بررسی مس فلومتر و چگونگی عملکرد آن

انواع متد های سنجش فلومتر ها

با توجه به توضیحات بالا مشاهده کردید که انتخاب فلومتر مناسب چه مقدار در میزان هزینه راندمان شما موثر است. در این راستا انواع بسیاری از فلومتر ها با شیوه های کاری مختلف طراحی و تولید می شوند که دست شما را برای انتخاب فلومتر متناسب با نیاز های خود باز می گذارد. در ادامه به نام بردن و بررسی متد ها و انواع مختلف فلومتر های موجود در بازار می پردازیم:

فلومتر های حجمی:

این دسته از فلومتر ها به طور مستقیم یا غیر مستقیم میزان حجم از ماده که در زمان معین از مقطع لوله عبور می کند را اندازه گیری می کنند. در واقع بسیاری از فلومتر های حجمی سرعت جریان سیال داخل لوله را اندازه گیری می کنند که حاصل ضرب سرعت جریان در مقطع لوله برابر با فلو سیال داخل لوله است.

از انواع فلومتر های حجمی میتوان به فلومتر های الکترومغناطیسی، اولتراسونیک، ورتکس و اوریفیسی اشاره نمود.

فلومتر های جرمی:

فلومتر های جرمی یا مس فلومتر (Mass Flow Meter) ها روش دیگری برای سنجش مواد وارد شده به فرآیند را عرضه می کنند و آن اندازه گیری جرم سیال جریان یافته در لوله است.

در گذشته برای محاسبه جرم وارده از چگالی سیال استفاده می شد به این صورت که برای بدست آوردن دبی جرمی، چگالی سیال را در دبی حجمی ضرب می کردند اما این روش زمانی که سیال تراکم پذیر بود و چگالی آن با تغییر دما و فشار تغییر می کر، دقیق نبود و خطای زیادی داشت.

از مس فلومتر معمولا در شرایطی استفاده می شود که ترکیب مواد موجود در فرآیند حائز اهمیت می باشد. مس فلومتر انواع گوناگونی دارد که مهمترین آن ها را در پایین بررسی می کنیم:

فلومتر کوریولیس (Coriolis) :

فلومتر کوریولیس یا مس کوریولیس از دقیق ترین و گران ترین مدل های فلومتر ها بشمار می روند که می توانند دبی بازه گسترده ای از سیالات را بسنجند. این دسته از مس فلومتر ها به علت دقت بالای خود در صنایع گاز، نفت و پتروشیمی و همینطور خرید و فروش نفت و گاز بکار می روند.

این مس فلومتر ها برای عملیات اندازه گیری از روش های مکانیکی و الکتریکی استفاده می کنند و می توانند با توجه به تغییر شرایط دستگاه یا سیال باز هم میزان دبی جرمی را با دقت اندازه گیری کنند. مخصوصا ابزار بسیار مناسبی برای سنجش دبی سیالاتی که تراکم پذیر هستند بشمار می روند.

این مس فلومتر در دو مدل مختلف خمیده و تخت تولید می شوند که تفاوت عملکردی چندانی ندارند و در ساختار نیز تها تفاوت این دو این است که مس فلومتر خمیده از دو لوله نوسان کننده و مس فلومتر تخت از یک لوله نوسان کننده ساخته می شود.

اساس کار مس فلومتر کوریولیس تغییر وضعیت لوله نوسان گر یا لوله منعطف در فاصله قبل و بعد از ورود سیالات به درون لوله است. برای مثال می توان لوله منعطف را به یک شلنگ تشبیه کرد که قبل از ورود
آب ثابت است و تغییر حالت ندارد اما با ورود آب به درون شلنگ جریان و حرکت آب داخل آن باعث حرکت شلنگ می گردد که با افزایش شدت جریان آب داخل شلنگ ارتعاشات و حرکات آن نیز افزایش می یابد.

