۱۳ روش کاربردی در اندازه گیری فلو

در دنیای امروز نمی‎توان ابزار دقیق را بدون فلومتر ها در نظر گرفت.

متناسب با نیاز فراوان به اندازه‌گیری فلو، روش‌های گوناگونی برای اندازه‌گیری این پارامتر صنعتی بوجود آمده است.

در ادامه به بررسی اجمالی 13 روش اندازه‌گیری فلو خواهیم پرداخت که
در بسته INSTART هر یک از این 13 روش به تفصیل بررسی خواهد شد.

مدرس: مهندس فرزاد لطفی

انواع فلومتر (بخشی از بسته INSTART)

دانلود ویدیو با کیفیت 720p

دانلود ویدیو با کیفیت 480p

در نوشته زیر سعی می‌شود به کلیات و استاندارهای اندازه‌گیری فلو و مقدماتی که برای آشنایی با کارکرد فلومتر ها نیاز است، بپردازیم.

مفاهیم و اصطلاحات فلومتر ها

برای شروع به کار با یک فلومتر بایستی به برخی از اصطلاحات، قوانین و مفاهیم مسلط باشیم که در ابتدای کار به تشریح این مفاهیم می‌پردازیم.

استانداردها

مهمترین استانداردهایی که در زمینه فلو مورد استفاده قرار می‌گیرند، عبارتند از:

IPS-IN-E/M/C-130

API Chapter 5

API 551

(API 2530 (Orifice

ASME PTC 19.5

IPS-IN-E/M/C-240

(API Chapter 4 (metering

از این استانداردها در طول آموزش‌های این فصل به عنوان مرجعی معتبر استفاده خواهیم کرد و هریک را در جای خود معرفی کرده و از آنها استفاده می‌کنیم.

دیمانسیون های پرکاربرد برای فلومتر ها

طبق استاندارد IPS-IN-130، فلو را به دو صورت بیان می‌کنیم؛ که در هر حالت، یک واحد مشخص برای فلو خواهیم داشت:

1. فلو جرمی  =  kg/h
2. فلو حجمی =  m­³/h

جرم، ماده‌ی سازنده یک جسم می‌باشد و عملا به شرایط اندازه گیری وابسته نیست.

بنابراین روش‌های اندازه گیری بر اساس جرم، نیازی به جبران سازی ندارد.

اما!

اصول اندازه گیری تمامی ادوات فلو (فلومتر ها) در صنعت بر اساس دیمانسیون m³/h است (یعنی بر اساس حجم عبوری)
به استثنای یک تجهیز که بر اساس واحد kg/h است.

رابطه فلو جرمی و حجمی

فلو جرمی = ρ_{density ×} فلو حجمی

بنابراین به راحتی می توانیم این دو آیتم را به هم تبدیل کنیم.

رابطه محاسبه فلو

فلو را می‌توان به وسیله اندازه گیری اختلاف فشار یا سرعت اندازه گیری کرد.

هریک از این روش‌ها، مزیت‌هایی دارد که در زیر به آن ها اشاره خواهیم کرد:

رابطه سرعت برای محاسبه و انتخاب فلومتر

^فلو Q = ^{سطح مقطع} A × ^سرعت V

ویژگی ها:

گرانقیمت، ساختار پیچیده، تعمیرات و نگهداری سخت، در معرض فرسایش و آسیب های مکانیکی، ایجاد تلاطم زیاد، دقت اندازه گیری بالا

اختلاف فشار

^فلو Q = ^ثابت K × ^{جذر اختلاف فشار ΔP√}

که جدر اختلاف فشار را به صورت ΔP√ نمایش می‌دهند.

ویژگی ها:

ارزان قیمت، ساختار ساده، تعمیرات و نگهداری کم، فرسایش کم، تنظیم و کالیبراسیون راحت، ایجاد تلاطم کم، دقت اندازه گیری متوسط

در اکثر سایت ها (غذایی، نفتی، صنایع)، اولویت با استفاده از فلومتر های اختلاف فشاری است.
چون هزینه این تجهیزات کم بوده و نصب راحت تری هم دارند. همچنین از دقت قابل قبولی برخوردار هستند.

اما در مواقعی که دقت اندازه‌گیری برایمان خیلی مهم باشد، از روش‌های مبتنی بر سرعت استفاده می‌کنیم.

عدد رینولدز Reynolds

عدد رینولدز، بدون واحد (بُعد) است!

عدد رینولدز در هر لحظه، حالت سیال را نشان می‌دهد و کاربرد آن در تعیین آرام یا آشفته بودن دبی Flow است .

 اگر عدد رینولدز از حدّی کمتر باشد، جریان آرام و اگر بیشتر باشد، جریان آشفته است.
بنابراین برای هر سیال در هر لحظه می‌توان عدد رینولدز را تعریف کرد.

مقدار عدد رینولدز و تاثیر آن در محل نصب فلومتر

• اگر این عدد کوچکتر از 2000 باشد، سیال خطی است (linear-laminar)
• اگر این عدد بین 2000 یا 4000 باشد، سیال گذرا Transient است.
• اگر بالاتر از 4000 باشد، سیال متلاطم است (Turbulent)

اگر جریان سیال یا به عبارت دیگر، رژیم سیال را شبیه به سهمی هایی در نظر بگیریم که پشت سر هم و به صورت یکنواخت حرکت می کنند:

سیالی که متلاطم نباشد و آرام داخل پایپ حرکت می‌کند را سیال Linear می نامند.

سیال های گذرا سیال هایی هستند که با حالت پالسی و یا Vibration (لرزش) کوچک در پایپ حرکت می‌کنند
(ضربه آنقدر قوی نیست که به پایپ نیرو وارد کرده و ضربه احساس شود).

و در نهایت در حالت متلاطم، سیال به پایپ ضربه وارد می‌کند و این ضربه ها عموما محسوس است.

حالت سیال از این جهت حائز اهمیت می‌باشد که برای برخی از تجهیزات اندازه‌گیری فلو، بایستی
سیال عبوری با حالت خطی از داخل تجهیز عبور کند و همچنین
در برخی مواقع بایستی در فاصله‌ای مشخص بعد از فلومتر، سیال در حالت آرام قرار گیرد.

در ادامه و پس از بررسی هریک از روش‌های اندازه‌گیری فلو، این موضوع را بررسی خواهیم کرد و نکات لازم را بیان می‌کنیم.

گستره اندازه‌گیری Rangeability

ممکن است این واژه را با نام Turn down Ratio شنیده باشید.

وقتی گفته می‌شود که Turn down Ratio یک تجهیز  1:10 (یک به ده) می‌باشد، یعنی
نسبت اندزه گیری در نمونه مینیمم به نمونه ماکزیمم، یک دهم است.

خب پس این تجهیز اگر حداقل بتواند فلوی  6 m³/h را اندازه گیری کند، حتما در نمونه ماکزیمم، 60 m³/h را اندازه گیری می‌کند.

بنابراین Turn down Ratio، از جمله مشخصات ساختاری و فیزیکی یک تجهیز می‌باشد و قابل تغییر نیست.
این نسبت در واقع ظرفیت یا Capacity یا حجم اندازه گیری تجهیز را نشان می‌دهد.

به طور کلی روش های اندازه‌گیری فلو را به دو دسته مبتنی بر فشار و مبتنی بر سرعت تقسیم بندی می‌کنند.

ما در مباحث مختلفی از بسته جامع ابزار دقیق به آموزش کاربردی مطالب پرداخته ایم.