روتامتر

روتامتر چیست؟

روتامتر (Rotameter) یکی از انواع رایج فلومترهای مکانیکی است که جهت اندازه گیری جریان حجمی سیالات مختلف مایع، گاز و بخار و نمایش محلی آن در صنایع مختلف به کار می رود. این تجهیزات اندازه گیری جریان با نام فلومتر سطح متغیر (Variable Area flow meter) نیز شناخته می شوند.

این تجهیز از یک لوله مخروطی شکل با متریال شیشه ای، پلاستیکی و فلزی ساخته شده است که در آن تغییرات جریان سیال باعث تغییر موقعیت شناور (Floater) در داخل لوله می‌شود. روش اندازه‌گیری جریان در روتامتر توسط یک شناور است که آزادانه درون یک لوله مخروطی حرکت می کند. جریان سیال موجب حرکت این شناور به سمت بالای لوله خواهد شد و سپس نرخ جریان یا از مقیاس کنار لوله یا مقیاس روی لوله خوانده می شود.

موقعیت شناور در روتامتر به جریان سیال عبوری وابسته است، به این معنی که هر چه حجم مایع داخل روتامتر بیشتر باشد، شناور در سطح بالاتری قرار می‌گیرد و عدد بزرگتری را نشان می‌دهد. از این رو، نصب روتامتر به صورت عمودی و جهت جریان از پایین به بالا اهمیت ویژه‌ای دارد تا بتوان مقادیر جریان را به درستی اندازه گیری کرد.

کاربردهای روتامتر در همه صنایع فرآیندی رو به افزایش و گسترش است زیرا روشی مقرون به صرفه و اقتصادی برای اندازه‌گیری نرخ جریان های بسیار کم تا جریان های بالا می باشد. روتامترها تجهیزاتی مکانیکی هستند که برای اندازه گیری جریان نیازی به برق ندارند. از این رو میتوان از آنها در جاهایی که جزء مناطق خطرناک و انفجاری محسوب میشوند به راحتی استفاده کرد.

روتامتر چگونه کار می کند؟

فلومترهای سطح متغیر، که به عنوان روتامتر نیز شناخته می‌شوند، معمولاً از یک تیوب شیشه‌ای عمودی ساخته می‌شوند که در مسیر جریان سیال نصب می‌گردند. این تیوب به شکل مخروطی طراحی شده و یک شناور درون آن قرار دارد.

زمانی که جریان سیال صفر است، شناور در قسمت پایینی تیوب قرار می‌گیرد و مسیر عبور سیال را مسدود می‌کند، بنابراین جریان را صفر نشان می‌دهد. با شروع جریان سیال، نیروی ناشی از جریان بر نیروی وزن شناور غلبه کرده و شناور به سمت بالا حرکت می‌کند. هر چه میزان جریان سیال بیشتر باشد، شناور به سمت بالای تیوب نزدیک‌تر می‌شود و مسیر عبور سیال بزرگ‌تر می‌گردد.

در یک نرخ فلو ثابت سرعت فلو به مقدار مساحت بین تیوب و شناور بستگی دارد. تنها نیروی رو به پایین نیروی وزن شناور است و یکی از نیروهایی که شناور را به طرف بالا می راند نیروی شناوری (Buoyancy) است. این نیرو معادل وزن سیال جابه جا شده بوده و با چگالی سیال تغییر می کند. دومین نیرویی که شناور را به سمت بالا حرکت می دهد افت فشار روی شناور است که همواره ثابت می باشد. کشش ناشی از چسبندگی سیال از میان تیوب سومین نیرویی است که شناور را به سمت بالا هل می دهد.

روتامترهای کوچک مجهز به شناور توپی به تغییرات عدد رینولدز واکنش نشان می دهند و هم به تغییرات ویسکوزیته و هم تغییرات چگالی حساس می باشند اما روتامترهای بزرگتر به این تغییرات حساس نیستند. موقعیت شناور به صورت خطی با میزان جریان عبوری تناسب دارد و این فلومترها معمولاً برای یک سیال خاص با چگالی و ویسکوزیته مشخص کالیبره و تنظیم می‌شوند بنابراین باید مطابق با شرایط طراحی مورد استفاده قرار گیرند.