در فلومتر کوریولیس که سال 1970 برای اولین بار تولید شد دو لوله منعطف وجود دارد، زمانی به این دو لوله سیالی وارد می شود این دو لوله به نوسان در می آیند که هنگام حرکت سیال در داخل لوله به علت وجود نیروی اینرسی حرکت پیچشی شکل نیز به حرکت نوسانی ابتدایی افزوده  میشود و سنسور های قرار گرفته در سیستم، تغییرات و این نوسان را به عنوان اختلاف فاز ثبت می کنند.

به کمک فرکانس لوله نوسان گر می توان چگالی سیال داخل لوله را بدست آورد که به کمک آن این مس فلومتر می تواند به صورت مستقیم دبی جرمی را محاسبه کند که توان این دستگاه حتی در شرایطی با چگالی، دما و فشار متغیر باعث منحصر به فرد بودن این ابزار می گردد.

مس فلومتر کوریولیس قادر است فلومتر جرمی تمامی سیالات اعم از نفت خام، پاک کننده های شیمیایی، روغن گیاهی و حتی انواع سس های خوراکی را با نهایت دقت اندازه گیری کند، اگر قیمت بالای این محصول ممکن است علاقه به خرید آن را کاهش دهد اما کارایی و دقت فوق العاده آن، این محصول را به مناسب ترین گزینه برای صنعت فردا مبدل می کند.

این مس فلومتر با توجه به داشتن امکاناتی مانند نمایشگر دستگاه، جنس بدنه و مواد مناسب استفاده شده برای تولید، روش کارآمد کالیبراسیون برای سنجش فلو سیالات مختلف و شدت خروجی های مختلف انواع ترانسمیتر، مناسب ترین گزینه برای سنجش دبی سیالات گازی تراکم پذیر می باشد.

ترمال مس فلومتر (Thermal Mass) :

ترمال مس فلومتر بیشتر برای اندازه گیری دبی جرمی گاز ها نقش دارد که فرآیند عملکردی آن بدون نیاز به فشار و فقط به کمک سنجش دما به کمک سنسور های دما انجام می گیرد، که دقت مطلوبی نیز ارائه می دهد. این محصول بیشتر برای سنجش و کنترل سیالاتی مانند هوای فشرده، گاز طبیعی و کربن دی اکسید و همینطور تشخیص وجود نشتی در سیستم بکار می رود.

با وجود اینکه دامنه کارایی این مس فلومتر تا حد زیادی گسترده است اما کاربرد آن محدودیت هایی نیز به همراه دارد که از جمله آنها می توان به امکان وجود رطوبت در گاز های اشباع شده اشاره کرد این ترکیب دو فازی باعث ایجاد خطا و خوردگی در فلومتر می شود.

طریقه عملکرد این مس فلومتر عبور حرارت از سیال در حال جریان و سنجش میزان حرارت عبور کرده به کمک سنسور است. در این روش از دو سنسور استفاده می شود که سنسور اول مسوولیت سنجش دمای سیال و تعیین دمای مرجع را بر عهده دارد. سنسور دوم نیز در ابتدای امر توسط سیستم به دمای خاصی رسیده و اختلاف دمای ثابتی با دمای ثبت شده توسط سنسور مرجع دارد. با شروع عبور سیال از سیم دوم سردتر شده و اختلاف دمای میان سیم مرجع و سیم دوم کاهش میابد، در این شرایط میزان جریان الکتریکی مورد نیاز برای گرم کردن سیم دوم و رساندن آن به دمایی که اختلاف دمای اولیه را حفظ کند مقیاس دقیقی از فلو جرمی سیال مورد نظر خواهد بود.

مدت زمان عکس العمل این مس فلومتر ها بسیار کوتاه بوده و دقت اندازه گیری آن ها به علت این که فرآیند اندازه گیری را به صورت مستقل از فشار انجام می دهند، حتی در مقدار های اندک سیال نیز کاهش نمی یابد.

فلومتر توربینی (Turbine) :

این مس فلومتر به همراه یک موتورکه دارای دو توربین چرخان دارد فلو جرمی سیال را محاسبه می کند. عملکرد این دستگاه به این صورت است که دو توربین موجود در آن به کمک موتور با سرعت ثابت و به کمک نیروی مغناطیسی به چرخش در می آیند و یک سرعت زاویه ای مشخص را به سیال انتقال می دهند. توربین دوم حرکت زاویه ای سیال را از بین می برد و به گشتاوری متناسب با آن حرکت زاویه ای جذب شده می رسد. توربین دوم به وسیله ی فنری محدود می گردد که از به علت گشتاور حاصل از حرکت زاویه ای منحرف می شود که میزان این انحراف نشانگر دبی حجمی سیال است.

