جریان

امروزه ابزار دقیق به عنوان یکی از ارکان اساسی در صنایع مختلف شناخته می‌شود و فلومترها به عنوان یکی از مهم‌ترین ابزارهای اندازه‌گیری جریان، نقش حیاتی در این زمینه ایفا می‌کنند. با توجه به نیاز روزافزون به اندازه‌گیری دقیق فلو، روش‌های متنوعی برای اندازه‌گیری این پارامتر صنعتی توسعه یافته است که هر یک از آن‌ها ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند.

هدف از این مقاله آشنایی با انواع تجهیزات اندازه گیری جریان جهت انتخاب بهترین نوع براساس کاربرد خاص است.

جریان یا فلو چیست؟

جریان در ابزاردقیق یک جنبه اساسی از فرآیندهای صنعتی است که داده های حیاتی را برای نظارت، کنترل و بهینه سازی حرکت سیالات ارائه می دهد. بر اساس استاندارد IPS-IN-130جریان به دو صورت زیر بیان می شود:

• جریان حجمی : حجم سیال عبوری از یک نقطه در یک واحد زمان معین (m­³/h) است.
• جریان جرمی: جرم سیال عبوری از نقطه ای را در یک زمان معین (kg/h) اندازه گیری می کند. جریان جرمی اغلب برای کاربردهایی ترجیح داده می شود که تغییرات چگالی می تواند بر اندازه گیری ها تأثیر بگذارد. فرمول تبدیل جرم جرمی به حجمی در صورت ثابت بودن چگالی سیال به صورت دانسیته × فلوی حجمی = فلوی جرمی است.

اهمیت اندازه گیری جریان

اندازه‌گیری و کنترل جریان سیالات در خطوط لوله و سیستم‌های پایپینگ در صنایع فرآیندی مختلف از اهمیت بالایی برخوردار است. داشتن اطلاعات دقیق از سرعت و نرخ جریان عبوری از داخل یک خط لوله، بهبود بهره‌وری و راندمان سیستم‌ها، افزایش ایمنی و کاهش خطاها را به همراه خواهد داشت. این عوامل به کنترل بهتر فرآیندهای صنعتی کمک می‌کنند و در نهایت منجر به افزایش کیفیت و کاهش هزینه‌ها می‌شوند.

به همین دلیل تجهیزات کنترلی متنوعی با عملکردها و تکنولوژی‌های مختلف برای اندازه‌گیری جریان انواع سیالات مایع، گاز و بخار در صنایع طراحی و مورد استفاده قرار می‌گیرند. هر یک از این تجهیزات با توجه به شرایط خاص فرآیند، نوع سیال، دقت اندازه‌گیری و پارامترهای دیگر انتخاب و طراحی می‌شوند.

بنابراین بهینه‌سازی فرآیندهای صنعتی با استفاده از داده‌های به‌دست‌آمده از اندازه‌گیری‌های دقیق جریان، به کاهش هزینه‌ها و افزایش کیفیت محصولات نهایی منجر خواهد شد. این امر نه‌تنها به بهبود عملکرد سیستم‌ها کمک می‌کند، بلکه ایمنی کارگران و محیط زیست را نیز تضمین می‌کند. با توجه به این موارد خرید تجهیزات اندازه‌گیری و کنترل جریان، یک گام اساسی در بهبود عملکرد و کارایی صنایع به شمار می رود.

فروش تجهیزات اندازه گیری جریان

تجهیزات اندازه‌گیری فلو (Flow Measurement) ابزارهایی هستند که برای اندازه‌گیری جریان جرمی یا حجمی سیالات در یک واحد زمان طراحی شده‌اند. این تجهیزات در صنایع متنوعی از جمله نفت و گاز، صنایع شیمیایی، آب و فاضلاب، و همچنین در سیستم‌های تولید انرژی کاربرد دارند. برای دستیابی به دقیق‌ترین اندازه‌گیری ممکن، تجهیزات اندازه‌گیری فلو باید قادر به تشخیص و اندازه‌گیری جریان سیال در شرایط مختلف باشند. این قابلیت به آن‌ها اجازه می‌دهد تا در محیط‌های مختلف و با ویژگی‌های متفاوت سیالات به‌خوبی عمل کنند.

پیکاتک فروشگاه تخصصی تجهیزات ابزار دقیق و وارد کننده شیرآلات صنعتی در ایران است. این فروشگاه بزرگ انواع تجهیزات اندازه گیری جریان از جمله انواع فلومتر، فلوسوئیچ و روتامتر را از برندهای مطرح جهانی به فروش می رساند.