با افزایش جریان سیال، شناور به سمت بالا حرکت می‌کند تا تعادل خود را حفظ کند و در نقطه‌ای که نیروی ناشی از جریان با نیروی وزن شناور برابر می‌شود، حرکت شناور متوقف می‌گردد. جریان‌سنج‌های سطح متغیر یا روتامترها در واقع یک نمایشگر محلی جریان هستند و در مدارک و نقشه‌های ابزار دقیق با نماد FI نمایش داده می‌شوند.

فروش روتامتر

فروشگاه تخصصی ابزار دقیق پیکاتک ارائه‌دهنده انواع روتامترها با قیمت‌های مناسب و ارسال سریع به سراسر کشور است. اگر به دنبال خرید روتامتر نو یا دسته دوم هستید کارشناسان فروش ما در پیکاتک آماده‌اند تا به شما در انتخاب بهترین روتامتر کمک کنند.

انواع روتامتر خطی، تابلویی، دیجیتال و عقربه ای از متریال لوله شیشه ای، فلزی و پلاستیکی در فروشگاه بزرگ پیکاتک موجود و با بهترین کیفیت به فروش می رسد. جهت کسب اطلاعات بیشتر در زمینه خرید و استعلام  قیمت روتامتر با کارشناسان فروش ما به شماره 87700142-021  تماس بگیرید.

اجزای تشکیل دهنده روتامتر

روتامترها ابزارهای مهمی برای اندازه‌گیری جریان مایعات و گازها هستند و از اجزای مختلفی تشکیل شده‌اند. در ادامه به بررسی اجزای اصلی روتامتر می‌پردازیم:

1.لوله‌ اندازه‌گیری:

جزء اصلی یک روتامتر، لوله مخروطی  است که معمولا از شیشه، پلاستیک یا فلز که برای دستیابی به دقت و قابلیت اطمینان بالا ساخته می شود و قطر آن در بالا بیشتر و در پایین باریکتر است. لوله‌های شیشه‌ای معمولاً برای اندازه‌گیری مایعات و گازها به کار می‌روند و دارای محافظ ایمنی هستند.

اما در شرایطی که مایعات مات و یا دما و فشار بالا وجود دارد، از لوله‌های فلزی استفاده می‌شود. لوله‌های پلاستیکی نیزبه دلیل هزینه کمتر و مقاومت ضربه‌ای بالا، در برخی از طراحی‌ها به کار می‌روند و معمولاً در کاربردهایی با فشار و دمای پایین‌تر استفاده می‌شوند.

2.شناور:

شناورها جزء دیگری از روتامتر هستند که برای اندازه‌گیری جریان درون لوله مخروطی استفاده می‌شوند. شناورها معمولاً از مواد مقاوم در برابر خوردگی مانند فولاد ضد زنگ ساخته می‌شوند و بر اساس ظرفیت کنتور طبقه‌بندی می‌شوند.

شکل شناور تأثیر زیادی بر عملکرد روتامتر دارد. شناورهای با گوشه‌ها یا لبه‌های تیز معمولاً نسبت به تغییرات ویسکوزیته سیال حساسیت کمتری دارند و می‌توانند اندازه‌گیری‌های ثابت‌تری را در شرایط مختلف سیال حفظ کنند.

3.اتصالات انتهایی:

اتصالات دو سر لوله مخروطی هستند که به سیال اجازه ورود و خروج از روتامتر را می دهند. آنها اغلب برای اتصال ایمن به سیستم های لوله کشی طراحی شده اند و از عدم نشتی اطمینان حاصل می کنند.

اجزای اصلی روتامتر شامل لوله‌های اندازه‌گیری و شناورها هستند که هر یک نقش مهمی در دقت و کارایی روتامتر ایفا می‌کنند. انتخاب مناسب مواد و طراحی این اجزا تأثیر مستقیمی بر عملکرد کلی روتامتر دارد و می‌تواند به بهبود دقت اندازه‌گیری و قابلیت اطمینان در کاربردهای مختلف منجر شود.