کدام مدل از فلومتر ها بهتر اند؟

بعد از بررسی مدل های مختلف فلومتر ها چه از نوع حجمی و چه مس فلومتر ها و توضیح کاربرد و نحوه عملکرد هر کدام می توان به این نتیجه رسید که هیچ فلومتری در تمامی فرآیندها پاسخگو نخواهد بود پس باید از فلومتری استفاده کرد که مناسب با شرایط شما باشد در پایین به سوالاتی اشاره می کنیم که می تواند برای ساده شدن مسیر انتخاب فلومتر مناسب از خود بپرسید:

• سیال شما گاز است یا مایع؟
• سیال شما تراکم پذیر است یا خیر؟
• حداقل و حداکثر سیال مورد استفاده در سیستم چه مقدار خواهد بود؟
• دقت مورد نیاز شما چه مقدار است؟
• میزان دما و گرانروی سیال شما چه مقدار خواهد بود ؟
• آیا سیال شما خاصیت اسیدی یا خورندگی دارد ؟
• حداکثر فشاری که در لوله ها بوجود خواهد آمد چه مقدار خواهد بود؟
• تا چه میزان افت فشار در سیستم برای سیال مجاز خواهد بود؟

مس فلومتر های شرکت روزمونت (Rosemount):

شرکت روزمونت به عنوان یک شرکت زیر شاخه شرکت Emerson شناخته می شود که در سال 1956 در ایالت مینه سوتای ایالات متحده آمریکا تاسیس گشت در از حدود 60 سال پیش جزو شرکت های پیشرو در تولید انواع قطعات و تجهیزات اندازه گیری صنعتی بشمار می رود. تمامی محصولات این شرکت تحت نظارت و لیسانس شرکت بزرگ امرسان تولید و بررسی می شوند، که یکی از بزرگترین شرکت های تامین کننده قطعات و تجهیزات صنعتی است تا از لحاظ کیفی هیچ گونه مشکلی نداشته باشند.

کوریولیس فلومتر های خانواده میکروموشن (Micro Motion):

شرکت روزمونت مس فلومتر های خود را دقیق ترین و تکرار پذیر ترین فلومتر ها و مناسب برای هرگونه کاربرد و فعالیت می داند و دلیل این دقت بالا را کیفیت تولید و متریال بکار رفته در فلومتر های خود می داند. و گزینه های وسیعی برای انواع نیاز های شما تعبیه کرده تا بهترین انتخاب ممکن را در نظر بگیرید.

فلومتر های خانواده میکرو موشن روزمونت متشکل از یک سنسور، که شامل لوله های اندازه گیری می باشد، ترانسمیتر برای ارسال داده های حاصل از اندازه گیری و یک نرم افزار که نقش رابط کاربری را بازی می کند.

سنسور های خانواده میکرو موشن در بیش از شش گروه مختلف (Elite، F-SERIES، R-SERIES،

T- SERIES، TA-SERIES) و همینطور گروه سنسور های ویژه برای فعالیت های خاص تر مانند دمای های بسیار بالا، فشار های بالا، جریان پایین سیال، بهداشت بالا و سنسور های مخصوص گاز فشرده شهری (CNG) می باشد.

سنسور های سری ELITE توان تحمل -240 تا 350  درجه سانتیگراد را دارند و برای لوله در اندازه های بین 12/1 اینچ تا 12 اینچ تولید می شوند. تا فشار 6000 psig توان فعالیت دارند. طیف وسیعی از استاندارد های جهانی کیفیت آن ها را تضمین می کنند و مقاوم به عوامل خارجی تولید شده اند . دقت اندازه گیری این سنسور ها نیز به شرح زیر است:

Liquid Accuracy / Repeatability: 0.1% – 0.05% / 0.05% – 0.025%

Gas Accuracy / Repeatability: 0.25% / 0.20%

Density Accuracy / Repeatability: 0.0005 – 0.0002 g/cc / 0.00025 – 0.0001 g/c

این سنسور ها از سیستم های mA, frequency, discrete, HART, Modbus, Ethernet/IP, PROFINET, FOUNDATION Fieldbus برای دریافت ورودی و ارسال خروجی خود بهره می برند.

