برچسب: انواع دبی سنج

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

بخش پایانی

دبی سنج های جرمی Mass Meters

اين نوع دبي سنج ها دبي جرمي را بر خلاف دبي سنج هاي حجمي ، مستقيما و بدون واسطه اندازه مي گيرند .
بسياري از چنين دبي سنج ها، دبي جرمي را از طريق رابطه  QM = QV * ρ  بدست مي آورند در اين معادله QM دبي جرمي و QV دبي حجمي و ρ دانسيته سيال است.
اين چنين دبي سنج ها از تركيب دو وسيله كه يكي سرعت سيال و ديگري دانسيته را اندازه مي گيرد تشكيل شده اند. وروردي ها در يك ريز پردازنده همراه با يك سري اطلاعات اضافي تركيب شده و خروجي به عنوان دبي جرمي گزارش مي شود. با اين حال دستگاه هاي معرفي شده در ذيل مستقيما و بدون انجام محاسبات بين حجم و دانسيته اين كار را انجام مي دهند.
دماسنج
کوریولیس سنج

دما سنج Thermal Meter

اساس كار اين وسيله بدين صورت است كه جريان سيال، انرژي گرمايي خود را به المنت حساس به گرما مي دهد و سپس با اندازه گيري گرماي منتقل شده به المنت جرم سيال عبور كرده محاسبه مي شود. مقدار گرماي جابجا شده به سرعت سيال ، ظرفيت گرمايي و هدايت گرمايي سيال بستگي دارد و لذا اين دبي سنج مستقل از دانسيته، فشار و ويسكوزيته سيال مي باشد.
اين دبي سنج عمدتا براي اندازه گيري جريان گاز هاي تميز با ظرفيت گرمايي معين به كار مي رود و كاربرد گسترده آن در صنايع پالايش و صنايع شيميايي مي باشد و از محدود فناوري هايي است كه مي توان براي اندازه گيري جريان هوا در لوله هاي بزرگ استفاده كرد. از مشخصه هاي آن ،نداشتن هيچ گونه قطع متحرك و دقت بالاي آنها در اندازه گيري جريان هوا مي باشد .

كوريوليس سنج Coriolis Meter

شكل ( بدون هيچ گونه مانع ) به عنوان سنسور جريان ، تشكيل شده است و تعيين دبي در آن بر اساس قانون دوم نيوتن مي باشد. لوله سنسور توسط نيروي الكترومغناطيسي سيم پيچي كه در مركز انحناي لوله قرار گرفته به حركت درآورده و در فركانس طبيعي اش ارتعاش مي كند.
سيال به داخل لوله سنسور جريان مي يابد و مجبور به گرفتن حركت عمودي لوله ارتعاش مي شود . وقتي لوله نصفي از سيكل ارتعاش خود را به سمت بالا طي مي كند ، سيال جريان يافته در لوله، با كشاندن لوله به سمت پايين در برابر حركت اجباري به سمت بالاي آن مقاومت نشان مي دهد.
سيال جاري خارج از سنسور يك حركت رو به بالا ناشي از حركت لوله دارد و به محض جريان يافتن به دور انحناي لوله مقاومتي در برابر حركت عمودي لوله نشان نمي دهد . اين اختلاف نيرو ها مسبب پيچش لوله مي شود، وقتي كه لوله در نيمه دوم ارتعاشي خود به سمت پايين حركت مي كند در جهت مخالف پيچيده مي شود. اين پديده پيچش اثر Coriolis ناميده مي شود.
با توجه به قانون دوم حركت نيوتن ، مقدار چرخش لوله سنسور مستقيما به مقدار دبي جرمي سيال جاري در لوله وابسته است . گيرنده هاي سرعت الكترومغناطيس در هر طرف لوله ، سرعت ارتعاش لوله را اندازه مي گيرند. دبي جرمي توسط اختلاف زماني سيگنال هاي گيرنده سرعت مشخص مي شود .

