info@pargaran.com
بازدید کننده محترم، تا اطلاع ثانوی جهت استعلام محصولات وثبت درخواست تنها ازطریق ایمیل با ما در ارتباط باشید
فهرست
اندازه گیری جریان گاز
سنسورهای جریان را می توان در کاربردهای مختلف صنعتی، پزشکی و هوافضا یافت.
جریان به عنوان جرم یا حجم سیالی که در واحد زمان می گذرد تعریف می شود.
در عمل، سنسورهای جریان (یا فلومترها) در هر عملیاتی که نیاز به اندازه‌گیری جرم یا حجم سیالات یا گازهایی دارد که در واحد زمان توزیع، توزیع یا مصرف می‌شوند،
ضروری هستند.
فلومتر (که به طور متناوب آن سنسور جریان نامیده می شود) ابزاری است که برای اندازه گیری دقیق سرعت جریان در لوله ساخته شده است. اندازه گیری دقیق جریان گاز یا مایع عملکرد ایمن، کارآمد و سازگار با محیط زیست را در بسیاری از کاربردها تضمین می کند.
اما چگونه جریان را اندازه گیری کنیم؟
اندازه گیری جریان می تواند از یک اصل بسیار ساده تا یک فرآیند بسیار پیچیده متفاوت باشد.
روش اندازه گیری واقعاً به فناوری مورد استفاده بستگی دارد.
در این مقاله قصد داریم به هشت مورد از آنها بپردازیم
فن آوری های رایج در اندازه گیری جریان گاز یا مایع استفاده می شود.
این انواع دبی سنج (فلومتر) عبارتند از:
1- الکترومغناطیسی Electromagnetic
3- چرخ دست و پا زدن Paddle
4- پراکندگی حرارتی Thermal Dispersion
5- عنصر شناور Floating Element
برای هر برنامه‌ای که نیاز به اندازه‌گیری جریان گاز دارد، ممکن است چالش‌های مختلفی ایجاد شود که نیازمند توجه و بررسی دقیق است. برخی از آنها عبارتند از:
قابلیت اندازه گیری جریان های کم و زیاد: برای اندازه گیری سطح بالا و پایین جریان گاز با دقت لازم است.
سازگاری با اندازه: باید توجه ویژه ای به مناسب بودن هر جزء فلومتر برای مکان اجرا شده، کوچک یا بزرگ داشت.
دوام در برابر محیط و خطرات: شرایط محیطی که یک سنسور جریان باید به طور قابل اعتماد در آن کار کند.
کالیبراسیون دقیق با شرایط واقعی فرآیند: برای عملیات بدون مزاحمت ضروری است.
البته، هیچ فناوری واحد و همه کاره ای وجود ندارد که بتوان آن را برای تمامی الزامات عملیاتی، عملکرد و شرایط پیاده سازی کرد.
حداقل 8 تکنولوژی رایج اندازه گیری جریان گاز امروزه استفاده می شود که همگی با نقاط قوت و محدودیت هایشان.
با درک مزایا و معایب هر یک می توان از اشتباهات پرهزینه جلوگیری کرد
فلومترهای الکترومغناطیسی جریان را با استفاده از قانون القایی فارادی تشخیص می دهند.
در داخل یک جریان سنج الکترومغناطیسی، یک سیم پیچ الکترومغناطیسی وجود دارد که یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند، و الکترودهایی که نیروی الکتروموتور (ولتاژ) را جذب می کنند.
همانطور که سیال از طریق لوله جریان می یابد، میدان الکترومغناطیسی به دلیل نیروهای ایجاد شده توسط القاء تغییر می کند.
سپس این تغییرات به نرخ جریان ترجمه می شود.
طرفداران:
1- تحت تأثیر دما، فشار، چگالی یا ویسکوزیته مایع قرار نمی گیرد.
2- قادر به تشخیص مایعاتی که شامل آلاینده ها (جامدات، حباب های هوا) هستند.
3- افت فشار وجود ندارد.
4- بدون قطعات متحرک (قابلیت اطمینان را بهبود می بخشد).