ویژگی های روتامتر

استفاده از روتامتر دارای مزایایی از جمله مقیاس خطی، افت فشار کم، نصب آسان، کاربرد با سیالات خورنده و فرسایشی است. مقیاس خطی روتامتر به این معنی است که نشانگر شناور با تغییرات جریان به طور خطی تغییر می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود روتامترها برای اندازه‌گیری دقیق جریان استفاده شوند.

با توجه به اینکه وزن شناور بر اساس چگالی سیال تعیین می‌شود، چگالی سیال در زمان اندازه‌گیری جریان باید ثابت باشد. تغییرات چگالی می‌تواند منجر به اختلال در کالیبراسیون روتامتر شود. این تأثیر در جریان‌سنج‌های کوچک بیشتر احساس می‌شود، زیرا این فلومترها عمدتاً برای اندازه‌گیری جریان مایعاتی که تغییرات چگالی در آن‌ها کمتر است، به کار می‌روند.

تغییرات دما و فشار در گازها معمولاً زیاد است و این مسئله باعث تغییر چگالی در گازها می‌شود. علاوه بر این، برای اندازه‌گیری جریان گازها، گاز مورد نظر باید توانایی جابجایی شناور را داشته باشد. همچنین شناورهای نوک تیز نسبت به تغییرات چگالی سیال حساسیت کمتری دارند.

 روتامترها افت فشار کمی در مسیر سیال ایجاد می‌کنند و در ابعاد کوچک به تغییرات عدد رینولدز حساس هستند. شناور درون محفظه یا تیوب روتامتر بسته به شرایط سیال و فرآیند، از مواد مختلفی ساخته می‌شود. هر شناور وقتی درون محفظه روتامتر قرار می‌گیرد توانایی عبور مقدار مشخصی از جریان را دارد. همچنین این امکان وجود دارد که برای افزایش یا کاهش ظرفیت جریان عبوری، شناور را تعویض کنید.

کالیبره کردن روتامترها به منظور حفظ دقت و قابلیت اعتماد در اندازه‌گیری جریان مایعات ضروری است. کالیبراسیون روتامتر برای یک گاز یا سیال مشخص در مجموعه‌ای از شرایط خاص انجام می‌شود. از آنجا که روتامترها تنها برای یک وضعیت جریان طراحی شده‌اند، تغییرات مختلفی مانند دما، فشار، رطوبت، ویسکوزیته، نوع گاز یا سیال، لرزش، عدم تراز بودن نصب، کثیفی، آسیب به شناور، ضربان و ناپایداری در عملکرد شناور می‌توانند منجر به بروز خطاهای اضافی در اندازه‌گیری جریان شوند.

دقت معمولی یک روتامتر بین ۱ تا ۱۰ درصد از مقدار اندازه‌گیری شده (FSD) متغیر است و اغلب این دستگاه‌ها فقط دارای نسبت گسترده‌ای از اندازه‌گیری ۱:۱۰ هستند. روتامترها به عنوان تجهیزات ساده و کم‌هزینه، می‌توانند راه‌حل‌های مؤثری برای اندازه‌گیری جریان در بسیاری از کاربردها ارائه دهند.

انواع شناور روتامتر

نوع شناور یا فلوتر موجود در لوله روتامتر می‌تواند بسته به کاربرد خاص و نوع سیال مورد اندازه‌گیری متفاوت باشد. طراحی شناور باید به گونه‌ای باشد که به طور مؤثر با چگالی سیال عمل کند. برای سیالات سنگین‌تر، ممکن است نیاز به شناورهایی با شکل متفاوت باشد تا شناوری مطلوب حاصل شود. همچنین، سیالات با ویسکوزیته بالا ممکن است به شناورهایی با سطح بزرگ‌تر نیاز داشته باشند تا از شناورسازی و پاسخ مناسب اطمینان حاصل شود.

شناورها باید از موادی ساخته شوند که بتوانند دما و فشار عملیاتی را تحمل کنند. برای کاربردهایی که دماهای بالا دارند، موادی مانند PTFE ممکن است لازم باشد. همچنین متریال شناور باید با سیال سازگار باشد تا از تخریب یا فرسایش جلوگیری شود. برای سیالات خورنده، معمولاً از موادی مانند استنلس استیل استفاده می‌شود.

