دبی سنج یا فلومتر وسیله ای است که برای اندازه گیری سرعت جریان یا مقدار گاز و سیال داخل لوله استفاده می شود.برای مقدار گیری سرعت جریان یا این که اندازه گاز و سیال باطن لوله از وسیله ای به اسم دبی سنج یا این که فلومتر ( کنتور ) به کارگیری می شود .
وسایل اندازه گیری جریان بسیار متنوع بوده و هر موقعیتی محدودیت ها و نیازمندی های مهندسی مختص به خود را دارد. دبی سنج ها با عناوین مختلفی از قبیل جریان سنج، سرعت سنج، معیار یا پیمانه جریان، شاخص جریان، سیال سنج و غیره مطرح می شوند.
انواع دبی سنج ها براساس نوع خروجی؟
دبی سنج های بکار رفته در ماشین آلات از نوع جابجایی مثبت یا حجمی هستند. دبی سنج های جابجایی مثبت، بدلیل اندازه گیری مستقیم مقدار حجم واقعی، منحصر به فرد هستند. سایر دبی سنج ها بصورت غیرمستقیم این کار را انجام داده و از طریق اندازه گیری پارامترهای دیگر مقدار حجم و نرخ جریان را محاسبه می کنند. به کمک PD سنج ها سیگنال خروجی بطور مستقیم مقدار جریان عبوری از دستگاه را نشان می دهد.
دستگاه دبی سنج جابجایی مثبت شامل انواع دوروتوری (چرخ دنده ساده، چرخ دنده بیضوی، چرخ دنده مارپیچی)، ناوتیتینگ دیسک (nutating disc) پیستون های رفت و برگشتی و پیستون های نوسانی یا دوار است.
- جرمی
سیگنال خروجی بطور مستقیم میزان جرم عبوری از دستگاه اندازه گیری را نشان می دهد. که کنتورهای حرارتی و کوریولیسی در این حوزه قرار می گیرند.
- سرعتی
سیگنال خروجی بطور مستقیم سرعت جریان عبور از دستگاه را نشان می دهد، که شامل فلومترهای زیر می شود:
- الکترومغناطیسی
- التراسونیکی
- توربینی، پروانه ای، چرخ پدالی یا چرخ پلتون
- ورتکسی یا سوناری
- پره ای و تارگتی
- ناحیه متغیر و دورانی
- روزنه ای، کانال باز، نازل جریان، لامیناری، ونتوری و لوله پیتوت
فلومترهای توربینی مکانیزم ساده ای دارند و از یک توربین با پره های مشخص تشکیل شده که در کنار یک سنسور برای مثال پراکسیمتی سوئیچ با هر گردش توربین در اثر عبور جریان و فلو تعدادی پالس تولید میکنند که با کالیبرۀ دستگاه بر اساس مقدار فلو و تعداد پالس ایجاد شده رنج فلومتر بدست می آید.
- فلومترهای جرمی یا مس فلومتر Mass Flowmeter
یکی دیگر از روشهای اندازه گیری فلو بر حسب وزن میباشد که به فلومترهای جرمی یا مس فلومتر مشهورند. در روشهای متداول قبل برای اندازه گیری جرم سیال عبوری نیاز به اندازه گیری دانسیته مواد داشت که عملا محاسبه جرم با خطای بسیار همراه می گردید. در حال حاضر انواع فلومترهای جرمی با تکنولوژیهای کوریالیس و ترمال مس این اندازه گیری را با دقت بالا انجام می دهند.در این فلومترها، فلوی سیال مستقل از فشار قابل اندازه گیری است و شما را از خطاهای اندازه گیری فلوی سیالات گازی ناشی از تغییرات دما و فشار مصون نگه می¬دارد.
- فلو سوئیچ Flowswitch
فلو سوئیچها به سادگی با مکانیزمهای مختلفی که برای حس کردن فلوی سیال دارند در ست پوینت یا نقطه تنظیم مورد نظر خروجی سوئیچ یا ON/OFF میدهند و به شما امکان کنترل فلوی خط را می¬دهند. معمولا ساده ترین روشها، پر کاربردترین آنها می باشند و در فلو سوئیچهای بسیار رایج از یک تیغه فلزی که به یک اهرم متصل است استفاده کرده با توجه به ست پویت طول این تیغه را برش می دهند یا اصطلاحاً تریم میکنند. زمانی که فلو به مقدار مورد تنظیم شما رسید اهرم به یک طرف متمایل شده و سوئچ را تحریک میکنند. در نمونه های پیشرفته تر این سوئیچ به صورت غیر تماسی برای مثال به کمک خاصیت مغناطیسی انتهای اهرم که باعث تحریک رید رله خروجی میشود استفاده میکنند.