دبی سنج های جابجايی مثبت Positive Displacement Meters

اساس كار اين نوع دبي سنج ها ، محاسبه دبي جريان حجمي جريان با محصور كردن مقداري از سيال در يك مخزن و سپس تخليه سيال به خروجي مي باشد .حجم كل مايع عبوري از اين وسيله در يك پريود زماني از حجم سيال نمونه گيري شده و تعداد نمونه گيري ها بدست مي آيد .
دبي سيال مستقيما توسط يك ماشين محاسبه گر گزارش داده مي شود. هر مخزن متحرك با سيال توسط آب بند هاي باريكي از مخزن بعدي جذا شده است . نيروي مورد نياز دبي سنج هاي جابجايي مثبت از انرژي جريان بدست مي آيد .
اين نوع دبي سنج ها به دليل داشتن قطعات متحرك زياد براي پساب ها مناسب نمي باشند. 
پیستون نوسانگستر
دیسک لرزان
دنده تخم مرغی
مولتی پیستون
روت

پيستون نوسانگر Oscillating Piston

مايع وارد يك مخزن به دقت ماشين كاري شده اي كه شامل يك پيستون نوسانگر است مي شود؛ موقعيت پيستون به گونه اي است كه مخزن را به چندين قسمت تقسيم مي كند . فشار سيال باعث نوسان پيستون و چرخش آن حول توپي مركزي مي شود .لقي كم بين پيستون و مخزن با به حداقل رساندن لغزش مايع باعث اندازه گيري دقيق و تكرار پذير در هر سيكل حجمي مي شود . ماكزيمم ويسكوزيته مجاز 4000 سانتي پوز است.

ديسک لرزان Nutating Disk

مايع وارد يك مخزن به دقت ماشين كاري شده اي كه شامل يك ديسك لرزان است ، مي شود. فشار سيال ، ديسك را به كمك يك دندانه غلتكي به لرزش در مي آورد و ديسك شروع به چرخش مي كند .حركت ديسك توسط حركت دنده به يك ماشين محاسبه گر دبي انتقال مي يابد. لقي كم بين ديسك و مخزن با به حد اقل رساندن نشتي ، باعث اندازه گيري دقيق و تكرار پذير در هر سيكل حجمي مي شود.

دنده تخم مرغی Oval Gear

از دو روتور تخم مرغي شكل يكسان كه توسط دو شكاف كوچك پيرامون دنده ايجاد شده ؛ تشكيل شده است . دنده هاي تخم مرغي حجم كل مايع عبوري از مخزن اين سيله را طي هر عمل گردش جارو مي كند ؛ دبي توسط اندازه گيري سرعت چرخش محاسبه مي شود.
لقي كم بين دنده ها نشتي را به حداقل مي رساند . در مقايسه با دبي سنج  Nutating Disk كاليبراسيون آن با ويسكوزيته تغيير نمي كند . از معايب اين وسيله تاثير گذاري نوسان بر عمل سنجش دبي مي باشد. اين دبي سنج براي اندازه گيري دبي حلال ها و مايعات كم غلظت به كار مي رود. 

مولتي پيستون Multi Piston

اين نوع دبي سنج ها به صورت تك پيستوني و چند پيستوني وجود دارند و به طور گسترده در توزيع سوخت و اندازه گيري هيدرو كربن هاي سبك استفاده مي شوند . نحوه قرار گرفتن پيستون ها به گونه اي است به هنگام پر شدن سيلندر ها از ورودي ، سيلندر مقابل در حال تخليه به خروجي است و در نتيجه سيال با حداقل نشتي جريان مي يابد. طراحي مذكور به ضربان و لرزش سيال حساس است و لذا براي دبي هاي بيشتر از 100 l/min مناسب نمي باشد.

روت Root

دبي سنج Roots در بسياري از موارد مشابه دبي سنج  Oval Gears است. پره هاي گوشتي  (Load Impellers) در خلاف جهت يكديگر در مخزن دبي سنج گردش مي كنند . دنده هاي بادامي شكل ، كل مايع عبوري از مخزن را در هر عمل گردش جارو مي كنند  . دبي جريان توسط اندازه گيري سرعت گردش پره ها اندازه گرفته مي شود .
ضريب كاليبراسيون اين دبي سنج ها در مقايسه با دبي سنج Nutating Disk با ويسكوزيته تغيير نمي كند . ماكزيمم ويسكوزيته مجاز 5000 سانتي پوز است.

