برای اندازه‌گیری دبی سیالات اعم از گازی و یا مایع دستگاه‌های متنوع مبتنی بر تکنیک‌های گوناگون فنی و مهندسی ابداع شده است. انواع مس فلومتر که براساس دبی جرمی سیال فعالیت می‌کند، یکی از کاربردی‌ترین و در عین حال دقیق‌ترین نوع محسوب می‌شوند. از طرفی شرایط استفاده این نوع فلومتر برای اندازه‌گیری دبی انواع سیالات و حتی سیالات بسیار چگال و یا سیالات خورنده و اسیدی فراهم است. در عین حال این نوع دبی سنج طراحی ساده، کم‌حجم و انعطاف پذیر دارد که قابلیت‌های کاربرد مس فلومتر را دو چندان می‌کند.
تکنیک طراحی انواع مس فلومتر اندازه‌گیری بر مبنای دبی جرمی سیالات است. دبی جرمی کاملاً متفاوت از دبی حجمی اندازه‌گیری شده و مناسب محاسبه مقدار عبور سیالات تراکم پذیر است. چرا که به هر حال جرم سیال در مسیر عبور از لوله تغییر نمی‌کند. از طرفی برای اندازه‌گیری سیالات ناشناخته و در کل فرآیندها که اطلاعاتی از نوع جریان سیال داخل آنها نداریم، بهترین هستند. در ادامه این مطلب از گروه اینرژی به بررسی روش طراحی و قابلیت‌های فنی و کاربردی و همچنین نحوه کار مس فلومتر می‌پردازیم.
انواع مس فلومتر کدامند؟
عملکرد مس فلومتر متکی بر اندازه‌گیری جرم سیالات در حال عبور از خطوط لوله است. اما تکنیک‌های محاسبه جرم در انواع این فلومترها گوناگون است. در کل برای اندازه‌گیری مقدار جرم عبوری سیال از تکنیک‌های اندازه‌گیری نیروی کوریولیس و یا اندازه‌گیری رسانایی حرارتی استفاده می‌کنند که به قرار زیر هستند:
مس فلومتر کوریولیس Coriolis
مس فلومتر کوریولیس دقیق‌ترین نوع فلومتر جرمی است که بر پایه پدیده فیزیکی کوریولیس طراحی شده است. طبق این پدیده عبور سیال از مسیرهای مارپیچی باعث تولید نیروی عمود بر جهت عبور سیال خواهد شد. این نیرو به جداره لوله وارد می‌شود. مس فلومتر کوریولیس با اندازه‌گیری دقیق این نیروی عمودی بر جداره لوله‌های مارپیچی کار می‌کند.
برای درک بهتر عملکرد مس فلومتر کوریولیس می‌توانید یک شیلنگ تاب خورده را تجسم کنید. وقتی جریان در داخل شیلنگ برقرار می‌شود، نیرویی بر جداره شیلنگ اعمال شده که آن را جابجا می‌کند. این نیرو همان پدیده کوریولیس است. البته در طراحی مس فلومتر کوریولیس از لوله‌های ارتجاعی داخل یک محفظه بسته استفاده شده است و سنسورهایی هر مقدار جابجایی و نوسان لوله‌ها حین عبور سیال را اندازه‌گیری می‌کنند.
مس فلومتر حرارتی Thermal mass Flowmeter
نحوه کار مس فلومتر حرارتی بر مبنای اندازه‌گیری نرخ تغییرات دمایی با استفاده از یک المان حرارتی در داخل سیال است. در این تکنیک المان حرارتی کاملاً در جریان عبور سیال قرار دارد و حرارت خود را بی‌واسطه در سیال عبوری توزیع می‌کند. هر اندازه دبی سیال بالاتر باشد، قاعدتاً نرخ تبادل حرارتی بر پایه تغییرات جرمی سیال بیشتر است و به این ترتیب مراحل اندازه‌گیری کامل می‌شود. در طراحی این فلومتر جرمی از سنسورهای کاملاً حساس به مقدار تغییرات دما استفاده شده است. این نوع فلومتر جرمی برای اندازه‌گیری دبی هر نوع سیال اعم از مایعات، گازها و حتی سیالات چند فازی مناسب هستند.
ویژگی برجسته ترمال مس فلومترها عدم تأثیر پذیری آنها از نرخ تغییرات ویسکوزیته، چگالی و حتی فشار سیال است. به طور کلی هر نوع تغییر در شرایط فیزیکی سیال اعم از چگالی و یا فشار عملکرد دقیق فلومترهای حجمی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این در حالی است که ترمال مس فلومتر با تکیه بر تغییرات دمایی جرم معینی از سیال دقت اندازه‌گیری کاملی دارد.
