبراسیون

تمام تجهیزات اندازه‌گیری دارای قسمت متحرک، به تست، کالیبراسیون و تعمیر و نگه‌داری دوره‌ای نیاز دارند. کالیبراسیون را می‌توان در آزمایشگاه و یا به صورت آنلاین با prover انجام داد. برای کالیبراسیون سیستم‌های گازی از bell-jar prover استفاده می‌شود. دقت این تجهیز ۰.۱٪ است و در حجم‌های تخلیه ۲، ۵ و ۱۰ فوت مکعب موجود هستند. سیستم‌های حاوی سیال مایع را می‌توان در آزمایشگاه با یک تجهیز کالیبره‌شده دوم و یا حلقه فلو وزنی کالیبره کرد. با این روش دقت‌های بالا (بیش از ۰.۰۱٪±) حاصل می‌شود، اما نیاز به جدا کردن فلومتر از سرویس است.

در بسیاری از کاربردها، مخصوصا در صنعت نفت، جدا کردن فلومتر از روی خط برای کالیبراسیون غیرممکن و یا سخت است. بنابراین استفاده از field-mounted و in-line proverها امری ضروری است. این تجهیزات از یک محفظه کالیبره‌شده مجهز به یک پیستون مانع تشکیل شده‌اند. دو آشکارساز در فاصله معین (در نتیجه حجم معین) نصب می‌شوند. با عبور فلو از درون محفظه پیستون دیسپلیسر (displacer) به پایین دست حرکت می‌کند. با محاسبه زمانی که طول می‌کشد تا دیسپلیسر از یک آشکارساز به آشکارساز دوم برسد، نرخ فلوی کالیبره‌شده به دست می‌آید. سپس این نرخ را با مقدار فلومتر تحت آزمایش مقایسه می‌کنند. نمایی از ساختار یک prover در تصویر زیر نشان داده شده است.

ساختار یک prover
ساختار یک prover

proverها دارای تکرارپذیری از مرتبه ۰.۰۲٪ هستند و می‌توانند در فشارهای تا ۳۰۰۰psig و دمای ۱۶۵ درجه فارنهایت (۷۵ درجه سانتی گراد) عمل کنند. بازه فلو آن‌ها از ۰.۰۰۱gpm تا ۲۰۰۰۰gpm است.

تجهیزات جانبی فلومترهای جابجایی مثبت

فلومترهای PD شامل تجهیزات جانبی مختلفی هستند که از جمله آن‌ها می‌توان به این موارد اشاره کرد: فیلترها و صافی‌ها، تجهیزات آزادسازی بخار/هوا، دمپرهای نوسانات، سیستم‌های جبران‌ساز دمایی و انواع مختلف ولوها برای dribble cut-off در سیستم‌های batching. همچنین محاسبه‌گرهای Batching فلو به صورت ترانسمیترهای آنالوگ و هوشمند موجود هستند. AMRها (Automatic meter reading) امکان خوانش از راه دور را برای کارکنان بهره‌بردار فراهم می‌کنند.

مزایای فلومترهای PD

فلومترهای PD یا جابجایی مثبت مزایای بسیاری دارند که از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

دقت

یکی از مزایای اصلی فلومترهای PD سطح بالای دقت آن‌ها است. ظرافت بالای قطعات داخلی به معنی کاهش روزنه‌های بین سیلینگ فیس‌ها (sealing) می‌باشد. هر چقدر این روزنه‌ها کوچکتر باشند، مقدار دقت بالاتر خواهد بود. فقط سیالاتی که قادر باشند این آب‌بند را بایپس (bypass) کنند شمارش نمی‌شوند که به آن مقدار لغزش (slippage) یا بایپس می‌گویند.

بازه و تکرارپذیری

مزیت دیگر فلومترهای PD توانایی آن‌ها در پردازش گستره وسیعی از ویسکوزیته‌ها است. به دلیل کاهش بایپس، تجربه سطوح بالای دقت هنگام کار با سیالات با ویسکوزیته بالا در این فلومترها امری نامتداول نیست. هنگام مقایسه دقت فلومترهای مختلف، دقت به خطی بودن و تکرارپذیری آن‌ها بسیار اهمیت دارد. خطی بودن فلومترها به معنی توانایی آن‌ها در حفظ دقت اندازه‌گیری در تمام طول turndown ratio است. تکراپذیری نیز به معنای حفظ دقت در تعداد چرخه‌ها می‌باشد. تکرارپذیری نیز یکی دیگر از حوزه‌هایی است که فلومترهای جابجایی مثبت در آن می‌درخشند. این مقدار برای این نوع فلومترها ۰.۰۲٪  و ۰.۵٪ خطی بودن است.