منابع
انجمن نواندیشان www.noandishan.com
مجله مهندسي مكانيک
www.petronet.ir

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

بخش پنجم

دبی سنج سرعتی Velocity Meters

مبناي محاسبه دبي در اين نوع دبي سنج ها بر اساس سنجش سرعت سيال و سپس توليد سيگنالي متناسب با سرعت سيال است. معادله QV = A * V نشان مي دهد كه سيگنال توليدي دبي حجمي جريان ، خطي است. سرعت سنج ها معمولاً نسبت به هدمتر ها كمتر به پروفايل سرعت حساس هستند. بعضي از آنها فاقد موانع هستند و به دليل خروجي خط نسبت به هدمترها كمتر به پروفايل سرعت حساس هستند. بعضي از آنها فاقد موانع هستند و به دليل خروجي خطي نسبت به جريان، بر عكس دستگاه هاي مبتني بر اختلاف فشار هيچ گونه رابطه جذري ندارند .
توربین متر
جریان سطح مغناطیسی
گردابه سنج
اولتراسونیک سنج

 

توربين متر Turbine Meter

يك دبي سنج توربيني از يك روتور چند تيغه كه توسط ياتاقاني نگه داشته شده است تشكيل شده است و در مقطع لوله عمود بر جريان قرار گرفته است سيال روتور را متناسب با سرعت سيال مي راند و متعاقب آن دبي حجمي جريان بدست مي آيد.
يك سيم  پيچ ( Coil ) بيرون دستگاه اندازه گيري ، هنگامي كه تيغه خطوط مغناطيسي سيم پيچ را قطع مي كند ولتاژ متناوبي توليد مي كند ؛ هر پالس ولتاژ توليدي بيانگر حجم مايع عبوري مي باشد.
اين دبي سنج به دليل آن كه روتور آن معمولاً از فولاد ضد زنگ ساخته شده با بسياري از سيالات سازگار است. با اين حال لازم است ياتاقان آن كه روتور را براي گردش در سرعت هاي بالا نگه مي دارد تميزكاري شود.
دبي سنج هاي توربيني عمدتاً در خطوط لوله هايي كمتر از 5/0 اينچ تا 12 اينچ به كار مي روند و سرعت پاسخ آنها بالا بوده و دقت خوبي دارند.
از مشخصه هاي ديگر اين دبي سنج، تكرار پذيري ، قابليت محدوديت پذيري عالي و دقت بالاي آنها مي باشد و معمولاً براي اندازه گيري مايعات و گازهاي تميز به كار مي روند و براي سيالات ويسكوز و چرخشي مناسب نمي باشند.

 

جريان سنج الكترومغناطيسی Electromagnetic Flowmeter

اساس كار سيستم دبي سنج هاي مغناطيسي مبتني بر قانون القاي مغناطيسي فارادي است كه بيانگر آن است كه هرگاه رسانايي در يك ميدان مغناطيسي حركت كند در آن ولتاژ جريان القاء مي شود.
Faraday’s Law : E = KBDV

مقدار ولتاژ القايي، مستقيماً متناسب با سرعت رسانا ، V ، پهناي رسانا ، D ، و قدرت ميدان مغتاطيسي ، B ، مي باشد. هنگامي كه مايع رسانا از ميدان مغناطيسي با سرعت V عبور مي كند الكترود ها ولتاژ القايي را دريافت مي كنند . پهناي رسانا به فاصله بين الكترود ها بستگي دارد (بدنه ايزوله از اتصال كوتاه با ديواره جلوگيري مي كند ) ، تنها متغير اين وسيله سرعت مايع رسانا است و به دليل آن كه قدرت ميدان مغناطيسي و فواصل الكترود ها ثابت نگه داشته شده است ولتاژ خروجي ، E  ، مستقيماً با سرعت متناسب است.

 

گردابه سنج Vortex Meter

اساس كار دبي سنج هاي  Vortex مبتني بر پديده Vortex Shedding موسوم به اثر وان كارمن مي باشد . درون آن يك مانع ( Bluff Body ) است و به هنگام عبور سيال از آن سيال شكافته شده و گردابه هاي (Eddies) كوچكي توليد مي شود كه در امتداد و پشت مانع جمع مي شوند اين گردابه ها باعث نوسان فشار مي شوند و سپس توسط سنسور اندازه گرفته مي شود. فركانس توليد گردابه به طور مستقيم با سرعت سيال متناسب است.