سری F در بازه -100 تا 350 درجه سانتیگراد کار می کنند و  برای لوله در اندازه های 4/1اینچ تا 3 اینچ تولید میشوند و دقت بالا و ساخت فشرده تری دارند. تا فشار 6250 psig را تحمل می کنند. پارامتر های دقت این سنسور ها به شرح زیر است:

Liquid Accuracy / Repeatability: Up to ±0.1% of rate (±0.05% of rate)

Gas Accuracy / Repeatability: Up to ±0.5% of rate (±0.25% of rate)

Density Accuracy / Repeatability: Up to ±0.0005 g/cm3 (±0.0002 g/cm3)

و از تمامی ساختار نرم افزاری سیستم قبل پشتیبانی می نمایند.

سری R در بازه -100 تا 150 درجه سانتیگراد را پشتیبانی می کنند و با اندازه کوچک خود شناخته می شوند و مختص لوله های 4/1 اینچ تا 2 اینچی طراحی شده اند. تا 1450 psig را تحمل می کنند اما نسبت به مدل های قبلی دقت کمتری دارند:

Liquid Accuracy / Repeatability: Up to ±0.4% of rate (±0.2% of rate)

Gas Accuracy / Repeatability: Up to ±0.75% of rate (±0.5% of rate)

Density Accuracy / Repeatability: Up to ±0.003 g/cm3 (±0.0015 g/cm3)

سری T از جنس تیتانیوم تولید شده و فوق العاده مستحکم اند و به صورت تک لوله ارائه می شوند و مناسب استفاده در مکان های استریل می باشند و در بازه -51 تا 149 درجه سانتیگراد کار می کنند. همانند سری R برای لوله های 4/1 اینچ تا 2 اینچ تولید می شوند و تا فشار 1450 psig را تحمل می کنند. مشخصات دقت اندازه گیری این سری به شرح زیر است:

Liquid Accuracy / Repeatability: up to ±0.15± of rate (up to ±0.05± of rate)

Gas Accuracy / Repeatability: ±0.50± of rate

Density Accuracy / Repeatability: ±0.002 g/cm3 (±0.0005 g/cm3)

سری TA از جنس تانتالیوم خالص ساخته می شوند و مختص استفاده از سیالات اسیدی و قلیایی است و مقاومت و دقت بسیار بالایی دارند و در بازه -40 تا 180 سانتیگراد کارایی دارند. برای لوله های 10/1 اینچ تا 3 اینچ تولید می شوند و تا فشار 2245 psig پاسخگو هستند. این سری دقت بالایی دارند و مناسب مایعات می باشند:

Liquid Accuracy / Repeatability: Up to ±0.1% ± z.s. (±0.05% ± z.s.)

Density Accuracy / Repeatability: Up to ±0.001 g/cm3 (±0.0005 g/cm3)

سنسور های ویژه تر که توسط شرکت روزمونت تولید می شوند هریک مختص حالات غیرمعمول تر بهینه شده اند برای مثال مدل های مخصوص فشار های بالا توانایی تحمل 15375 psi فشار را دارند و یا نسخه های مخصوص فلوریت های پایین که کوچکترین مس فلومتر های روزمونت بشمار می روند با اینکه رنج دمایی محدود (0°C – 65°C) و تحمل کمتری نسبت به فشار (500 psig) دارند اما کمترین میزان جریان نیز برای یک اندازه گیری دقیق کافی خواهد بود. همچنین دو نسخه اختصاصی (سری LNG و سری CNG) برای سنجش میزان دبی جرمی CNG (گاز طبیعی فشرده) و LNG (گاز طبیعی مایع شده) در دسترس هستند.