قابلیت اطمینان

اگر برای یک کاربرد فلومتر مناسبی انتخاب شود، می‌توان انتظار داشت که تا چند سال بدون خطا کار کند. معمولا فلومترهای جابجایی مثبتی که برای تعمیر و کالیبراسیون مجدد فرستاده می‌شوند، ۱۰ سال و یا حتی ۲۰ سال پیوسته در سایت کار کرده‌اند. این مقدار نشان دهنده قابلیت اطمینان بالای این فلومترها است و تا حد زیادی به دلیل این حقیقت است که تکنولوژی این تجهیزات بیش از صد سال است که در صنعت حضور دارد. به همین دلیل امکان ایجاد پیشرفت‌های بسیاری در زمینه فرسایش‌شناسی و رسیدن به دقت بالای مورد نیاز با هزینه منطقی وجود داشته است.

تعمیرات و نگهداری کم

سطح تعمیر و نگهداری برای این فلومترها بسیار به کاربرد آن بستگی دارد. به عنوان مثال، اگر فلومتر برای سیالاتی با خاصیت روان‌کنندگی (lubricating) مانند روغن به کار گرفته شود، آن‌گاه می‌توان نگهداری دوره‌ای را تقریبا حذف کرد. اما اگر سیال مورد نظر دارای خاصیت روان‌کنندگی ضعیفی باشد، باید در مورد دوره‌های نگهداری با متخصصان مشورت کرد. بسیار نامحتمل است که نگهداری فلومترهای PD نسبت به انواع دیگر در یک کاربرد یکسان پرشمارتر باشد. پس می‌توان نگهداری آن‌ها را به زمان نگهداری سایر فلومترها موکول کرد.

محدودیت‌های فلومتر PD

اگرچه فلومترهای PD بسیار مقاوم هستند، اما کاربرد آن‌ها محدودیت‌هایی نیز دارد. اولاً، این فلومترها نباید برای سیالات دارای ذرات بزرگ مورد استفاده قرار گیرد، به جز در مواردی که بتوان این ذرات را قبل از ورود به محفظه اندازه‌گیری با فیلتر حذف کرد. همچنین استفاده از این ابزار برای سیالاتی که حاوی حباب‌های بزرگ هوا هستند توصیه نمی‌شود، البته تجهیزات حذف هوا برای این کاربردها وجود دارند.

فاکتور دیگری که باید به آن توجه شود ایجاد افت فشار توسط فلومتر جابجایی مثبت است. اگرچه مقدار افت فشار ایجاد شده کم است، اما باید در محاسبات به آن توجه کرد. همان طور که قبلا ذکر کردیم، در مواردی که سیال فرایند دارای خاصیت ضعیف روان‌کنندگی باشد، باید برای تهیه این تجهیز با سازنده یا فروشنده مشورت کرد. انواع مختلف مواد سازنده برای این تجهیز وجود دارند.

انواع فلومتر جابجایی مثبت

همان طور که قبلا بیان شد، عملکرد فلومترهای جابجایی مثبت شامل تقسیم سیال به قطعات دقیق اندازه‌گیری‌شده و جابجایی آن‌ها است. هر قطعه توسط یک رجیستر شمرده می‌شود. هر قطعه نشان دهنده حجم مشخصی است و واحدهای جابجایی مثبت برای دسته کردن (batching) و شمارش آن مورد استفاده قرار می‌گیرند. فلومترهای جابجایی مثبت انتخابی مناسب برای سنجش فلو سیالات ویسکوز و یا کاربردهایی است که به یک سیستم اندازه‌گیری مکانیکی ساده نیاز است. فلومترهای PD انواع مختلفی دارند که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.

فلومتر PD نوع Nutating Disk

nutating disc متداول‌ترین نوع فلومترهای جابجایی مثبت است که در کنتورهای آب خانگی در بسیاری از کشورها مورد استفاده قرار می‌گیرد. جریان یافتن آب در درون دالان یا محفظه باعث حرکت دیسک و چرخش جسم دوک شکل می‌شود که آهنربایی را می‌چرخاند. این آهنربا یه یک رجیستر مکانیکی یا پالس ترانسمیتر کوپل شده است. به این دلیل که هر بار که جسم دوک شکل می‌چرخد، فلومتر حجم ثابتی از سیال را حبس می‌کند، پس نرخ فلو با سرعت چرخش دوک متناسب است. نمایی از فلومتر جابجایی مثبت nutating disc در تصویر زیر نشان داده شده است.