- پیتوت تیوب Pitot Tube
در اندازه گیری فلو سیالات گازی خصوصا هوا در رنج کم معمولا از روش پیتوت تیوب استفاده میگردد.این خاصیت که در صورت ایجاد جریان هوا در یک سر لوله فشار آن نقطه از فشار خود لوله کمتر میشود مکانیزم اندازه گیری روش پیتوت مبیاشد.
- فلومترهای جابجائی مثبت Positive displacement flowmeter
فلومترهای جابجائی مثبت برای اندازه گیری دقیق پیمانه ای سیالات خصوصا مایعات وسیکوز مورد استفاده قرار میگرید و خود به انواع مختلفی تقسیم می گردند.
- فلومتر دنده ای یا Gear
فلومتر دنده ای یا Gear داراع انواع مختلف زیر می باشد:
- فلومتر دنده ای بیضوی Ovale gear flowmeter
- فلومتر دنده ای حلزونی Helical gear flowmeter (برای مواد با ویسکوزیته بالا استفاده می شود)
- مدل دیسک گردنده به صورت محوری Nutating disk
- فلومتر دیافراگمی یا بلوز دار که برای گازهای شهری استفاده می گردد
- فلومتر ون (Rotatory Van)
- فلومتر ورتکس Vortex Flowmeter
فلومتر ورتکس بر مبنای پدیده ای در دینامیک سیالات که توسط دانشمندی به نام Theodore von Kármán کشف گردیده است کار میکند.
در عمل فلومتر ورتکس با مکانیزمی بر اساس اندازه گیری نوسانات ایجاد شده در پشت یک مانع در سیال کار میکند. فلومتر ورتکس در بسیاری از صنایع برای اندازه گیری مایعات و گازها و بخار مورد استفاده قرار می گیرد. در صنایع شیمیائی و پتروشیمی برای مثال در قسمت تولید برق و در سیالاتی نظیر بخار اشباغ، بخار بسیار داغ، هوای فشرده، نیتروژن، گازهای دو فازی، گاز دودکش، دی اکسید کربن، آب دمینرال، حلال ها، روغن انتقال حرارت، آب تغذیه بویلر و .... می توان از این فلومتر استفاده کرد.
اندازه گیری فلو در فلومتر ورتکس به صورت حجمی بوده که البته برای اندازه گیری به صورت جرمی در مواردی مانند بخار بایستی با استفاده ترانسمیتر فشار جداگانه و هم چنین سنسور دما و اتصال آنها به فلو کامپیوتر به محاسبه جرم عبوری یا مقدار انرژی جابجا شده پرداخت.
- فلومترهای الکترومغناطیسی Electromagnetic Flowmeter
فلومترهای الکترومغناطیسی با استفاده از قانون القای الکترومغناطیسی فارادی و اندازه گیری تغییرات شار مغناطیسی در اثر سرعت سیال جاری می توانند مقدار فلو را با دقت قابل قبولی اندازه گیری کنند. در حقیقت با ایجاد شار مغناطیسی در سیال عبوری از فلومتر و اندازه گیری آن می توان به یک فلومتر الکترومغناطیسی دست پیدا کرد.
به دلیل مکانیزم فلومتر مغناطیسی بایستی آب یا سیال عبوری خواص الکتریکی و رسانائی تا اندازه ای داشته باشد و در غیر این صورت اندازه گیری با اخلال مواجه می شود و بایستی از فلومترهائی با مکانیزم های متفاوت نظیر فلومتر ورتکس یا فلومتر توربینی استفاده نمود برای مثال از فلومتر مغناطیسی برای اندازه گیری فلوی آب دمینرال یا مقطر نمی توان استفاده نمود.
فلومترهای الکترومغناطیسی معمولا در دماهای حداکثر 80 درجه کار می کنند و با توجه به لاینر داخل فلومتر در کاربردهای مختلف لاینر از جنس تفلون یا هارد رابر ساخته می گردد.