توجه داشته باشید که شناوری که خیلی کوچک است ممکن است در نرخ‌های جریان پایین دقت کافی را ارائه ندهد، در حالی که شناوری که خیلی بزرگ است ممکن است در نرخ‌های بالاتر به اندازه کافی پاسخگو نباشد. انواع مختلفی از شناورها وجود دارد، از جمله شناورهایی که تحت تأثیر گرانروی سیال قرار نمی‌گیرند. شکل شناور روتامتر، تأثیرات ناشی از تغییرات گرانروی بر دقت اندازه‌گیری را مشخص می‌کند.

ساده‌ترین طراحی شناور به شکل یک توپ کروی است که کاربرد اصلی و اولیه آن در دبی‌های پایین و در شرایطی با تغییرات گرانروی اندک می‌باشد. در صورتی که دقت و صحت بالایی در اندازه‌گیری لازم باشد، استفاده از شناورهایی با شکل خطی بهترین گزینه است. این نوع شناور به دلیل شکل خود، امکان عبور دبی بسیار بیشتری را در مجرای یکسان نسبت به شناور توپی فراهم می‌کند، اما نسبت به تغییرات گرانروی سیال حساس است.

اغلب از روتامترها در جاهایی استفاده می‌شود که تغییرات گرانروی یا ویسکوزیته وجود دارد. در چنین مواردی، استفاده از شناور با شکل‌های جبران‌کننده گرانروی (نوک تیز) بیشترین ایمنی را در برابر تغییرات گرانروی سیال فراهم می‌آورد.

انواع روتامترها

انواع مختلفی از روتامترها وجود دارد که هر کدام برای کاربردها و شرایط خاصی طراحی شده اند و دارای مزایا و محدودیت های منحصر به فرد خود می باشند. این تجهیزات بر اساس متریال لوله فلزی و ساختار در انواع گوناگونی ساخته می شوند:

• روتامتر خطی (نصب به صورت خطی عمود و اتصال فرآیندی از بالا و پایین)
• روتامتر تابلویی (اتصال از پشت و نصب در تابلو)
• روتامتر دیجیتال (دارای نمایشگر دیجیتالی)
• روتامتر عقربه ای یا آنالوگ (دارای عقربه و نشانگر)

روتامتر شیشه‌ای (Glass rotameter)

روتامترهای شیشه‌ای نسل اولیه این تجهیزات هستند که از شیشه بوروسیلیکات ساخته شده‌اند. شیشه شفاف، امکان مشاهده بصری شناور و سرعت جریان را فراهم می کند. شناور داخلی این روتامترها می‌تواند از جنس فلز، شیشه یا لاستیک باشد. شناورهای فلزی معمولاً از استنلس استیل یا فولاد ضد زنگ ساخته می‌شوند و در برابر خوردگی مقاوم هستند. لبه‌های این شناورها تیز و مشخص بوده و خواندن اعداد به‌طور دقیق امکان‌پذیر است. عناصر کلیدی در روتامتر شامل لوله و شناور هستند که نقش حیاتی در اندازه‌گیری دبی جریان دارند.

روتامتر فلزی/استیل ( Metal tube rotameter)

این نوع روتامترها برای فشارهای بالاتر و دماهای فراتر از محدوده عملیاتی لوله‌های شیشه‌ای طراحی شده‌اند. لوله‌های فلزی معمولاً از فلزاتی مانند فولاد ضد زنگ تولید می شوند که دوام و استحکام را فراهم می کند. با توحه به مزایایی نظیرمقاومت در برابر فشار و دمای بالا و مناسب برای سیالات مات یا خورنده در کاربردهای صنعتی با شرایط سخت فرآیندی مورد استفاده قرار می گیرند.

موقعیت شناور با استفاده از اصول مغناطیسی یا مکانیکی تعیین می‌شود و به‌صورت عددی در خارج از روتامتر (عقربه ای یا دیجیتال) گزارش می‌گردد. عملکرد شناور و بدنه روتامتر فلزی مشابه روتامترهای شیشه‌ای است و اعداد گزارش شده مربوط به دبی جریان می‌باشد. این ابزارها برای شرایطی که فشار یا دما بسیار بالا باشد، یا احتمال آسیب به لوله وجود داشته باشد، مناسب‌تر هستند.