انواع فلومتر موجود در فروشگاه پیکاتک شامل مغناطیسی، کوریولیس، ورتکس، ترمال، اوریفیس، پیتوت تیوب و بسیاری موارد دیگر می شود.

پیکاتک اطلاعات مفصلی درباره مشخصات فنی انواع محصولات خود ارائه می دهد علاوه بر این کارشناسان پیکاتک به مشتریان کمک می‌کنند تا بهترین گزینه‌ها را با توجه به بودجه و نیازهای پرژه خود انتخاب نمایند. جهت کسب اطلاعات بیشتر در زمینه خرید و استعلام قیمت تجهیزات اندازه گیری جریان با کارشناسان فروش پیکاتک با شماره 87700142-021  تماس بگیرید.

فرمول محاسبه فلو در تجهیزات ابزار دقیق

فلومترها ابزارهای مهمی در صنایع فرآیندی هستند که برای اندازه‌گیری جریان جرمی و حجمی سیالات مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. اساس اندازه گیری جریان حجمی در فلومترها مطابق با سرعت (V) یا اختلاف فشار (ΔP) است.

فلومترهای حجمی که بر اساس سرعت سیال حجم عبوری را اندازه گیری می کنند شامل فلومترهای ورتکس، توربینی، التراسونیک، مغناطیسی و جابه جایی مثبت می شوند. این فلومترها دارای مزایای نظیر دقت اندازه گیری بالا نسبت به اختلاف فشاری می باشند و رابطه جریان حجمی بر حسب سرعت به صورت زیر است:

Q=A*V

در رابطه فوق دبی جریان، سطح مقطع و سرعت سیال عبوری است. اما فلومترهای حجمی که بر اساس اختلاف فشار جریان حجمی را اندازه گیری می کنند شامل اوریفیس، ونچوری، فلونازل و پیتوت تیوب می شوند. با استفاده از رابطه زیر فلومترهای حجمی مبنی بر اختلاف فشار جریان را محاسبه می کنند:

Q=K*√ ΔP

توجه نمایید که در بسیاری از صنایع فلومترهای اختلاف فشاری به عنوان گزینه اول انتخاب می‌شوند. این تجهیزات به دلیل قیمت ارزانتر و سهولت در نصب، محبوبیت زیادی دارند. همچنین دقت اندازه‌گیری آنها به طور کلی قابل قبول است اما در شرایطی که دقت اندازه‌گیری از اهمیت بالایی برخوردار باشد، استفاده از فلومترهای مبتنی بر سرعت ترجیح داده می‌شود.

اهمیت عدد رینولدز Reynolds

عدد رینولدز (Reynolds Number) یک کمیت بدون بعد است که در مکانیک سیالات برای پیش‌بینی الگوی جریان یک سیال در یک لوله استفاده می‌شود. این عدد نشان‌دهنده نسبت نیروهای اینرسی به نیروهای ویسکوز است و به طور کلی به ما کمک می‌کند تا تعیین کنیم که آیا جریان سیال خطی (Laminar) یا آشفته (Turbulent) است. در واقع عدد رینولدز در هر لحظه وضعیت جریان سیال را نشان می‌دهد و کاربرد اصلی آن در تعیین آرام یا آشفته بودن دبی (Flow) است. بر اساس مقدار عدد رینولدز، می‌توان نوع جریان سیال را شناسایی کرد:

• اگر عدد رینولدز کمتر از 2000 باشد، جریان سیال به صورت آرام یا خطی (Laminar) است.
• اگر عدد رینولدز بین 2000 و 4000 باشد، جریان سیال در حالت گذرا (Transient) قرار دارد.
• اگر عدد رینولدز بیشتر از 4000 باشد، جریان به صورت آشفته یا متلاطم (Turbulent) است.

اگر جریان سیال را به عنوان مجموعه‌ای از سهمی‌ها در نظر بگیریم که به صورت یکنواخت و پشت سر هم حرکت می‌کنند، سیالی که به آرامی و بدون تلاطم در لوله حرکت می‌کند، به عنوان سیال لایه‌ای یا Linear شناخته می‌شود. سیال‌های گذرا، سیالاتی هستند که با حرکت پالسی یا لرزش‌های کوچک در لوله جریان دارند؛ این لرزش‌ها به حدی نیستند که به لوله فشار وارد کرده و احساس شوند. همچنین در حالت متلاطم، سیال به لوله ضربه وارد می‌کند و این ضربه‌ها معمولاً محسوس هستند.