معایب:
1- فلومترهای الکترومغناطیسی نمی توانند گازها و مایعات را بدون هدایت الکتریکی تشخیص دهند.
2- یک بخش کوتاه از لوله مستقیم مورد نیاز است.
بهترین کاربرد:
دبی سنج های الکترومغناطیسی عمدتاً در صنایع غذایی، کاربردهای شیمیایی، منابع گاز طبیعی و تاسیسات برق مورد استفاده قرار می گیرند زیرا تا حد زیادی تحت تأثیر
تغییرات فشار، چگالی و دما نیستند.
فلومترهای گردابی از اصلی به نام اثر فون کارمان استفاده می کنند.
بر اساس این اصل، جریان به طور متناوب در هنگام عبور از یک جسم بلوف، گرداب ایجاد می کند.
بدن بلوف دارای جلوی پهن و صاف است. در یک گرداب سنج، بدنه بلوف قطعه ای از مواد با جلویی پهن و مسطح است که به صورت عمودی در جریان جریان امتداد دارد.
سرعت جریان متناسب با فرکانس گرداب ها است.
دبی با ضرب مساحت لوله در سرعت جریان محاسبه می شود.
در برخی موارد، گرداب سنج ها به استفاده از پره های صاف کننده یا لوله های مستقیم بالادست برای حذف الگوهای جریان و چرخش ناهنجار نیاز دارند.
دبی کم مشکلی برای گرداب سنج ها ایجاد می کند زیرا آنها گرداب هایی را به طور نامنظم در شرایط جریان کم ایجاد می کنند.
دقت ورتکس مترها بسته به مدل و سازنده از متوسط تا زیاد است.
علاوه بر اندازه گیری جریان مایع و گاز، فلومترهای گردابی به طور گسترده ای برای اندازه گیری جریان بخار استفاده می شوند.
مزایا:
فلومتر گردابی ورتکس فاقد قطعات متحرک است و جزء اندازه گیری ساختار ساده، عملکرد قابل اعتماد و عمر طولانی دارد.
دبی حجمی فلومتر گردابی تحت تأثیر پارامترهای حرارتی مانند دما، فشار، چگالی یا ویسکوزیته سیال مورد اندازه گیری قرار نمی گیرد.
جریان مایعات، گازها یا بخارات را اندازه گیری می کند، کاربردهای بسیار گسترده ای دارد.
باعث کاهش فشار کمی می شود.
معایب:
عملکرد ضد لرزش ضعیفی دارد. ارتعاشات خارجی می تواند باعث خطاهای اندازه گیری در فلومتر گردابی شود.
شوک با سرعت جریان بالای سیال باعث ایجاد ارتعاش در بدنه گردابی می شود که دقت اندازه گیری را کاهش می دهد.
فقط می تواند رسانه های تمیز را اندازه گیری کند.
الزامات لوله مستقیم برای نصب
برای اندازه گیری سیالات با عدد رینولدز کم مناسب نیست.
برای جریان ضربانی مناسب نیست.
بهترین کاربرد :
دبی سنج های گردابی بیشتر در سیستم های تولید برق و تامین گرما مانند هوای فشرده، بخار اشباع، بخار فوق گرم و غیره استفاده می شود.
این به عنوان جریان سنج توربین طبقه بندی می شود.
دبی سنج های چرخ پارویی به طور کلی به دو دسته مکانیکی تقسیم می شوند
1- جریان سنج مماسی، با ساختار چرخ آب.
2- فلومترهای چرخ دستی محور جریان، با ساختار آسیاب بادی.
جریان و چرخش چرخ پارویی با یکدیگر متناسب هستند.
بنابراین، با چرخاندن چرخ دست و پا با نیروی ناشی از سیال جاری، اندازه گیری
سرعت این جریان از تعداد دورها ممکن می شود.
با تعبیه یک آهنربا در محور چرخش و روی لبه پارو می توان پالس ها را به عنوان
سیگنال استخراج کرد و تعداد دورها را به نرخ جریان تبدیل کرد.