روتامتر پلاستیکی (Plastic rotameter)

روتامترهای پلاستیکی به دلیل هزینه پایین و مقاومت بالای آن‌ها در برابر خوردگی و مواد شیمیایی و ضربه مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ابزارها معمولاً از پلی‌کربنات ساخته می‌شوند و دارای اتصالات فلزی و پلاستیکی هستند. این روتامترها برای فرآیندهای مرتبط با بخار مناسب بوده و می‌توانند جایگزین خوبی برای روتامترهای شیشه‌ای باشند.

با توجه به احتمال شکستن تیوب‌های شیشه‌ای و پلاستیکی و نشت سیال به محیط زیست، در مواردی که سیال سمی یا قابل انفجار باشد، برای جلوگیری از نشت مواد به محیط، از محفظه فلزی استفاده می شود. در این حالت، شناور درون لوله فلزی قابل رؤیت نیست و برای آشکارسازی موقعیت آن باید از روش‌های دیگری استفاده کرد.

با قرار دادن یک آهنربا درون شناور، می‌توان حرکت آن را با استفاده از عقربه مغناطیسی که به آهنربا متصل شده و درون شناور حرکت می‌کند، بر روی صفحه مدرج  کنار روتامتر نمایش داد.

الزامات نصب روتامتر

نصب صحیح روتامتر برای اندازه گیری دقیق جریان ضروری است و باید به صورت عمودی انجام شود. برای اطمینان از عملکرد صحیح و دقت مناسب در اندازه‌گیری، رعایت نکات زیر در هنگام نصب فلومتر الزامی است:

1. روتامتر باید به صورت عمودی روی خط لوله بدون لرزش نصب شود.

2. جهت حرکت سیال در روتامتر از پایین به بالا است.

3. به منظور تسهیل تعمیر و نگهداری و تعویض فلومتر و تمیز کردن خط لوله اندازه گیری، فلومتر لوله فلزی نصب شده بر روی خط لوله فرآیند باید مجهز به خط لوله بای پس و شیر بای پس باشد.

4. هنگام استفاده برای اندازه گیری گاز، اطمینان حاصل کنید که فشار خط لوله کمتر از 5 برابر افت فشار فلومتر نباشد تا شناور به طور پایدار کار کند.

5.در حالی که بیشتر روتامترها به صورت عمودی نصب می‌شوند، نوع دیگری از فلومترهای سطح متغیر وجود دارد که نیروی سیال به وسیله یک فنر تولید می‌شود و امکان نصب افقی آن‌ها وجود دارد.

برندهای مطرح تولیدکننده روتامتر

• روتامتر ABB
• روتامتر BROOKS
• روتامتر Dwyer
• روتامتر GEORG FISCHER
• روتامتر KROHNE
• روتامتر Kobold
• روتامتر LZB
• روتامتر LZS
• روتامتر PARKER
• روتامتر YOKOGAWA

نکات مهم خرید روتامتر

هنگام خرید روتامتر مهم است روتامتری را انتخاب کنید که در بیشتر مواقع در 60 تا 80 درصد محدوده جریان کار کند، زیرا این کار به جلوگیری از اشتباهات مرتبط با دبی در انتهای بالایی و پایینی کمک می‌کند.روتامترها نمی‌توانند مایعاتی را که خاصیت  متبلور شدن دارند اندازه گیری کنند ؛ زیرا این ویژگی‌ها مانع از حرکت صحیح شناور می‌شود.