 

اولتراسونيک سنج Ultrasonic Meters

اين دبي سنج ها جهت تعيين دبي سيال از امواج صوتي استفاده مي كنند . پالس هاي مبدل پيزوالكتريك از سيال متحرك با سرعت صوت عبور كرده و سپس سرعت سيال با روش هايي مختلف اندازه گيري مي شود .

برای رفتن به بخش ششم (پایانی) کلیلک کنید

 

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

بخش دوم

انواع گوناگون دبی سنج

دبي سنج ها را مي توان بر اساس تكنولوژی به كار رفته در
آنها طبقه بندی نمود، لذا دسته بندی كلی دبی سنج ها به
صورت زیر مي باشد :
دبی سنج های فشاری Head Meters
دبی سنج های سرعتی Velocity Meters
دبی سنج های جرمی Mass Meters
دبی سنج های جابجایی مثبت Positive Displacement Meters

دیگردسته بندی های رایج دبی سنج ها :

دبی سنج های اختلاف فشاری
دبی سنج های مكانيكی
دبی سنج های الكترونيكی
دبی سنج های جرمی
بعضی از دبی سنج ها دبی جریان را مستقيما و بدون واسطه
گزارش مي دهند ، دبی سنج های جرمی از این نوع هستند در
حالي كه دبی سنج های حجمی بدین گونه نبوده و به طور غير
مستقيم توسط اندازه گيری افت فشار یا سرعت سيال و یا …
دبی را گزارش مي دهند.

دبی سنج فشاری Head Meter

هد متر ها یا دبي سنج ها اختلاف فشاري رایج ترین نوع
وسایل اندازه گيري جریان در صنعت مي باشند و به طور غير
مستقيم ، دبي سيال را به كمك افت فشار ایجاد شده در
سيال توسط یك مانع مرتبط با نوع هدمتر مورد استفاده و
قطر لوله ، افت فشار به دبي حجمي تبدیل مي شود.
از معادله پيوستگي با فرض ثابت بودن دانسيته سيال (
سيال تراكم ناپذیر ) خواهيم داشت :
V1A1 = V2A2 = QV
این معادله یكي از مهترین روابط در مكانيك سيالات است و
بيانگر آن است كه كاهش قطر لوله سيالات پایا و یكنواخت ،
منجر به افزایش سرعت سيال مي شود. علاوه بر این ، در
تبدیل انرژي به كمك معادله برنولي مشاهده خواهد شد كه
هد فشار كل ( )Hدر طول جریان ثابت مي ماند .

اولين جمله این معادله هد پتانسيل ناميده مي شود و
جمله دوم معروف به هد سرعت یا انرژي جنبشي مي باشد. به
دليل ثابت بودن مجموع انرژي پتانسيل و جنبشي ، واضح است
كه افزایش سرعت همراه با كاهش انرژي پتانسيل است. اساس
تمامي هدمتر ها مبتني بر این رابطه بين سرعت و فشار مي
باشد.
مدل هاي متداول این دسته دبي سنج ها در زیر شرح داده
شده است :

اریفیس
ونتوری
نازل جریان
لوله پيتوت
تارگت متر
زانویی متر
روتا متر
Orifice Plate اریفيس

محبوبترین و متداول ترین وسيله اندازه گيري جریان مي
باشد. اساس كار آن بدین گونه است كه اختلاف فشاري كه در
طول این وسيله توسط یك صفحه واقع در خط فرآیند ایجاد
شده است اندازه گيري مي شود تا دبي جریان تعيين شود.
سه نوع متداول Orifice Plateوجود دارد كه عبارتند از : هم
مركز ، مختلف المركز و قطعه اي ( . ) Segmentalاریفيس
پليت هم مركز ساده ترین و ارزانترین هدمتر است .
اریفيس پليت مشابه عملكرد وسایل ابتدایي ، به منظور
توليد افت فشار ، جریان سيال را در طول مسير خودش به هم
مي فشرد؛ نتيجه آن كه فشار سيال در ابتداي جریان بيشتر
از فشار جریان در انتهاي جریان مي باشد. افت فشار ایجاد
شده متناسب با مجذور سرعت سيال است.

مزیت اصلي این وسيله نداشتن قطعات متحرك و قيمت پایين
آن مي باشد (خصوصاً آنكه با اندازه لوله افزایش نمي یابد
) . دقت اندازه گيري این وسيله به چگونگي نصب ، نسبت
سطح لوله و خواص سيال بستگي دارد و باید در لوله هاي
مستقيم نصب شود.

