فلومتر توربینی چیست؟

فلومتر توربینی

فروش انواع فلومتر توربینی به صورت نو و دسته دوم در فروشگاه ابزار دقیق پیکاتک با قیمت مناسب و ارسال به سراسر کشور. جهت سفارش فلومتر توربینی و استعلام قیمت میتوانید با کارشناسان فروش ما تماس بگیرید.

فلومتر توربینی چیست؟

جریان سنج های توربینی نوع دیگری از جریان سنج های سرعتی می باشد یک چرخ های توربینی که روتور نامیده می شود در مسر عبور سیال قرار می گیرد و جریان سیال منجر به چرخش روتور می شود با اندازه گیری سرعت دوران روتور که با سرعت حرکت متناسب است می توان سرعت سیال درون و در نتیجه جریان حجمی آن را اندازه گیری کرد قطر پره های روتور معمولا با قطر داخلی لوله ها برابر است و حول دو عدد یاتاقان می چرخد یک شمارنده مغناطیسی در قسمت بالای پره های نصب می شود که تعداد دفعات عبور پره های روتور را ثبت می کند با اندازه گیری فرکانس پالس خروجی می توان میزان جریان عبوری سیال را محاسبه کرد کل حجم سیال عبوری در یک بازه زمانی مشخص نیز با محاسبه مجموع پالسها در آن محدوده قابل اندازه گیری است البته در برخی جریان سنج ها چرخش روتور بوسیله یک اهرم مکانیکی مستقیما به سیگنالی جهت ثبت ویا نمایش تبدیل می شود.

ساختار فلومتر توربینی:

یک فلومتر توربینی از یک روتور چند پره ای تشکیل شده است. محور چرخش روتور بر جهت فلو عمود است و تیغه های روتور تقریبا کل سوراخ سنجشگر را جاروب می کند. حرکت سیال روی روتور سبب چرخش روتور می شود. در بازه خطی فلوی سنجشگر، سرعت زاویه ای چرخش مستقیما با دبی حجمی متناسب است.

سرعت چرخش با استفاده از یک کویل الکترومغناطیس مانیتور می شود که در خارج از دیواره سنجشگر قرار گرفته است. دو نمونه از این کویل ها مورد استفاده قرار می گیرد: رلوکتانسی و اندوکتانسی که هر دو نوع بر مبنای میدان مغناطیسی متحرک درون کویل کار می کنند.

در سیستم کویل رلوکتانسی، کویل از نوع مغناطیس دایم است. میدان تولیدی توسط مخروط به نقطه کوچکی متمرکز می شود.
پره های روتور توربین از مواد پارامغناطیس ساخته شده است که توسط مغناطیس جذب می شوند. هنگامی که پره به نقطه مخروطی نزدیک می شود، ویژگی مغناطیسی آن، میدان مغناطیسی را منحرف می کند و این انحراف سبب ایجاد ولتاژی در کویل می شود. هنگامی که پره از زیر نقطه مخروطی عبور می کند، ولتاژ از بین می رود. بنابراین هر پره در هنگام عبور از مخروط یک پالس مشخص و جداگانه تولید می کند.

از آنجایی که هر پره حجم مشخصی از سیال را جاروب می کند، هر پالس الکتریکی انتقال حجم مشخصی از سیال را نشان می دهد. این روش اندازه گیری جریان سیال یکی از دقیق ترین روش های موجود در صنعت می باشد. بازه دمایی کاری معمولا برای کویل های استاندارد 58 تا 300 درجه فارنهایت است. کویل های با طراحی خاص نیز موجود هستند که بازه دمایی از -328 تا 840 درجه فارنهایت را پوشش می دهند. اگر سنجشگر در محیط خطرناک واقع باشد، کویل را نمی توان درون یک محفظه ضد آتش یا ضدانفجار قرارداد.
واحدهای نمایش الکترونیکی  سیگنال خروجی سنجشگر توربینی یک پالس ولتاژ سینوسی پیوسته است که هر پالس یک حجم گسسته و کوچک از سیال را نشان می دهد. واحدهای الکترونیکی، فلو و دبی حجمی کل را نمایش داده و اعمال کنترل، اصلاح خودکار دما و کارهای دیگر را انجام می دهند.