ترانسمیترهای کوریولیس های روزمونت نیز در بیش از چهار مدل ارائه می گردند که هر کدام از آنها قابلیت شخصی سازی خروجی را دارند و حتی مدل های خاص برای خروجی ها و ورودی های غیر معمول و یا ویژگی های نرم افزاری مختلف موجود اند و قابلیت نصب بر روی سنسور های ذکر شده در بالا را دارند.

ترانسمیتر 5700 روزمونت با قابلیت اتصال به کامیون ها و استفاده در محیط باز و دارای قابلیت تایید صحت پاسخ برای اطمینان از نتیجه می باشند. مجهز به مانیتور با چهار دکمه کنترلی، پشتیبانی از برق مستقیم یا متناوب، 5 کانال برای خروجی و ورودی.

 ارسال خروجی به صورت اترنت، IS و Foundation Fieldbus می باشد و قابل اتصال به HART. ایمن در مقابل افت ولتاژ و افزایش ناگهانی بیش از اندازه ولتاژ بر اساس استاندارد IEC 61010 -1 Ed، قابلیت اتصال مستقیم به کامپیوتر بوسیله کابل USB بدون نیاز به هرگونه تبدیل اضافه.

دارای گزینه بدنه محافظ آلومینیومی و فولاد ضد زنگ برای کاربرد در فضای باز و قابل اتصال به صورت بی سیم به تمامی نسخه های 4 سیمی و 9 سیمی سنسور های خانواده میکروموشن را دارند.

ترانسمیتر های 1700/2700 روزمونت می تواند به صورت ریموت و یا مستقیم در فضای باز نصب شوند و از تمامی انواع خروجی مدل 5700 نیز پشتیبانی می کنند. بدنه محافظ ساخته شده از جنس آلومینیوم رنگ شده با لایه پلی اورتان یا فولاد ضد زنگ. که کمترین وزن این سری مربوط به آلومینیوم رنگ شده 4 سیمی بدون مانیتور 3kg می باشد و سنگین ترین آنها 4 سیمی فولاد ضد زنگ مانیتور دار با وزن 10kg می باشد.

این ترانسمیتر نیز توان اتصال به سنسور های 9 سیمی و 4 سیمی را دارد و از سیستم HART پشتیبانی می کند. و بازه گسترده ای از رابط های کاربری را برای شما فراهم می آورد.

ترانسمیتر 1500/2500 روزمونت جزو ترانسمیتر های ریلی به شمار می آیند و برای کابل کشی تنها به چهار سیم احتیاج دارند.

مس فلومتر های شرکت اندرس هاوزر (Endress):

شرکت اندرس هاوزر یک شرکت چند ملیتی سوئیسی در زمینه تولید قطعات صنعتی در سال اخیر به خوبی رشد کرده و خود را هم رده با شرکت های بزرگ قرار داده است.

ترمال مس فلومتر اندرس هاوزر:

این گروه از تجهیزات اندرس هاوزر برای اندازه گیری مستقیم دبی جرمی کربن دی اکسید و یا هوای فشرده، آرگون در صنعت تولید فولاد، نیتروژن و اکسیژن، گاز طبیعی و بیوگاز و یا مایعات رقیق بکار می رود. ویژگی این فلومتر ها زمان پاسخگویی کوتاه و توان کار در فشار های پایین گاز می باشد. همچنین قابل استفاده برای تشخیص وجود نشتی و مانیتور کردن مدار نیز می باشند. همچنین می توان از این دسته از فلومتر ها برای اندازه گیری فلو در لوله های بزرگ و مجرا های مستطیلی شکل نیز استفاده نمود. و سنجش این دسته مستقل از دما و فشار می باشد و پاسخگویی سریعی دارند.

ترمال مس فلومتر اندرس هاوزر 65i

این مدل از فلومتر ها دبی جرمی طیف وسیعی از گاز ها را اندازه می گیرند. مجهز به فرستنده پرولاین که به قابلیت انتخاب 20 گاز خالص و 8 اجزای دیگر را پشتیبانی می کند. به کمک گزینه اختیاری شیر آب سرد می توان برنامه های مرتبط به گاز های کم فشار و سمی را حذف یا جایگزین کرد. دارای تاییدیه های منطقه خطر ATEX، FM، CSA و سیستم تشخیص نشت می باشد. و از سیستم های کنترل فرآیند HART، PROFIBUS DP و MODBUS RS485 پشتیبانی می کند.

