دبی سنج سرعتی

دبی سنج سرعتی-دبی سنج-ابزار دقیق-تجهیزات و ماشین آلات

نام (انگلیسی): Velocity Meters

مبنای محاسبه دبی در این نوع دبی سنج ها بر اساس سنجش سرعت سیال و سپس تولید سیگنالی متناسب با سرعت سیال است. معادله QV = A * V نشان می دهد که سیگنال تولیدی دبی حجمی جریان ، خطی است. سرعت سنج ها معمولاً نسبت به هدمتر ها کمتر به پروفایل سرعت حساس هستند. بعضی از آنها فاقد موانع هستند و به دلیل خروجی خط نسبت به هدمترها کمتر به پروفایل سرعت حساس هستند. بعضی از آنها فاقد موانع هستند و به دلیل خروجی خطی نسبت به جریان، بر عکس دستگاه های مبتنی بر اختلاف فشار هیچ گونه رابطه جذری ندارند .

نام (انگلیسی): Vortex Meter

اساس کار دبی سنج های Vortex مبتنی بر پدیده Vortex Shedding موسوم به اثر وان کارمن می باشد . درون آن یک مانع ( Bluff Body ) است و به هنگام عبور سیال از آن سیال شکافته شده و گردابه های (Eddies) کوچکی تولید می شود که در امتداد و پشت مانع جمع می شوند. این گردابه ها باعث نوسان فشار می شوند و سپس توسط سنسور اندازه گرفته می شود. فرکانس تولید گردابه به طور مستقیم با سرعت سیال متناسب است.

خروجی Vortex وابسته به ضریب K می باشد

Fluidvelocity = vortx fecane/ K-Factor

این ضریب با تغییر عدد رینولدز تغییر می یابد ولی در کل در دامنه ای از جریان ثابت می ماند. این دبی سنج هیچ گونه قطعه متحرکی ندارد و برای سیالات ویسکوز و دوغاب ها پیشنهاد نمی شود همچنین در سیالاتی که سرعت آنها خیلی کم است به دلیل عدم تشکیل گردابه مناسب نمی باشد لذا برای ایجاد گردابه لازم است دبی به اندازه کافی زیاد باشد. این نوع وسیله عمدتا برای اندازه گیری دبی بخار به کار می روند ولی می توان برای اندازه گیری جریان مایع و گاز هم به کار برد. از مشخصه های دیگر آن این است که باید کاملا در لوله قرار بگیرند و قبل و بعداز آن لوله مستقیم باشد . همچنین دقت آنها نسبت به دبی سنج های DP (اختلاف فشاری ) مانند اریفیس پلیت بیشتر است و نصب آنها نسبتا ساده می باشد . بعضی از مدل های آن فشار ، دما و دبی جرمی را با هم اندازه گیری می کنند.

نام (انگلیسی):Electromagnetic Flowmeter

اساس کار سیستم دبی سنج های مغناطیسی مبتنی بر قانون القای مغناطیسی فارادی است که بیانگر آن است که هرگاه رسانایی در یک میدان مغناطیسی حرکت کند در آن ولتاژ جریان القاء می شود.

Faraday’s Law : E = KBDV

مقدار ولتاژ القایی، مستقیماً متناسب با سرعت رسانا ، V ، پهنای رسانا ، D ، و قدرت میدان مغتاطیسی ، B ، می باشد هنگامی که مایع رسانا از میدان مغناطیسی با سرعت V عبور می کند الکترود ها ولتاژ القایی را دریافت می کنند . پهنای رسانا به فاصله بین الکترود ها بستگی دارد (بدنه ایزوله از اتصال کوتاه با دیواره جلوگیری می کند) ، تنها متغیر این وسیله سرعت مایع رسانا است و به دلیل آن که قدرت میدان مغناطیسی و فواصل الکترود ها ثابت نگه داشته شده است ولتاژ خروجی ، E ، مستقیماً با سرعت متناسب است. این دبی سنج هیچ گونه قطعه متحرکی ندارد و انسدادی در برابر جریان سیال ایجاد نمی کند و به دلیل آنکه نیازی به دانسیته و ویسکوزیته سیال برای اندازه گیری ندارد برای سنجش دبی دوغاب ها،مایعات خورنده مناسب می باشد. با وجود عدم افت فشار در آنها (به دلیل عدم وجود مانع بر سر راه جریان) برای گاز ها مناسب نمی باشد.سیال در این نوع اندازه گیری باید حداقل رسانایی الکتریسیته را که وابسته به سازنده دبی سنج است را داشته باشد. سیال مورد استفاده باید رسانای الکتریسیته و غیر مغناطیسی باشد. به طور کل موارد استفاده از این نوع دبی سنج برای سنجش دبی شامل سیالات آبکی ، مایعات رسانا ، دوغاب ها و مایعات خورنده می باشد و به طور گسترده در صنایع غذایی و آشامیدنی و خمیر و کاغذ سازی به کاربرده می شود. از مواردی که می توان از این دبی سنج ها استفاده کرد سیالات نفتی ، گازها، هوای متراکم و … می باشند . از مشخصه های دیگر این دبی سنج ، گران قیمت بودن و سختی نصب آن می باشد.