اکثر سیستم های سنجشگر توربینی شامل یک واحد جمع کننده را با وظایف مقیاس و فاکتوربندی می باشند. خروجی پالس سنجشگر توربینی در واحدهای مهندسی مستقیم قرار ندارد، بجای آن، جمع کننده می تواند یک واحد بچ پیش تنظیم برای انتقال خودکارمقادیر مشخصی از مایع باشد. مقدار مورد نیاز بعنوان پیش تنظیم در نظر گرفته می شودو جمع کننده به سمت صفر می شمارد و یک خروجی را برای فرمان به ولو و اتمام کار تولید می کند. برای تکرار پذیری بهتر سیستم و جلوگیری از شوک هیدرولیکی، واحد بچ پیش تنظیم می تواند به یک کنتاکت هشدار یا یک تابع رمپ مجهز باشد. تکرار پذیری این تجهیز حدود 0.2% می باشد و عموما تا سایز های "8 لوله مورد استفاده قرار می گیرد. دقت اندازه گیری این تجهیز حدود -0.25% تا +0.25% می باشد. 

عملکرد فلومترهای توربینی:

عملکرد این فلومتر بدین صورت است که اندازه گیری جریان سیال در یک لوله را از طریق رتور اندازه گیری می کند. مادامی که سیال به پره های دوار تجهیز برخورد می کند باعث به حرکت درآوردن روتور می شود. هر تیغه توربین از یک سنسور عبور می کند. سرعت چرخش یک تابع مستقیم از سرعت جریان است و می توان آن را بوسیله تاکومتر، سنسورهای غیر تماسی و یا مغناطیسی با استفاده از تعداد پالس های تولید شده اندازه گیری نمود. 

یک تاکومتر مستقیما وجود پره های توربین را حس می کند. این تجهیز الکترومکانیکی با عبور تیغه از سنسورها ایجاد پالس الکتریکی می کند و به وسیله یک شمارنده پالس های تولید شده شمارش شده و در نهایت میزان چرخش توربین را حس می کند.  برای حفاظت در برابر پالس های مزاحم یا از دست رفته در حین انتقال سیگنال، یک مقایسه گر پالس اغلب در سیستم های با دقت بالا مورد استفاده قرار می گیرد.این کار شامل استفاده از دو کویل و در نظر گرفتن دو سیم سیگنال جداگانه برای اتصال به مدارات الکترونیک می باشد. مقایسه گر پالس دو سیگنال را مانیتور می کند. اگر پالسی از دست برود، در توالی پالس صحیح اختلال ایجاد می شود. پالس های غلط ثبت می شوند و خواندن متناظر با آنها تصحیح خواهد شد.

اکثر سیستم های سنجش توربینی به نشانگر دبی یا سیگنال کنترل آنالوگ نیاز دارند. این آپشن ها می تواند از واحد جمع کننده پایه بدست آید. 

جهت اطلاعات بیشتر از عملکرد فلومتر توربینی کلیک کنید

مشخصه هاو ویژگی فلومترهای توربینی:

مواد سازنده همه اجزای در تماس با مایع سنجشگر توربینی بجز بلبرینگ ها عموما از جنس فولاد ضد زنگ است. متداول ترین نوع بلبرینگها در حال حاضر از جنس کاربید تنگستن یا سرامیک است که دارای قابلیت اطمینان و ایمنی بالا نسبت به خستگی می باشد. این مواد دارای قابلیت مقاومت خوب نسبت به خوردگی در بازه وسیعی از مایعات پروسه هستند. در جایی که این مواد مناسب نباشند،  بلبرینگ های گرانتر از جنس PTFE  موجود هستند.

نکته قابل اهمیت در این روش اندازه گیری پر بودن لوله ای است که سیال از داخل آن عبور می کند. در غیر این صورت اندازه گیری جریان عبوری سیال با خطای فاحشی همراه خواهد بود. به همین دلیل سنجشگر فلومتر توربینی در سایزهای بزرگ ساخته نمی شود. از این روش درسیالاتی با گرانروی بالا بعلت چسبندگی استفاده نمی شود، زیرا سیال چسبنده پس از برخورد با تیغه های توربین بعلت خاصیت چسبندگی به تیغه می چسبد و به مرور زمان باعث خستگی توربین می شود و درصد خطای اندازه گیری را در بر می گیرد.

دقت بالای فلومتر توربینی به راحتی با نصب غیر استاندارد دچار تنزل می شود. اغتشاشات بالادستی از قبیل زانویی ها، ولو ها یا فیلتر ها ممکن است سبب تولید گرداب و یا غیر یکنواختی پروفایل سرعت شوند.

با توجه به عملکرد تجهیز فلومتر توربینی،  در سرویس هایی که بصورت خطی و با کمترین تلاطم می باشند مورد استفاده قرار می گیرد.در برخی از مواقع که سیال دارای تلاطم زیادی می باشد میتوان قبل از ورود سیال یه تجهیز فلومتر توربینی از یک Straightner  جهت کاهش تلاطم استفاده کرد. اثری که جریان تلاطمی باعث می شود که نیروی مهار کننده بر روی پره های توربین اعمال شود و در جهت مقابل حرکت سیال کار کند که گشتاور محرک را در توربین ایجاد می کند. در الگو های جریان تلاطم، سیال از توربین عبور می کند و میزان چرخش در آن متناسب با سرعت جریان نیست.