مس فلومتر توربین پروانه‌ای Impeller – Turbine Mass Flowmeter
مس فلومتر توربین پروانه ای براساس طراحی بخش‌های دوار در مسیر عبور سیال طراحی شده است. نحوه کار مس فلومتر جرمی بر اساس پروانه و توربین دوار است. در این سیستم پروانه توسط موتور الکتریکی با سرعت ثابت می‌چرخد که در نتیجه باعث ایجاد تلاطم کوچکی در سیال شده که سرعت زاویه‌ای آن را تغییر می‌دهد.
در ادامه و بخش پایین این فلومتر جرمی یک عدد توربین نصب شده است که تمامی حرکت‌های زاویه‌ای سیال را از بین می‌برد و گشتاور متناسب با حرکت زاویه‌ای اعمال شده پروانه را دریافت می‌کند. توربین با توجه به مقدار گشتاور زاویه‌ای ایجاد شده توسط پروانه منحرف خواهد شد. مقدار انحراف توربین معیار اندازه‌گیری جرم و محاسبه دبی در این مس فلومتر است.
مس فلومتر توربین دوقلو Twin – Turbine Mass Flowmeter
برای طراحی این مدل مس فلومتر از دو عدد توربین بر روی یک شافت مشترک استفاده شده است. هر یک از توربین‌ها به یک مبدل و یک آهنربای قوی مجهز هستند. در عین حال این توربین‌ها با زاویه تیغه متفاوتی نسبت به یکدیگر طراحی شده‌اند که حین عبور سیال با سرعت زاویه‌ای متفاوتی می‌چرخند. این چرخش توربین‌ها با سرعت متفاوت معیار اندازه‌گیری جرم در مس فلومتر توربینی دوقلو است.
کاربردهای مس فلومتر
فلومترهای جرمی طراحی منحصر به فردی در میان دیگر دبی سنج‌ها دارد. چرا که متفاوت از تمامی دبی سنج‌های حجمی اساس کارکرد آنها بر مبنای محاسبه جرم سیال عبوری از خطوط لوله طراحی شده است. همین تکنیک اندازه‌گیری متفاوت در نحوه کار مس فلومتر باعث شده تا کاربرد مس فلومتر برای اندازه‌گیری در شرایط خاص فرایندهای صنعتی خصوصاً فرایندهای وابسته به جرم سیال گسترده باشد.
بیشترین کاربرد مس فلومتر در اندازه‌گیری دبی حین واکنش‌های شیمیایی مواد و یا مراحل پخت مواد و یا محاسبه دبی برای تعیین تعادل مواد است. کاربرد مس فلومتر کوریولیس در اندازه‌گیری عموم سیالات برای صنایع مختلف گسترده است. پدیده کوریولیس بدون توجه به ماهیت سیال و تنها در اثر عبور سیال از لوله ایجاد می‌شود. به این ترتیب عبور هر نوع سیال گازی و یا مایع و یا سیالات دو فازی می‌تواند باعث جابجایی و نوسان لوله اندازه‌گیری مس فلومتر کوریولیس شود. کاربرد کوریولیس‌ها در اندازه‌گیری عموم سیالات با دقت بسیار بالا است.
در مقابل کاربرد مس فلومتر حرارتی عموماً برای اندازه‌گیری دبی فرآیندهای مرتبط با جرم است. واکنش‌های شیمیایی وابسته به جرم نسبی مواد تشکیل دهنده آنها از این قبیل موارد است. لذا معمولاً از ترمال مس فلومتر برای اندازه‌گیری هوای احتراق در دیگ‌های بزرگ و یا محاسبه دبی گاز در صنایع شیمیایی و پتروشیمی و همچنین کروماتوگرافی و… استفاده می‌کنند.
مزایای استفاده از مس فلومترها
مزایای استفاده از مس فلومتر جرمی در بسیاری از فرآیندها و برای اندازه‌گیری دبی بسیاری از سیالات قابل توجه است. معیار اندازه‌گیری انواع مس فلومتر جرمی مقدار جرم عبور سیال است که شرایط فیزیکی آن تحت تأثیر عوامل دیگری از قبیل فشار و یا گرانروی تغییر نمی‌کند. در بسیاری از فرآیندها به استفاده از انواع مس فلومتر نیاز داریم. مزایای این نوع دبی سنج‌ها به قرار زیر است:
- برای اندازه‌گیری انواع سیالات در طیف گسترده از صنایع کاربرد دارند.
- برای اندازه‌گیری دقیق و لحظه به لحظه عبور سیال در فرایند بهترین هستند. لذا به کنترل لحظه‌ای و اصلاح به موقع شرایط فرآیند حین عبور سیال کمک می‌کنند.