Venturi Tube ونتوری

دبي سنج ونتوري شامل یك قسمت ورودي مخروطي شكل همگرا مي
باشد كه در طول آن سطح مقطع جریان كاهش مي یابد. قسمت
واگراي ونتوري فشار سيال را به حالت اوليه بر مي
گرداند. از افت فشار ایجاد شده در قسمت همگراي دبي سنج
مي توان دبي جریان را بدست آورد. گلوگاه استوانه اي
ونتوري مكان اندازه گيري افت فشار ایجاد شده در واحد
سطح مي باشد.

ونتوري تيوب ها در موردي كه نياز به افت فشار كم و دقت
بالاي اندازه گيري است استفاده مي شوند و عمدتاً در لوله
هاي قطور ، شبيه مواردي كه در صنایع آب و فاضلاب یافت مي
شود به كار مي روند. زیرا شيب ملایم آن به جامدات معلق
در مایع اجازه حركت مي دهد. لذا براي اندازه گيري پساب
ها و دوغاب ها ( یابه عبارتي مایعات ویسكوز یا حاوي
مقدار زیادي از جامدات چسبناك ) مناسب مي باشند. عيب
اصلي آن قيمت زیاد ان مي باشد و دقت آن نسبت به اریفيس
كمتر است مگر آنكه جریان كاليبره شده باشد.

برای رفتن به بخش سوم کلیلک کنید

 

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

بخش اول

مقدمه

اندازه گيری جریان یكي از مهمترین جنبه های كنترل
فرآیند است و در حقيقت رایج ترین پارامتر اندازه گيری
فرآیند مي باشد . دبي سنج ها براي تعيين مقدار سيال
عبوری از لوله به كار مي روند. جریان عموما توسط اندازه
گيری سرعت در یك سطح مقطع مشخص اندازه گيری مي شود.
دبي حجمي با رابطه ساده QV = A * Vبدست مي آید.
در اینجا Aسطح مقطع لوله و Vسرعت سيال است.
از عوامل موثر بر دبی جریان در لوله عبارتند از : سرعت
سيال ، اصطكاك سيال در تماس با لوله ، ویسكوزیته و
دانسيته سيال

دبی سنج

دبی سنج ها در دو نوع اساسي تقسيم بندي مي شوند : دبی سنج
هایي كه در مسير جریان می باشند و دبی سنج هایی كه از
لوله منشعب شده اند . هد متر ها یا دبی سنج ها اختلاف
فشاری رایج ترین نوع وسایل اندازه گيری جریان در صنعت مي
باشند . مبنای محاسبه دبی در این نوع دبی سنج ها بر اساس
سنجش سرعت سيال و سپس توليد سيگنالي متناسب با سرعت سيال
است.
 

عوامل موثر بر انتخاب دبی سنج ها

دقت و اطمينان پذیری: اندازه گيری غير دقيق منجر به
خسارت به تجهيزات و محصولات كارخانه مي شود و با اندازه
گيری دقيق مي توان مقدار توزیع و یا تركيب سيالات را
مشخص كرده و دقيقا سود و زیان توليد را محاسبه كرد.

چگونگی انتخاب دبی سنج

انتخاب دبی سنج مناسب مستلزم شناخت شرایط عملياتي
فرآیند و نيازمندي هاي عملكرد تجهيزات است. شرایط
عملياتی فرآیند ها شامل مواردی چون تخمين دبی حداكثر و
حداقل فرآیند ، دما و فشار عملكرد و خواص فيزیكی اعم از
ویسكوزیته ، دانسيته ، فرسایش و خوردگی مي باشند.
از معيار های دیگر انتخاب دبی سنج ها در فرآیند ها توجه
به مزایا و عيوب آنها مي باشد . مزایا و عيوب دبی سنج
ها بر اساس معيار هایی چون دقت ، قابل اعتماد بودن ،
قيمت خرید ، هزینه نصب ، هزینه مالكيت ، سهولت استعمال
، قابليت اندزه گيری دبی مایع ، بخار و گاز ، محدودیت
پذیري ، تكرار پذیری ، قابليت نگهداری ، حساسيت به لرزش
، افت فشار ، وجود اندازه های مختلف و … مي باشد.

برای رفتن به بخش دوم کلیلک کنید