اهمیت وضعیت جریان به این دلیل است که برخی از تجهیزات اندازه‌گیری دبی نیاز دارند تا سیال عبوری به صورت آرام از آنها عبور کند. همچنین، در برخی موارد لازم است که سیال در فاصله مشخصی بعد از فلومتر به حالت آرام درآید. به عنوان مثال در فلومتر اوریفیس جریان ورودی باید آرام یا خطی باشد. بنابراین، فضای نصب فلومتر و جریان در بالا و پایین دست آن اهمیت زیادی دارد. به همین دلیل، قبل از نصب اوریفیس، از صافی (Strainer) یا یکنواخت‌کننده جریان (Flow Conditioner) استفاده می‌شود تا عدد رینولدز کاهش یابد و تلاطم جریان به حداقل برسد.

استانداردهای تجهیزات اندازه گیری جریان

استانداردهای مختلفی در زمینه اندازه‌گیری جریان (فلو) وجود دارند که به عنوان راهنماهایی برای طراحی، نصب و کالیبراسیون تجهیزات اندازه‌گیری جریان مورد استفاده قرار می‌گیرند. این استانداردها به افزایش دقت، ایمنی و کارایی در فرآیندهای صنعتی کمک می‌کنند. در ادامه، به مهم‌ترین استانداردهای مرتبط با اندازه‌گیری فلو اشاره می‌شود:

•  IPS-IN-E/M/C-130: این استاندارد به طراحی و نصب تجهیزات اندازه‌گیری جریان مایعات و گازها می‌پردازد. IPS (Iranian Petroleum Standards) به عنوان یک مرجع معتبر در صنعت نفت و گاز ایران شناخته می‌شود و این استاندارد به تعیین الزامات و مشخصات فنی تجهیزات کمک می‌کند.

• API Chapter 5: این استاندارد از سوی انجمن نفت آمریکا (API) منتشر شده و به اصول و روش‌های اندازه‌گیری جریان در فرآیندهای نفت و گاز می‌پردازد. این استاندارد شامل روش‌های مختلف اندازه‌گیری و الزامات مربوط به دقت و صحت اندازه‌گیری است.

• API 551: این استاندارد نیز از API بوده و به اندازه‌گیری جریان سیالات در صنایع نفت و گاز مربوط می‌شود. API 551 به خصوص به جزئیات مربوط به اندازه‌گیری جریان با استفاده از تجهیزات مختلف، از جمله فلومترهای الکترومغناطیسی و کوریولیس می‌پردازد.

• API 2530 (Orifice): این استاندارد به طراحی و استفاده از اوریفیس‌ها (Orifice Plates) برای اندازه‌گیری جریان مایعات و گازها اختصاص دارد. اوریفیس‌ها یکی از رایج‌ترین روش‌ها برای اندازه‌گیری جریان هستند و این استاندارد به تعیین ابعاد، مشخصات و روش‌های کالیبراسیون آن‌ها می‌پردازد.

• ASME PTC 19.5: این استاندارد از سوی انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (ASME) منتشر شده و به اندازه‌گیری جریان در سیستم‌های پایپینگ می‌پردازد. ASME PTC 19.5 به بررسی روش‌های مختلف اندازه‌گیری و الزامات مربوط به دقت و صحت اندازه‌گیری می‌پردازد و به عنوان مرجع مهمی در صنایع مختلف شناخته می‌شود.

• (Metering) IPS-IN-E/M/C-240: این استاندارد نیز به طراحی و نصب تجهیزات اندازه‌گیری جریان در صنایع مختلف پرداخته و به مشخصات فنی و الزامات مربوط به این تجهیزات توجه دارد. این استاندارد به ویژه در صنایع نفت و گاز ایران کاربرد دارد.

• API Chapter 4 (Metering): این استاندارد به اصول و روش‌های اندازه‌گیری جریان در فرآیندهای صنعتی می‌پردازد و شامل الزامات مربوط به دقت و صحت اندازه‌گیری است.  برای اندازه گیری فلو در خطوط خروجی با دقت بسیار بالا همراه با الزامات خاص است.