- دقت بسیار بالایی در اندازه‌گیری دبی عبور سیالات دارند. تا جاییکه مقدار خطای آنها در اندازه‌گیری انواع سیالات گازی و یا مایعات کمتر از 0.005 سی‌سی است.
- از کمترین المان در مسیر عبور سیال استفاده شده که کمترین تأثیر را در اعوجاج و یا افت فشار سیال می‌گذارند.
- بدون تماس فیزیکی مقدار دبی عبوری سیال را اندازه‌گیری می‌کنند. در نتیجه برای محاسبه دبی سیالات بهداشتی و یا سیالات سمی و خطرناک و حتی اشتعال پذیر مناسب هستند.
محدودیت‌ها و معایب استفاده از مس فلومتر جرمی
با وجود مزایای قابل توجهی که انواع مس فلومتر دارند، در برخی از شرایط کاربردی و برای کار در اندازه‌گیری دبی سیال برخی از فرایندها محدودیت‌هایی دارند که به قرار زیر تشریح می‌کنیم:
- با وجود دقت اندازه‌گیری بالا؛ اما دامنه اندازه‌گیری محدودی دارند. این بدان معنی است که انواع مس فلومتر یا برای اندازه‌گیری جریان‌های کوچک و یا برای اندازه‌گیری دبی جریان‌های بزرگ طراحی می‌شوند و در صورت تغییر زیاد جریان کارایی خود را از دست می‌دهند.
- تمامی مدل‌های مس فلومتر جرمی نسبت به شرایط نصب حساس هستند. دقت اندازه‌گیری بالا و استفاده از سنسورهای حساس باعث شده تا روش نصب و در کل بهره‌برداری از این فلومترها دشوار باشد. هر نوع لرزش لوله باعث اختلال در دقت اندازه‌گیری این فلومترها می‌شود.
- دوره‌های سرویس و کالیبراسیون کوتاهی دارند. دقت بالای اندازه‌گیری و حساسیت قابل توجه سنسور این فلومترها اگر چه در بسیاری موارد مفید است؛ اما آنچنان ظریف طراحی شده‌اند و تنظیم دقیقی دارند که لازم است در بازه‌های کوتاه برای کالیبراسیون مجدد آنها اقدام کنیم.
- گران‌قیمت هستند و در کل برای نصب در سیستم‌های معمولی فضاهای صنعتی و طراحی فرآیندهای دست پایین استفاده نمی‌شوند. قیمت مس فلومتر به نسبت از دیگر فلومترهای هم‌تراز آنها چه در مدل‌های گازی و یا مایعات بالا است و عموماً برای استفاده در سیستم‌های خاص و بسیار دقیق کارایی دارند.
- برای اندازه‌گیری دبی سیالات با سرعت عبور بالا مناسب هستند. دقت عموم این فلومترها در صورت کاهش زیاد سرعت عبور سیال نیز کاهش پیدا می‌کند.
- در مقابل عبور سیالات با ذرات جامد مانند انواع دوغاب و یا سیالات با حباب‌های هوا آسیب‌پذیر هستند.
توصیه‌هایی حین خرید مس فلومتر
در انتخاب و خرید مس فلومتر دقت کنید و مطمئن شوید که محصول مورد نظر شما توانایی کافی برای اندازه‌گیری سیال شما را دارد. همچنین مطمئن شوید که شرایط پروژه مورد نظر شما مناسب نصب و بهره‌برداری از این فلومترهای حساس است.
اگر برای خرید مس فلومتر اقدام می‌کنید، حتماً به نوع سیالی که قرار است دبی آن را اندازه‌گیری کنید توجه شود. در عین حال بررسی کنید که رنج اندازه‌گیری مس فلومتر در محدوده پروژه شما قرار دارد. از طرفی لازم است تا فلومتر را با توجه به مقدار ویسکوزیته سیال انتخاب کنید.
در عین حال این فلومترها در مدل‌های گوناگون با نمایشگر محلی و یا بدون نمایشگر طراحی می‌شوند که قاعدتاً باید با توجه به شرایط کار پروژه تهیه کنید. از طرفی حتماً معیارها مانند حداقل و حداکثر فلو احتمالی سیال، محدوده فشار عبوری سیال، محدوده تغییرات دمای سیال را بررسی کرده و مطمئن شوید که فلومتر مورد نظر شما کاملاً با شرایط سیال سازگار است. در این صورت است که می‌توانید محصولی مناسب و مطابق با شرایط پروژه تهیه کنید. برای بررسی و اطلاع از قیمت مس فلومتر در مدل‌های گوناگون از برندهای مطرح بازار می‌توانید از محصولات سایت اینرژی دیدن فرمایید. اینرژی مجری مستقیم فروش مس فلومتر برای عرضه در سراسر ایران با بهترین قیمت است.