مزایا
1- عملکرد قابل اطمینان
2- کم هزینه.
3- می تواند جریان را در هر جهت اندازه گیری کند.
معایب:
1- قطعات متحرک
2- نیاز به مایعات تمیز ذرات معلق می توانند از چرخش صحیح پارو جلوگیری کنند.
3- برای تضمین دقیق ترین نتایج، به پروفیل جریان متلاطم نیاز دارید.
بهترین کاربرد برای:
فلومترهای چرخ پارویی(پدالی) را می توان در اسکرابرهای بخار، اسمز معکوس و
در زمینه های مختلف دیگر استفاده کرد.
فلومترهای پراکندگی حرارتی thermal از گرما برای اندازه گیری دبی سیال استفاده می کنند.
ساختار معمول به این صورت است که یک المنت گرمایشی در وسط و دو سنسور دما در دو طرف المنت وجود دارد.
با جریان گاز، گرما به سمت جریان منتقل می شود و سنسور دما در بالادست “سردتر می شود” در حالی که سنسور دمای پایین دست “گرمتر می شود”.
دبی را می توان با اندازه گیری اختلاف بین سنسورهای دما محاسبه کرد.
مزایا:
1- بدون قطعات متحرک
2- عملکرد قابل اعتماد
3- اندازه گیری بسیار دقیق
4- باند خطای کل پایین.
5- می تواند جریان را در هر جهت اندازه گیری کند.
معایب:
1- برای اندازه گیری جریان مایع مناسب نیست.
2- برای اندازه گیری گازها در دمای بالا (>50 درجه سانتیگراد) ایده آل نیست.
برخی از کاربردهای معمولی را می توان در زمینه های پزشکی و صنعتی مانند دستگاه های تنفسی، تجهیزات بیهوشی، دستگاه های CPAP و سیستم های نظارت بر گاز مرکزی
یافت.
ES Systems دو سری محصول مجزا از سنسورهای حرارتی MEMS، ESRF-ESF و ESRF-HF را توسعه داده است.
ESRF-ESF: بر اساس اصل بادسنج فیلم داغ برای اندازه گیری جریان گاز جرمی، این سنسور با حسگر جریان گاز دو طرفه تا 300 ± ln/min ایده آل برای تجهیزات پزشکی،
فرآیندی و دارویی است.
ESRF-HF: ESRF-HF خانواده ای از فرستنده های جریان جرمی است که اندازه گیری سریع و دقیق جریان گاز را در محدوده دینامیکی گسترده ای امکان پذیر می کند.
اندازه جمع و جور آن، همراه با محفظه مقاوم از فولاد ضد زنگ، آن را برای استفاده در کاربردهای صنعتی در فضاهای محدود ایده آل می کند.
این یکی از ساده ترین فناوری های اندازه گیری جریان است.
این روش معمولاً شامل شناور در یک لوله مخروطی است.
هنگامی که سیال بین لوله مخروطی و شناور وارد می شود، فشار تفاضلی ایجاد
می شود که باعث می شود شناور متناسب با آن حرکت کند.
با خواندن مقیاس بصری کنتور می توانید دبی را اندازه گیری کنید.
مزایا:
1- هزینه کم.
2- آسان برای استفاده.
معایب:
1- اندازه گیری دستی
2- برای اندازه گیری دبی بالا مناسب نیست.
بهترین کاربرد:
آنها به طور گسترده برای کاربردهای متعدد از جمله مواد شیمیایی، هوای فشرده و سایر گازها استفاده می شوند.
سنسورهای جریان اولتراسونیک با تکیه بر اولتراسوند و اثر داپلر، نرخ جریان حجمی طیف وسیعی از مایعات را اندازه گیری می کنند.
این فناوری بسیار دقیق است و مستقل از فشار، دما و ویسکوزیته محیط است.
در حالت بیکار، فرستنده امواج مافوق صوت را ارسال می کند که در لوله بازتاب می یابند و از حسگر اولتراسونیک درک می شوند.