- فلومترهای آلتراسونیک Ultrasonic Flowmeter
امروزه روشهای آلتراسونیک جزء لاینفک بیشتر تجهیزات اندازه گیری ابزار دقیق مخصوصا نمونه های غیر تماسی گردیده است. در فلومترهای آلتراسونیک که در حوزه وسیعی از سیالات اعم از گازها و مایعات کاربرد دارند با توجه به خواص دوپلر که در فیزیک با آن آشنا هستید فرکانسی از یک منبع تولید شده و از طرف دیگر یک گیرنده این فرکانس را لحظه به لحظه چک می کند. در صورتی که فلوی سیال دچار تغییر می شود این فرکانس رفت و برگشت تغییر به خاطر سرعت سیال تغییر محسوسی خواهد داشت. اندازه گیری و کالیبره این تغییرات بر حسب فلو به شما امکان اندازه گیری فلو به روش آلتراسونیک را خواهد داد. در عمل تکنیک اندازه گیری فلو به روش آلتراسونیک پیچیدگی های خود را خواهد داشت ولی اساس اندازه گیری اکثر فلومترهای اولتراسونیک مکانیزم دوپلر میباشد.
- فلومترهای کانال باز Open channel Flowmeter
فلومترهای کانال باز جهت اندازه گیری حجم سیال عبوری مایع در یک کانال مورد استفاده قرار میگرد. اساس کار در اندازه گیری فلو در این روش هدایت آب در مقاطع از قبل تعریف شده و اندازه گیری تغییرات سطح آب یا فاضلاب عبوری و کالیبره آن بر حسب فلو می باشد
- فلومتر های اورفیس پلیت Orifice Plate flowmeter
فلومتر های اورفیس پلیت از قدیمی ترین روش های اندازه گیری فلو محسوب می شوند که با طراحی نسبتاً ساده، کارائی بالا و قابلیت اطمینان و تکرار پذیری قابل قبولی ارائه می دهند.
اورفیس به صفحه مسطحی می گویند که در آن یک سوراخ، بسته به محاسبات مربوط به طراحی اورفیس ایجاد گردیده است. اساس کار بر این اصل استوار است که ایجاد مانع در مسیر فلو باعث ایجاد افت فشار در خط و ایجاد اختلاف فشار در دو طرف اورفیس می گردد. با اندازه گیری این اختلاف فشار به کمک ترانسمیتر اختلاف فشار یا گیج اختلاف فشار و با فرمولهائی که در سیالات استفاده می کنند می توان این مقدار را بر حسب فلو کالیبره کرد.
- روتامتر Rotameter
روتامتر به عنوان نمایش دهنده فلوی لحظه ای یا فلو ایندیکیتور جزء روش های از تکنیک سطح متغیر یا variable area در اندازه گیر فلو استفاده می کند. نمونه رایج روتامتر تشکیل شده از یک استوانه شیشه ای که بر حسب فلوی ماده مورد نظر نسبت به زمان کالیبره شده و یک قطعه مخروط شکل فلزی که با افزایش فلو در شیشه به سمت بالا حرکت می کند.
شما باید نظیر این روتامترها را در کپسولهای اکسیژن در بیمارستان ها دیده باشید. در صنعت با توجه به دمای سیال مورد نظر، هم چنین چگالی یا ویسکوزیته ماده، هم چنین فشار آن روتامتر را کالیبره می کنند.
فلومترهای مناسب برای هر محیط
| آب سرد | Vortex Shedder, Vane meter |
| روغن روان ساز | Vane flowmeter |
| گاز صنعتی | Laminar flow element |
| هوای فشرده | Thermal meter, Variable area |
| روغن تمیز | Vane meter, Variable area , Positive displacement, Coriolis meter |
| سیال خورنده | Vortex Shedder, Vane meter, Variable area, Paddlewheel, Mag meter, Sonic |
| گاز تمیز | Laminar flow element, Thermal meter, Variable area, Turbine, Vortex Shedder, Differential pressure, Target meter, Coriolis meter |
| مواد ساینده | Coriolis meter , Mag meter, Sonic |
| آب تمیز | Thermal meter, Variable area, Turbine, Vortex Shedder, Differential pressure, Target meter, vane meter, Paddlewheel, Mag meter, Positive displacement, Sonic |
| سیال برودتی | Differential pressure, Target meter, Coriolis meter |
| گاز کثیف | Vortex Shedder, Differential pressure, Target meter, Coriolis meter |
| آب کثیف | Coriolis meter , Mag meter, Sonic |
| فیبر | Mag meter |
| بخار اشباع | Vortex Shedder, Differential pressure |
| بخار فوق گرم | Vortex Shedder, Differential pressure |
| ویسکوز (چسبناک) | Variable area, Differential pressure, vane meter, Mag meter, Positive displacement, Coriolis meter |