فلومتر جابجایی مثبت نوع Nutating Disk
فلومتر جابجایی مثبت نوع Nutating Disk

هاوزینگ این فلومتر حتما باید غیرمغناطیس باشد، پس معمولا از جنس برنز و گاهی برای مقاومت در برابر فرسایش یا صرفه‌جویی در هزینه ها از پلاستیک ساخته می‌شود. خیس این تجهیز (wetted parts) که شامل دیسک و جسم دوکی می‌شود را از جنس برنز، لاستیک، آلومینیوم، نئوپرین و … می‌سازند. معمولا این نوع از فلومترهای PD برای اندازه‌گیری فلو آب ساخته می‌شوند و برای استفاده در سایر سیالات باید سازگاری آن‌ها مورد بررسی قرار گیرد. فلومترهای PD با دیسک لاستیکی به دلیل آب‌بندی بهتر، دارای دقت بالاتری نسبت به انواع با دیسک فلزی هستند.

فلومترهای nutating disc در سایزهای از ۲ اینچ تا ۵.۸ اینچ ساخته می‌شوند و برای کار در فشارهای تا ۱۵۰psig با حداکثر overpressure تا ۳۰۰psig مناسب هستند. واحدهای سرویس‌ آب سرد تا ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد و واحدهای سرویس‌ آب گرم تا ۲۵۰ درجه فارنهایت موجود هستند.

این فلومترها باید استاندارد AWWA را برای دقت پاس کنند. دقت آن‌ها باید ۲٪± مقدار فلو واقعی باشد. ویسکوزیته بالاتر موجب افزایش دقت می‌شود، در حالی که ویسکوزیته پایین باعث کاهش دقت می‌شود. بر اساس استاندارد AWWA هر ده سال یک بار باید کنتورهای آب خانگی از این نوع مجددا کالیبراسیون شوند (به دلیل الگوی مصرف خانگی این یعنی بعد از مصرف ۵ میلیون گالن آب). البته در کاربردهای صنعتی زودتر به این حد آستانه می‌رسد. حداکثر فلو پیوسته در فلومتر nutating disc معمولا در حدود ۶۰٪ تا ۸۰٪ بیشینه فلو در سرویس‌های ادواری است.

فلومترهای جابجایی مثبت rotating vane یا پروانه چرخان که در قسمت B تصویر فوق نشان داده شده‌اند، دارای پره‌های فنرداری هستند که حجم مشخصی سیال را بین بدنه و یک روتور حبس می‌کنند. چرخش پره‌ها باعث حرکت سیال از ورودی به سمت خروجی می‌شوند. دقت این نوع برابر با ۰.۱٪± AR است و دقت در سایزهای بزرگ‌تر و سیالات ویسکوزیته بالا به ۰.۰۵٪ نیز می‌رسد.

فلومتر rotating vane در صنایع نفتی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد و قادر به اندازه‌گیری فلو نفت خام تا نرخ فلوهای ۱۷۵۰۰gpmاست. محدودیت‌های دما و فشار به جنس مواد ساخت وابسته است و می‌تواند تا ۳۵۰ درجه فارنهایت و ۱۰۰۰psig نیز بالا رود. محدودیت ویسکوزیته نیز از ۱ تا ۲۵۰۰۰ سنتی پویز است. در فلومتر نوع rotary، یک روتور مرکزی با بریدگی‌های عمودی (fluted) در ارتباط مستقیم با دو روتور جاروب‌کن (wiper) در یک سیکل ۶فازه عمل می‌کند. کاربرد و طرز عمل این نوع نیز مشابه با rotating vane است.

فلومتر PD نوع Oscillating Piston

فلومتر جابجایی مثبت نوع پیستون نوسانی یا oscillating piston معمولا در سرویس‌های با سیال ویسکوز مانند سنجش فلو روغن برای تست موتور مورد استفاده قرار می‌گیرد. ساختار این نوع فلومتر در تصویر زیر قسمت A نشان داده شده است. این تجهیز همچنین می‌تواند برای کنتورهای آب خانگی کاربرد داشته باشد و مقادیر محدود ذرات را نیز از خود عبور دهد. البته ابعاد ذرات نباید بزرگ باشند و ذرات ساینده نباشند.