نام ماده (انگلیسی): Turbine Meter

یک دبی سنج توربینی از یک روتور چند تیغه که توسط یاتاقانی نگه داشته شده است تشکیل شده است و در مقطع لوله عمود بر جریان قرار گرفته است. سیال روتور را متناسب با سرعت سیال می راند و متعاقب آن دبی حجمی جریان بدست می آید. یک سیم پیچ (Coil) بیرون دستگاه اندازه گیری ، هنگامی که تیغه خطوط مغناطیسی سیم پیچ را قطع می کند ولتاژ متناوبی تولید می کند ؛ هر پالس ولتاژ تولیدی بیانگر حجم مایع عبوری می باشد. این دبی سنج به دلیل آن که روتور آن معمولاً از فولاد ضد زنگ ساخته شده با بسیاری از سیالات سازگار است. با این حال لازم است یاتاقان آن که روتور را برای گردش در سرعت های بالا نگه می دارد تمیزکاری شود. دبی سنج های توربینی عمدتاً در خطوط لوله هایی کمتر از ۵/۰ اینچ تا ۱۲ اینچ به کار می روند و سرعت پاسخ آنها بالا بوده و دقت خوبی دارند. از مشخصه های دیگر این دبی سنج، تکرار پذیری ، قابلیت محدودیت پذیری عالی و دقت بالای آنها می باشد و معمولاً برای اندازه گیری مایعات و گازهای تمیز به کار می روند و برای سیالات ویسکوز و چرخشی مناسب نمی باشند. این وسیله باید برای هر اندازه گیری کالیبره شود و مشابه دبی سنج های اختلاف فشاری (DP) افت فشار زیادی ایجاد می کنند که قابل بازیافت نمی باشد.همچنین قطعات متحرک زیادی دارد که باعث فرسودگی می شوند. انجمن گاز آمریکا استانداردی برای این کار با این نوع دبی سنج ها منتشر کرده است که AGA-7 نامیده می شود. انجمن پتروشیمی آمریکا (API) نیز در این مورد انتشاراتی داشته است.

نام ماده (انگلیسی): Ultrasonic Meters

این دبی سنج ها جهت تعیین دبی سیال از امواج صوتی استفاده می کنند . پالس های مبدل پیزوالکتریک از سیال متحرک با سرعت صوت عبور کرده و سپس سرعت سیال با روش هایی که در زیر شرح داده شده ، اندازه گیری می شود . روش اول اندازه گیری ، روش ترانزیت زمانی می باشد . در این روش دو مبدل مقابل هم قرار گرفته اند و امواج صوتی عبوری از میان آنها زاویه ۴۵ درجه با جهت سیال درون لوله می سازند ؛ سرعت صوت از مبدل بالا دست تا پایین دست برابر سرعت ذاتی صوت به اضافه سرعت سیال است. در یک اندازه گیری همزمان در دو طرف لوله ، مقداری که (به طور الکتریکی) تعیین می شود بیانگر سرعت سیال است و به طور خطی متناسب با دبی جریان است.در حالیکه روش ترانزیت زمانی در اکثر سیالات به خوبی کار می کند ضروری است که از گاز یا جامدات به دور باشد تا از پراکندگی امواج صوتی بین مبدل ها جلوگیری شود. روش دیگر اندازه گیری این دبی سنج استفاده از اثر دوپلر می باشد . وسایل اندازه گیری جریان در این روش از دو نوع المنت مبدل استفاده می کنند که در یک طرف لوله قرار گرفته اند. یک موج مافوق صوت با فرکانس ثابت توسط یکی از المنت ها به سیال ارسال می شود و سپس جامدات و حباب های درون سیال، موج صوتی را به المنت مقصد منعکس می کنند. طبق قانون دوپلر در صورت وجود یک حرکت نسبی بین المنت ارسال کننده و دریافت کننده موج ، فرکانس یا طول موج با یک تغییر مکانی همراه است . در دبی سنج دوپلر ،حرکت نسبی اجسام معلق در سیالات ، تمایل به فشردن موج صوتی به طول موج های کوتاهتر (فرکانس بالاتر) دارند. فرکانس دریافتی در المنت مقصد با فرکانس ارسال شده مقایسه الکتریکی می شود تا اختلاف فرکانسی را که مستقیما متناسب با سرعت سیال در لوله است محاسبه شود. در مقایسه با روش ترانزیت زمانی، عملکرد صحیح این روش اندازه گیری مستلزم وجود گازها یا جامدات معلق در جریان می باشد. با وجود آنکه اندازه گیری به روش Ultrasonic مزایای زیادی اعم از عدم وجود موانع در لوله ، کم بودن هزینه سنسور دارند ، ولی عملکرد آنها به شدت وابسته به شرایط جریان است به عبارتی دقت آنها به نوع سیال بستگی دارد و همچنین رسوب در لوله باعث کاهش دقت اندازه گیری آنها می شود.