به همین دلیل خطی بودن رژیم جریان یک اصل اساسی در عملکرد صحیح تجهیز فلومتر توربینی است. با توجه به اینکه بعلت حرکت دوار تیغه،  تلاطم شدیدی در قسمت خروجی تجهیز فلومتر توربینی ایجاد می شود استفاده از یک Straightner در خروجی توربین جهت آرام نمودن سیال عبوری الزامیست.

پارامترهای مهم جهت اندازه گیری 

• قطر لوله
• درجه ویسکوزیته
• حداکثر دمای سیال
• حداکثر فشار کار
• دامنه جریان حجمی
• دامنه جریان سرعت

مزایا و معایب  فلومتر توربینی :

مزایای فلومتر توربینی 

• ابعاد کوچک و وزن کمی دارند.
• بسیار خطی و تکرارپذیر هستند.
• نسبت به سایر انواع فلومیتر ارزانترند.
• به علت محدود بودن قطعات مکانیکی به تعداد دفعات تعمیر کمی نیازمند می شوند.
• با قابلیت خروجی پالس دوگانه یکی از قابل اعتماد ترین فلومیتر ها هستند. 

معایب فلومتر توربینی 

• در سرویس های عملیاتی با سیال با ویسکوزیته بالا بازه عملکردی پایینی دارند.
• عملکرد آنها بسیار وابسته به گرانروی سیال است.
• تنها برای جریانات کاملاً تک فازی مناسب هستند.
• به پروفایل جریان بالادست بسیار وابسته اند.

اگر شما نیز در پروژه‌های خود به دنبال یک روش مطمئن و اقتصادی برای اندازه‌گیری دبی حجمی سیالات هستید، آشنایی با مزایای فلومتر توربینی می‌تواند به شما در انتخاب صحیح کمک کند. این نوع فلومتر با ارائه ترکیبی از دقت مناسب، پاسخ سریع و گستره اندازه‌گیری وسیع، در بسیاری از صنایع کاربرد دارد. در این مقاله، قصد داریم به بررسی جامع مزایای فلومتر توربینی بپردازیم و دلایل محبوبیت آن را در میان متخصصان صنعت شرح دهیم.

1. دقت و تکرارپذیری بالا: قلب عملکرد فلومتر توربینی

یکی از مهم‌ترین مزایای فلومتر توربینی، دقت بالای آن در اندازه‌گیری دبی سیالات است. این فلومترها معمولاً در شرایط کاری بهینه می‌توانند دقتی در حدود ±0.5% تا ±1% از مقدار خوانده شده را ارائه دهند. این سطح از دقت، برای بسیاری از فرآیندهای صنعتی که نیاز به اندازه‌گیری نسبتاً دقیق دارند، کافی و مناسب است.

علاوه بر دقت، فلومتر توربینی از تکرارپذیری بسیار خوبی نیز برخوردار است. تکرارپذیری به معنای توانایی فلومتر در ارائه نتایج یکسان در صورت تکرار اندازه‌گیری در شرایط مشابه است. تکرارپذیری بالای فلومتر توربینی اطمینان می‌دهد که تغییرات دبی سیال به طور consistent و قابل اعتماد توسط فلومتر ثبت می‌شوند. این ویژگی برای کنترل دقیق فرآیندها و تشخیص تغییرات جزئی در جریان سیال بسیار حائز اهمیت است.

2. پاسخ سریع و گستره اندازه‌گیری وسیع: انطباق با نیازهای دینامیک سیالات

یکی دیگر از مزایای فلومتر توربینی، پاسخ سریع آن به تغییرات دبی سیال است. به دلیل طراحی مکانیکی ساده و وزن کم روتور، این فلومترها می‌توانند به سرعت به تغییرات در سرعت جریان واکنش نشان دهند و مقدار دبی لحظه‌ای را به درستی اندازه‌گیری کنند. این ویژگی، فلومتر توربینی را برای کاربردهایی که دبی سیال در آن‌ها به طور مداوم در حال تغییر است، مانند سیستم‌های بچینگ (Batching) یا فرآیندهای کنترل تزریق، به یک گزینه ایده‌آل تبدیل می‌کند.

علاوه بر پاسخ سریع، فلومتر توربینی معمولاً دارای گستره اندازه‌گیری وسیعی (Turn-Down Ratio) است. این نسبت نشان‌دهنده محدوده دبی است که فلومتر می‌تواند با دقت قابل قبول اندازه‌گیری کند. یک فلومتر توربینی خوب می‌تواند نسبت گستره اندازه‌گیری 10:1 یا حتی بیشتر را ارائه دهد، به این معنی که می‌تواند دبی‌های بسیار کم تا دبی‌های نسبتاً بالا را با دقت مناسب اندازه‌گیری کند. این ویژگی، انعطاف‌پذیری بالایی را در کاربردهای مختلف فراهم می‌سازد.