ترمال فلومتر اندرس هاوزر T150

بدنه محافظ از جنس آلیاژ آلومینیوم و منیزیم به همراه مانیتور و دکمه های عملکردی و ساختار 4 سیمی به همراه سنسور t-mass B برای لوله ها 3 تا 60 اینچ با خروجی دبی جرمی و دمای گاز و محاسبه دبی حجمی پشتیبانی از سیستم HART .

کوریولیس فلومتر اندرس هاوزر:

کریولیس اندرس هاوزر علاوه بر ویژگی های استانداردی که در دیگر فلومترهای کوریولیس نیز موجود است نشان داده در چگالی های بالا کارآمد بوده می تواند در شرایط چندفازی نیز به طور مطلوب فعالیت کند.

فلومتر کوریولیس سری 80F اندرس هاوزر:

سری F این کمپانی به محصولاتی مقاوم و با دقت عالی مشهور می باشند. و برای سنجش دبی سیالات چه از نوع مایع و چه گاز در سخت ترین شرایط از گزینه های ایده آل بشمار می روند. شما می توانید این محصول را در اندازه فلنج های مختلف به همراه نمایشگر سفارش دهید. این فلومتر در دمای 50 تا دمای 350 درجه سانتی گراد و فشار 1450 psi به خوبی عمل کرده و استاندارد های منطقه خطر ATEXT,FM,CSA,TIIS را دارد. و از HART، mA، 4-20 mA پشتیبانی می نماید. و به صورت تک لوله تولید می شوند.

فلومتر کوریولیس سری 80I اندرس هاوزر:

این سری از فلومتر های اندرس هاوزر به علت استفاده از ترانسمیتر مدل 80 گزینه ای ارزان قیمت تر برای شرایطی نیاز است تا کمترین تاثیر را روی فلو سیال داشته باشند بشمار می رود و می تواند غلظت، دما و دبی جرمی سیال را محاسبه نماید. لوله آن از جنس تیتانیوم بوده و مقاومت بالایی دارد. تا دمای 200 درجه سلسیوس و فشار 1000 بار مقاوم است و گواهی های منطقه خطر ATEX, FM, CSA, TIIS را دارد. و از پروتکل های HART, PROFIBUS PA/DP, FOUNDATION Fieldbus, MODBUS پشتیبانی می نماید. و برای ارسال خروجی از mA و 4-20mA استفاده می کند. برای مایع و گاز مناسب می باشد و به صورت تک لوله ارائه می شود.

فلومتر کوریولیس سری 80M اندرس هاوزر:

این سری از فلومتر های اندرس هاوزر از دمای 50- تا 150 درجه سانتیگراد و فشار 350 بار را تحمل کرده و دارای گواهی در حوزه مواد غذایی مانند 3A، FDA و EHEDG می باشد و از پروتکل های سیستم های کنترل HART, PROFIBUS PA/DP, FOUNDATION Fieldbus, MODBUS پشتیبانی میکنند و دارای گواهی های منطقه خطر ATEX, FM, CSA, TIIS نیز می باشند و می توانند دبی جرمی، غلظت و سیال داخل لوله را گزارش دهند. مناسب فعالیت های حوزه غذایی بوده و توان سنجش فلو جرمی گاز، بخار و مایعات را دارند و به صورت تک لوله عرضه می شوند.

فلومتر کوریولیس سری 83A اندرس هاوزر:

این مدل از فلوممتر ها اندرس هاوزر مناسب برای اندازه گیری ها با جریان و فلو کم اما با دقت بالاست. رنج دمایی این فلومتر ها تا 350 درجه سانتیگراد می باشد و دارای نمایشگر اند و گواهی های منطقه خطر و مواد غذایی مدل های قبلی را نیز دارا هستند. به صورت تک لوله عرضه شده و از سیستم های کنترل رایج مانند HART پشتیبانی می نمایند.