همچنین، این روتامترها نمی‌توانند به خوبی ذرات بزرگ را مدیریت کنند، زیرا این ذرات به راحتی نمی‌توانند توسط شناور در لوله جریان حرکت کنند و ممکن است زیر شناور تجمع یابند که این امر منجر به خطاهای اندازه‌گیری می‌شود. تغییرات در وزن مخصوص، فشار و ویسکوزیته مایع نیز می‌تواند باعث بروز خطاهای اندازه‌گیری قابل توجهی شود. برخی دیگر از نکات مهم خرید روتامتر به شرح زیر است:

• نوع روتامتر: با توجه به اینکه انواع مختلفی از روتامترها در بازار موجود هستند هنگام خرید متریال لوله را بر اساس بر اساس خورندگی و دمای سیال از شیشه ای، فلزی یا پلاستیکی انتخاب کنید. همچنین طراحی شناور (توپ، مخروط و ...) را بر اساس خواص سیال و دقت مورد نظر در نظر بگیرید.
• نوع سیال فرآیندی: نوع سیالی (مایع یا گاز) را که می خواهید اندازه گیری کنید، مشخص کنید. روتامترهای مختلفی برای سیالات مختلف طراحی شده اند.
• دما و فشار کاری: دما و فشار عملکرد سیستم را تعیین کنید. روتامترها دارای درجه بندی های خاصی هستند که برای اندازه گیری های دقیق و ایمنی باید رعایت شوند.
• محدوده اندازه گیری:محدوده نرخ جریان مورد انتظار (حداقل و حداکثر) را تعیین کنید. روتامترها معمولاً برای محدوده جریان خاصی کالیبره می شوند، بنابراین دانستن نیازهای جریان شما بسیار مهم است.
• واحدهای اندازه گیری: تصمیم بگیرید که آیا به سرعت جریان بر حسب لیتر در دقیقه (L/min)، گالن در دقیقه (GPM)، متر مکعب در ساعت (m³/h) و غیره نیاز دارید یا خیر.
• اندازه لوله: اندازه ورودی و خروجی روتامتر را با سیستم لوله کشی خود مطابقت دهید. این برای اطمینان از دینامیک جریان مناسب بسیار مهم است.
• نوع اتصال: نوع اتصالات مورد نیاز (دنده ای/فلنجی/ چسبی/ شلنگی (تیوبی)/ جوشی/ کلمپی) را بر اساس نیاز نصب خود تعیین کنید.
• قیمت روتامتر: بودجه خود را برای خرید روتامتر تعیین کنید. قیمت ها بر اساس ویژگی ها، مواد و دقت می توانند بسیار متفاوت باشند. طبیعتا روتامترهای فلزی قیمت بالاتری نسبت به روتامترهای پلاستیکی و شیشه ای دارند.
• نوع خروجی : روتامترها به طور کلی برای نمایش محلی جریان سیالات به کار میروند اما امروزه برخی از روتامترها دارای سیگنال سوئیچ، 4 تا 20 میلی آمپر یا پروتکل دیجیتالی هارت می باشند که بر اساس نوع کاربرد می توانید روتامتر مورد نظر خود را انتخاب نمایید.
• تاییدیه ضدانفجار(Ex): برای استفاده از روتامترهایی که دارای سیگنال خروجی می باشند در محیط های خطرناک، داشتن تاییدیه های ضد انفجاری مانند Ex الزامی است.
• درجه حفاظتی بدنه(IP): این درجه حفاظتی مقاومت در برابر نفوذ گرد و غبار و آب را نشان می دهد و معمولا روتامترهایی با درجه حفاظتی IP65،IP66،IP67،IP68 مورد استفاده قرار می گیرند.

مزایای روتامتر

• قیمت مقرون به صرفه نسبت به سایر فلومترها
• نصب و نگهداری آسان
• عدم نیاز به منبع تغذیه خارجی
• ساختار ساده و قابل اعتماد، پایداری خوب
• مقیاس خطی و نمایش محلی جریان حجمی سیالات مختلف
• افت فشار کم
• مناسب سیالات خورنده، کثیف و فرسایشی (انتخاب متریال فلزی)
• امکان مجهز شدن به سوئیچ و آلارم

معایب روتامتر

• محدود به نصب عمودی و جهت جریان پایین به بالا
• شکنندگی لوله های شیشه ای در روتامتر
• محدودیت سایز تا 4 اینچ
• عدم امکان مشاهده فلوتر روتامتر در سیالات غیر شفاف
• عواملی مانند ویسکوزیته و دما تأثیر زیادی بر نتایج اندازه گیری دارند.