3. ساختار ساده، نصب و نگهداری آسان و هزینه مقرون به صرفه

فلومتر توربینی از نظر ساختار، یک دستگاه نسبتاً ساده است که از یک روتور با پره‌های متعدد تشکیل شده است که در مسیر جریان سیال قرار می‌گیرد و با عبور سیال به چرخش در می‌آید. سرعت چرخش روتور متناسب با سرعت جریان سیال است و این سرعت توسط یک سنسور (معمولاً مغناطیسی یا القایی) اندازه‌گیری شده و به یک سیگنال الکتریکی (پالس یا آنالوگ) تبدیل می‌شود که نشان‌دهنده دبی سیال است.

ساختار ساده فلومتر توربینی منجر به نصب و نگهداری نسبتاً آسان آن می‌شود. این فلومترها معمولاً ابعاد کوچکی دارند و به راحتی در خطوط لوله نصب می‌شوند. نگهداری آن‌ها نیز معمولاً شامل بازرسی‌های دوره‌ای و در صورت نیاز، تمیز کردن روتور و بررسی سنسور است.

از نظر هزینه، فلومتر توربینی در مقایسه با برخی دیگر از انواع فلومترهای دقیق مانند فلومترهای جرمی کوریولیس یا فلومترهای التراسونیک، معمولاً قیمت پایین‌تری دارد. این امر، فلومتر توربینی را به یک گزینه اقتصادی برای بسیاری از کاربردهای اندازه‌گیری جریان تبدیل می‌کند، به ویژه در مواردی که نیاز به دقت بالا اما هزینه پایین‌تر وجود دارد.

4. قابلیت اندازه‌گیری دبی حجمی مایعات و گازها و خروجی‌های متنوع

یکی دیگر از مزایای فلومتر توربینی، قابلیت آن در اندازه‌گیری دبی حجمی هر دو نوع سیال، یعنی مایعات و گازها است. البته باید توجه داشت که طراحی و مشخصات فنی فلومتر توربینی مورد استفاده برای مایعات ممکن است با نوع مورد استفاده برای گازها کمی متفاوت باشد، اما اصل عملکرد در هر دو حالت یکسان است.

فلومترهای توربینی معمولاً می‌توانند خروجی‌های متنوعی را ارائه دهند، از جمله سیگنال‌های پالسی که فرکانس آن‌ها متناسب با دبی سیال است، و سیگنال‌های آنالوگ (مانند 4 تا 20 میلی‌آمپر) که مقدار آن‌ها متناسب با دبی لحظه‌ای است. برخی از مدل‌ها همچنین از پروتکل‌های ارتباطی دیجیتال مانند HART یا Modbus نیز پشتیبانی می‌کنند که امکان انتقال اطلاعات بیشتر و پیکربندی از راه دور را فراهم می‌سازد.

نکات مهم در خرید و انتخاب فلومتر توربینی

دقت و محدوده اندازه‌گیری

هنگام انتخاب فلومتر توربینی، به دقت و محدوده اندازه‌گیری توجه کنید. هرچه دقت دستگاه بیشتر باشد، قابلیت اندازه‌گیری دقیق‌تری برای جریان فراهم می‌شود.

جنس بدنه و مقاومت به شرایط محیطی

در شرایطی که سیال مورد استفاده خورنده یا دمای بالایی دارد، باید به جنس بدنه فلومتر توجه ویژه‌ای داشت. فلومترهای توربینی مقاوم به خوردگی برای این شرایط مناسب‌ترند.

نصب و نگهداری

اطمینان حاصل کنید که فلومتر توربینی مورد نظر به سادگی نصب شود و نیاز به نگهداری کم داشته باشد. این ویژگی‌ها می‌تواند در طولانی‌مدت هزینه‌های عملیاتی را کاهش دهد.

کاربردهای خاص

در صورتی که فلومتر برای کاربرد خاصی مانند اندازه‌گیری گاز یا سیالات چندفازی به کار می‌رود، باید از مدل‌های خاص و مناسب استفاده کنید. انتخاب اشتباه می‌تواند دقت اندازه‌گیری را تحت تأثیر قرار دهد.

قیمت و هزینه‌های جانبی

قبل از خرید، قیمت فلومتر توربینی را با توجه به نیازها و بودجه خود مقایسه کنید. همچنین هزینه‌های جانبی نگهداری و تعمیرات را نیز در نظر بگیرید.