انواع تجهیزات اندازه گیری جریان

اندازه گیری جریان در صنایعی مانند نفت و گاز، فرآوری شیمیایی، تصفیه آب و تولید مواد غذایی و آشامیدنی حیاتی است. اندازه‌گیری دقیق جریان، عملکرد بهینه فرآیندها را تضمین می‌کند، به مدیریت موجودی کمک می‌کند و انطباق با مقررات را تضمین می‌کند. جریان عبوری سیالات مختلف مانند آب، گاز طبیعی، بخار، روغن، مواد شیمیایی و بسیاری موارد دیگر توسط فلومترها اندازه گیری می شود و برای هر سیال و کاربردی فلومتر خاصی طراحی شده است. در ادامه انواع تجهیزات اندازه گیری جریان معرفی می شوند:

فلومتر ( Flow meter)

فلومترها از پرکاربردترین و پرمصرف ترین تجهیزات اندازه گیری جریان محسوب می شوند که قابلیت اندازه گیری جریان جرمی یا حجمی سیالات مختلف را دارند. این تجهیزات با توجه به عملکرد در انواع مختلفی از قبیل حجمی (مبنی بر سرعت و اختلاف فشار)، جرمی، مکانیکی (دارای قطعه متحرک) و غیره ارائه می شوند.

فلومترها با نام های دیگری نظیر جریان سنج، دبی سنج و کنتور نیز شناخته می شوند. توجه داشته باشید که قیمت فلومترهای جرمی معمولاً بالاتر از فلومترهای حجمی است. این امر به این دلیل است که فلومترهای جرمی به دلیل اینکه اندازه‌گیری جرم سیال مستقل از تغییرات دما، فشار و چگالی عمل می کنند و دارای دقت بالاتری هستند. انواع فلومترهای رایج در بازار در ادامه ذکر می شود:

• فلومتر اوریفیس (Orifice Flow meter)
• فلومتر ونچوری (Venturia Flow meter)
• فلومتر پیتوت تیوب (Pitot tube Flow meter)
• فلومتر توربینی (Turbine Flow meter)
• فلومتر مغناطیسی (Magnetic Flow meter)
• فلومتر التراسونیک (Ultrasonic Flow meter)
• فلومتر ورتکس (Vortex Flow meter)
• فلومتر جابه جایی مثبت (Positive Displacement Flow meter)
• فلومتر جرمی کوریولیس ( Coriolis Mass Flow meter)
• فلومتر جرمی حرارتی (Thermal Mass Flow meter)

روتامتر  (Rotameter)

روتامتر یکی از ساده ترین فلومترهای مکانیکی است که برای اندازه گیری دبی حجمی سیالات مختلف تولید می شود. این فلومترها فاقد سیگنال خروجی می باشند و تنها میزان جریان سیال را به صورت محلی نمایش می دهند. به فلومتر روتامتر فلومتر سطح متغیر (Variable Area) نیز گفته می شود.

روتامتــرها از یک لوله مخروطی مدرج از جنس شیشه ای، پلاستیکی یا فلزی و یک شناور (فلوتر) با چگالی مشخص تشکیل می‌شوند. با عبور جریان سیال از پایین به بالا در روتامتر شناور درون لوله روتامتر بالا می‌رود. این افزایش ارتفاع ناشی از نیروی جریان سیال است که بر نیروی وزن شناور غلبه می‌کند و باعث حرکت آن به سمت بالا می‌شود.

در نهایت هنگامی که نیروی ناشی از جریان سیال با نیروی وزن شناور به تعادل برسند، حرکت شناور متوقف شده و میزان جریان به صورت چشمی در مقابل آن قابل مشاهده است. روتامترها معمولاً برای جریان‌های عمودی از پایین به بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. این تجهیزات با توجه به ویژگی‌های سیال فرآیندی به ویژه چگالی آن طراحی و کالیبره می‌شوند. انواع روتامتر عبارتند از:

• روتامتر خطی
• روتامتر تابلویی
• روتامتر عقربه ای
• روتامتر دیجیتال

فلو سوئیچ (Flow switch)

سوئیچ جریان یا فلو سوئیچ یکی از تجهیزات حفاظتی و ایمنی است که جهت نظارت و کنترل بر جریان و ارسال سیگنال قطع یا وصل on/ off به سایر تجهیزات طراحی شده است. به عبارت دیگر هنگامی که جریان سیال به مقدار تعیین شده (Set Point) می‌رسد، سوئیچ جریان فعال می‌شود و یک سیگنال الکتریکی تولید می‌کند. این سیگنال می‌تواند برای فعال یا غیرفعال کردن تجهیزات دیگر، مانند پمپ‌ها، شیرها یا سیستم‌های هشدار، استفاده شود. انواع متداول سوئیچ جریان شامل موارد زیر می شوند:

• فلوسوئیچ تیغه ای یا پدالی (Paddel Flow Switch)
• فلو سوئیچ ترمال (Thermal Flow Switch)
• فلوسوئیچ پیستونی (Piston Flow Switch)
• فلوسوئیچ التراسونیک (Ultrasonic Flow Switch)
• فلوسوئیچ خطی (Flow switches with pipe tees)

نکات مهم خرید تجهیزات اندازه گیری جریان

هنگام خرید  و انتخاب تجهیزات اندازه گیری فلو نکات مهم زیر را در نظر داشته باشید:

1.نوع تجهیز اندازه گیری جریان:

انتخاب نوع تجهیزات اندازه گیری جریان مانند فلومتر، فلو سوئیچ و روتامتر به کاربرد بستگی دارد. هنگامی که نیاز به کنترل پیوسته جریان است از انواع فلومتر جرمی یا حجمی استفاده می شود. فلومترها میزان جریان لحظه ای سیالات را در قالب سیگنال 4 تا 20 میلی آمپر به اتاق کنترل ارسال می کنند.

فلو سوئیچ سیگنالی به اتاق کنترل ارسال نمی کند و تنها برای خاموش و روشن کردن سایر تجهیزات مانند پمپ ها به کار می رود. همچنین روتامترها سیگنال خروجی ندارند و تنها برای نمایش محلی جریان سیالات مورد استفاده قرار می گیرند. هر نوع تجهیزات ممکن است ویژگی‌ها و فناوری‌های خاص خود را داشته باشد که ممکن است تأثیر مستقیمی بر قیمت داشته باشد.

2.نوع سیال فرآیندی:

تمامی مشخصات مرتبط با سیال، از جمله ماهیت شیمیایی، فشار، دما، افت فشار مجاز، چگالی (یا وزن مخصوص)، هدایت الکتریکی، ویسکوزیته (نیوتنی یا غیر نیوتنی) و فشار بخار در حداکثر دمای کاری، باید به دقت مورد توجه قرار گیرند. همچنین، تغییرات این مشخصات در شرایط مختلف نیز اهمیت دارد. ملاحظات ایمنی، سمی بودن مواد، احتمال تشکیل حباب، وجود ذرات جامد معلق و درجه خورندگی سیال از جمله موارد کلیدی هستند که باید به آن‌ها توجه ویژه‌ای شود.

3.مشخصات فنی تجهیز:

ویژگی‌ها و مشخصات فنی تجهیز مانند سایز، متریال، نوع خروجی، دامنه اندازه‌گیری، دمای و فشار کاری، مقاومت در برابر شرایط محیطی خاص (مانند رطوبت، شوک و لرزش) نیز می‌تواند بر قیمت تجهیزات تأثیرگذار باشد. تجهیزات با عملکرد مطلوب در شرایط محیطی سخت معمولاً قیمت بالاتری دارند.

4. تاییدیه و استانداردها:

اطمینان حاصل کنید که تجهیز اندازه گیری جریان انتخاب شده با استانداردهای ایمنی مربوطه برای صنعت شما مطابقت دارد (به عنوان مثال، ATEX، IECEx برای محیط های خطرناک).  بررسی کنید که آیا مقررات خاصی وجود دارد که فلومتر باید با آن مطابقت داشته باشد، به ویژه در صنایعی مانند غذا و نوشیدنی یا داروسازی.

5.برند سازنده:

برندهای مختلفی فلومتر، روتامتر و فلو سوئیچ تولید می کنند و قیمت های متفاوتی دارند. معمولا برندهای معروف و شناخته شده با توجه به کیفیت بالای محصولات خود از قیمت بالاتری برخوردار هستند. برخی از برندهای مطرح تولید کننده تجهیزات اندازه گیری جریان عبارتنداز:

• ای بی بی ABB
• دوایر Dwyer
• اندرس هاوزر ENDRESS+HAUSER
• جورج فیشر GEORG FISCHER
• هانیول HONEYWELL
• آی اف امIFM electronic
• جانسون کنترل Johnson Controls
• کرونه KROHNE
• کوبولدKobold
• میکروموشن MicroMotion
• میکرونایس MICRONICS
• پارکر PARKER
• روزمونتROSEMOUNT
• زیمنس SIEMENS
• یوکوگاوا YOKOGAWA

با در نظر گرفتن این عوامل می توانید مناسب ترین تجهیز اندازه گیری جریان را برای کاربرد خاص خود انتخاب کنید و از دقت، قابلیت اطمینان و کارایی در فرآیندهای اندازه گیری جریان خود اطمینان حاصل کنید.