از آنجایی که حرکت سیال وجود ندارد، فرکانس سیگنال دریافتی با فرستنده یکسان است.
هنگامی که جریان شروع می شود، فرکانس امواج دریافتی یا بیشتر یا کمتر (بسته به جهت جریان) از امواج ارسالی است.
این اختلاف فرکانس را می توان به نرخ جریان ترجمه کرد
مزایا:
1- بدون قطعات متحرک
2- هزینه نگهداری کم
3- دقت بالا.
معایب:
1- هزینه بالا.
2- نمی توان مایعاتی را که فرکانس اولتراسونیک را منعکس نمی کنند اندازه گیری کرد.
بهترین کاربرد برای:
سنسورهای جریان اولتراسونیک کاربردهای زیادی دارند که از جریان فرآیند تا جریان نگهبانی را شامل می شود.
سنسورهای فشار دیفرانسیل جریان را از طریق حسگرهای فشار خازنی با استفاده از معادله برنولی اندازه گیری می کنند.
فلومترهای فشار دیفرانسیل از صفحات آرام، یک روزنه، نازل یا لوله ونتوری برای ایجاد یک انقباض مصنوعی استفاده می کنند و سپس افت فشار سیالات را هنگام عبور از آن
انقباض اندازه گیری می کنند.
هر چه افت فشار بیشتر باشد، سرعت جریان بیشتر است.
این کنتورهای ناهموار و دقیق برای طیف وسیعی از مایعات و گازهای تمیز ایده آل هستند.
مزایا:
1- بدون قطعات متحرک
2- اندازه گیری های دقیق
3- عملیات قابل اعتماد
معایب:
1- برای اندازه گیری جریان مایع مناسب نیست.
2- برای عملیات به افت فشار القایی نیاز دارد که با استفاده از تکنیک های دیگر می توان از آن جلوگیری کرد.
بهترین کاربرد برای:
به دلیل سازگاری آنها، در بسیاری از صنایع مانند منبع تغذیه، غذا و نوشیدنی، پزشکی، هوافضا و HVAC استفاده می شود.
ES Systems سنسور فشار دیفرانسیل ESCP-BMS1 را طراحی کرده است که دارای:
اصل کار فلومترهای کوریولیس استفاده از یک لوله ارتعاشی است که در آن جریان گاز می تواند باعث تغییر فرکانس یا تغییر فاز متناسب با سرعت جریان جرمی شود.
در حالت بیکار، لوله با فرکانس از پیش تعریف شده می لرزد.
با شروع جریان سیال، ارتعاش لوله متناسب با سرعت جریان محیط تغییر می کند.
این تغییر در ارتعاش توسط حسگرها در سراسر لوله اندازه‌گیری می‌شود و سپس به نرخ جریان تبدیل می‌شود.
مزایا:
1- اندازه گیری جریان جرم واقعی
2- تحت تأثیر فشار، دما و ویسکوزیته قرار نمی گیرد.
3- بدون نیاز به بخش ورودی و خروجی
معایب:
1- قطعات متحرک
2- ارتعاشات محیطی باعث عدم دقت در اندازه گیری می شود.
3- هزینه بالا.
بهترین کاربرد:
آنها اغلب در بسیاری از بخش‌های صنعتی مختلف که نیاز به اندازه‌گیری گازهای بهداشتی و خورنده اما نسبتاً تمیز دارند، استفاده می‌شوند.
نصب و نگهداری
قبل از انتخاب نوع کنتور گاز، باید محل نصب مورد نیاز سازنده را در نظر بگیرید.
ممکن است یک پروفیل جریان گاز پایدار در بالادست و پایین دست از نقطه نصب کنتور مورد نیاز باشد.
علاوه بر این، درجه نگهداری مورد نیاز باید در نظر گرفته شود زیرا برخی از فناوری ها با یکدیگر متفاوت هستند.
منبع : esenssys.com
امیدوارم با انواع فلومتر های گازی و اندازه گیری جریان گاز آشنا شده باشید،
در صورت هرگونه سوال و نظر با مجموعه پرگاران تماس حاصل فرمایید.