فلومتر جابجایی مثبت نوع Oscillating Piston
فلومتر جابجایی مثبت نوع Oscillating Piston

در این نوع فلومتر، محفظه اندازه‌گیری استوانه‌ای شکل است و توسط یک صفحه جداساز ورودی از خروجی تفکیک شده است. پیستون نیز استوانه‌ای شکل است و دارای چندین سوراخ برای اجازه عبور جریان از هر دو طرف پیستون و تیرک است. پیستون توسط یک غلطک (control roller) درون محفظه اندازه‌گیری حرکت می‌کند. حرکت پیستون به یک آهنربا (follower magnet) منتقل می‌شود که خارج از مسیر جریان است. این آهنربا می‌تواند برای تحریک یک ترانسمیتر، رجیستر و یا هر دو مورد استفاده قرار گیرد. حرکت پیستون به صورت نوسانی است نه گردشی، چون حرکت آن محدود به یک صفحه است. نرخ فلو متناسب با نرخ نوسان پیستون است.

قسمت داخلی این فلومتر را می‌توان بدون برداشتن فلومتر از خط، جدا کرد. به دلیل دقت بالایی که برای آب‌بندی پیستون و کاهش لغزندگی نیاز است، این فلومتر به تعمیرات مداوم احتیاج دارد. این نوع از فلومترهای PD در سایزهای “۱/۲ تا “۳ موجودند و می‌توانند برای فشارهای بین ۱۰۰ تا ۱۵۰psig مورد استفاده قرار گیرند. برخی نسخه‌های صنعتی آن‌ها می‌توانند تا ۱۵۰۰psig را نیز تحمل کنند. فلومترهای oscillating piston نرخ فلوهای از ۱gpmتا ۶۵gpm را در سرویس‌های پیوسته اندازه می‌گیرند. این تجهیزات دارای افت فشار زیر ۳۵psid در بیشینه نرخ فلو هستند. بازه دقت از ۰.۵٪± AR در سیالات ویسکوز تا ۲٪± AR در سیالات غیرویسکوز است.حد بالای ویسکوزیته ۱۰۰۰۰ سانتی پویز است.

پیستون دوسورو یا پس وپیش رو (Reciprocating piston) طراحی قدیمی‌تر این نوع فلومترها است که در قسمت B تصویر فوق نشان داده شده است و دارای انواع مختلف پیستون چندگانه، پیستون دو نوبتی (double-acting) و پیستون چرخان است. در این طراحی سیال به یک دالان پیستون وارد می‌شود و از پیستون دیگری خارج می‌شود. معمولا از میل‌لنگ یا یک لغزنده افقی برای کنترل باز و بسته شدن سوراخ‌های مناسب استفاده می‌شود. معمولا اندازه این نوع فلومترها کوچکتر (قطر “۱/10) است و برای اندازه‌گیری فلوهای بسیار پایین سیالات ویسکوز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فلومتر PD نوع چرخ دنده بیضوی یا Oval Gear

فلومتر جابجایی مثبت نوع چرخ دنده بیضوی از دو چرخ دنده با دندانه‌های ظریف بهره می‌برد که مطابق تصویر زیر قسمت A یکی از آن‌ها افقی و دیگری عمودی نصب شده‌اند. دو روتور در جهت مخالف همدیگر می‌چرخند و در فاصله بین بدنه و چرخ دنده، فضایی برای حبس سیال به وجود می‌آورند. اگر لغزش بین بدنه و چرخ دنده کم باشد، این نوع فلومتر می‌تواند دقت بالایی داشته باشد. اگر ویسکوزیته سیال بزرگتر از ۱۰ سانتی پویز و نرخ فلو بالای ۲۰٪ ظرفیت باشد، می‌توان به دقت ۰.۱٪ AR هم دست یافت. در نرخ فلو و ویسکوزیته‌های پایین‌تر، لغزندگی افزایش و دقت به ۰.۵٪ AR کاهش می‌یابد.

فلومتر PD نوع چرخ دنده بیضوی
فلومتر PD نوع چرخ دنده بیضوی

سیالات با مشخصه زوان‌کنندگی، می‌توانند بر turndown این فلومترها اثر بگذارند. در مورد سیالات با روان‌کنندگی ضعیف، باید برای کاهش ساییدگی از حداکثر سرعت روتور کاسته شود. راه دیگر برای کاهش ساییدگی، حفظ مقدار افت فشار در طول فلومتر زیر ۱۵psidاست. مقدار افت فشار، بیشینه فلو مجاز در سرویس‌های ویسکوزیته بالا را محدود می‌کند.

طراحی‌های دیگر این فلومترها، Rotating lobe و Rotating impeller نام دارند که در آن‌ها دیگر چرخ دنده‌های ظریف وجود ندارند. در طراحی Rotating lobe، دو قطعه همانند تصویر B فوق در جهت مخالف همدیگر درون محفظه بیضی شکل می‌چرخند. با چرخش آن‌ها حجم مشخصی از سیال به دام می‌افتد و سپس به سمت خروجی فرستاده می‌شود. چون قطعات چرخان در یک موقعیت نسبی ثابت هستند، فقط لازم است سرعت چرخشی یکی از آن‌ها را اندازه گرفت. قطعات چرخان یا به صورت مغناطیسی به یک ترانسمیتر کوپل شده‌اند و یا به یک رجیستر متصل هستند.

چاین تجهیزات را می‌توان از “2 تا “۲۴ ساخت. ظرفیت فلو از ۶gpm تا ۱۸۰۰۰gpm در سایزهای بزرگ متغیر است. این طراحی دارای تکرارپذیری بسیار خوبی در فلوهای بالا است و می‌تواند در فشارهای بالا تا ۱۲۰۰psig و دماهای تا ۴۰۰ درجه فارنهایت به خوبی عمل کند. مواد به کار رفته در ساخت آن‌ها از ترموپلاستیک تا فلزات مقاوم در برابر خورندگی و فرسایش متفاوت است. عیب این طراحی، افت دقت در فلوهای پایین است. همچنین بیشینه فلو در این فلومترها کمتر از بیشینه فلو در فلومترهای طراحی oscillatory piston و nutating disc در یک سایز یکسان است.

در طراحی rotating impeller که در قسمت C تصویر بالا نشان داده شده است، چرخ دنده‌های بسیار بزرگ سیال را به دام می‌اندازند و حجم مشخصی از آن را در هر چرخش به جلو پیش می‌رانند. اگر ویسکوزیته سیال بالا و ثابت باشد، دقت این طراحی تا ۰.۵٪ است. جنس ماده ساخت آن‌ها نیز می‌تواند استیل ضد زنگ، استیل و پلاستیک‌های مقاوم در برابر فرسایش مانند PVDF باشد. این نوع فلومتر می‌تواند در صنایع غذایی و تولید شیر، آب‌میوه و شکلات مورد استفاده قرار گیرد.

در این فلومترها، عبور آهنربای تعبیه شده در پروانه و یا قطعات چرخان توسط پراکسیمیتی سوئیچ‌ها (معمولا سنسورهای اثر هال) اندازه‌گیری می‌شود که در خارج از دالان فلومتر نصب می‌شوند. این سنسورها قطار پالس را به یک شمارنده منتقل می‌کنند. فلومترهای rotating impeller از سایز “1/10 تا “6 وجود دارند و فشار تا ۳۰۰۰psig و دما تا 400F را تحمل می‌کنند.

فلومتر جابجایی مثبت Helix

در فلومترهای جابجایی مثبت نوع helix از دو چرخ دنده مارپیچی ضخیم برای ایزوله کردن حجم خاص سیال استفاده شده است. جریان سیال چرخ دنده‌های مارپیچی را وادار به چرخش در درون لوله می‌کند. سپس از سنسورهای نوری یا مغناطیسی برای تولید قطار پالس متناسب با سرعت چرخش مارپیچ‌ها استفاده می‌شود. نیروی مورد نیاز برای گردش مارپیچ‌ها نسبتا کم است، پس در مقایسه با سایر انواع فلومترهای PD افت فشار کمتری در این طراحی به وجود می‌آید. بالاترین دقت به دست آمده برابر با ۰.۲٪± است.

تاثیر ویسکوزیته بر روی دقت فلوهای پایین
تاثیر ویسکوزیته بر روی دقت فلوهای پایین

با کاهش ویسکوزیته سیال و یا کاهش نرخ سیال، مقدار خطا افزایش می‌یابد. فلومترهای helix برای سنجش فلو سیالات با ویسکوزیته از ۳ تا ۳۰۰۰۰۰cp مناسب هستند. به همین دلیل آن‌ها انتخابی ایده‌آل برای سرویس‌های با سیال بسیار ویسکوز مانند چسب و برخی انواع پلیمرها هستند. در بیشترین فلو، مقدار افت فشار درون فلومتر از ۳۰psid بیشتر نمی شود. با افزایش ویسکوزیته سیال، بیشینه نرخ فلو در فلومتر کاهش می‌یابد. اگر سیال روان‌کننده باشد، turndown میزان ۱۰۰:۱ است، اما مقدار متداول آن ۱۰:۱ است.

فلومتر گاز جابجایی مثبت

فلومترهای گاز جابجایی مثبت نیز مانند فلومترهای مایع، با شمارش تعداد حجم‌های مشخص گاز ایزوله‌شده عمل می‌کنند. تفاوت مهم در این است که گازها تراکم‌پذیر هستند. معمولا برای سنجش فلو گازهای طبیعی در مصارف خانگی از فلومترهای گازی دیافراگمی استفاده می‌شود. این فلومترها از بدنه آومینیوم و دیافراگم لاستیکی ساخته می‌شوند و دارای ۴ دالان هستند. دو دالان دیافراگم در ورودی و خروجی و دالان‌های ورودی و خروجی بدنه. عبور گاز از درون فلومتر باعث ایجاد اختلاف فشار بین دو دالان دیافراگم می‌شود و یکی را در سمت ورودی فشرده و دیگری را در خروجی منبسط می‌کند. این عمل به صورت متناوب چهار دالان را پر و خالی می‌کند. ولوهای روی فلومتر نقش دالان‌ها را عوض و عملکرد دیافراگم‌ها را سنکرون می‌کنند. همچنین موجب عملکرد مکانیزم میل‌لنگ برای رجیستر فلومتر می‌شوند.

فلومترهای دیافراگمی معمولا برای گاز طبیعی کالیبره می‌شوند که دارای وزن مخصوص ۰.۶ نسبت به هوا است. بنابراین کالیبراسیون مجدد آن‌ها هنگام استفاده برای گازهای دیگر ضروری است. برای کالیبراسیون برای نرخ فلوی جدید (Qn)، باید نرخ فلو برای گاز طبیعی (Qc) را در نسبت وزن مخصوص گاز طبیعی بر وزن مخصوص گاز جدید (SGN)  به توان ۱.۵ ضرب کرد:

Qn=Qc(0.6/SGn)1.5

فلومترهای گاز معمولا دارای واحد متر مکعب بر ساعت هستند و برای افت فشار ۰/۵ تا ۲ اینچ آب ساخته می‌شوند. دقت آن‌ها ۱٪± مقدار خواندن در بازه ۲۰۰:۱ است. دقت این فلومترها تا زمانی طولانی حفظ می‌شود و همین امر آن‌ها را برای کاربردهای فروش گاز انتخابی مناسب می‌سازد. اگر گاز تمیز باشد، فلومترهای گاز دیافراگمی تقریبا به هیچ تعمیر و نگهداری نیاز پیدا نمی‌کنند.

از فلومترهای نوع Lobe gear نیز برای سنجش فلو گاز استفاده می‌شود. دقت در سرویس‌های گاز برابر با ۱٪± در ۱۰:۱ و افت فشار ۰.۱psid است. به دلیل ساختار ظریف آن‌ها، استفاده از فیلتر در بالادست برای گازهای کثیف الزامی است. طراحی Rotating vane نیز قادر به سنجش فلوی گاز در بازه مشابه با Lobe gear است، اما می‌تواند در turndown گسترده‌تر ۲۵:۱ نیز مورد استفاده قرار گیرد. این نوع فلومتر باعث افت فشار کمتر در حد ۰.۰۵ اینچ آب با دقت مشابه می‌شود. همچنین چون روزنه‌ها بزرگترند، احتیاج به گذاشتن فیلتر در بالادست نیست.

اگر این مطلب برای شما مفید بود، شاید مطالب زیر نیز برای شما مفید باشند:

انتخاب فلومتر ــ راهنمای جامع

فلو سوئیچ ــ از صفر تا صد

سنسور فشار دیافراگمی ــ مفاهیم و اصول کاری

سنسور دمای غیر تماسی — از صفر تا صد

کنداکتیویتی متر بدون الکترود ــ اصول کاری

منبع

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *