مس فلومتر چیست؟

مس فلومتر (Mass Flow meter) یک ابزار نسبتاً ساده و کوچک است که در مسیر ورودی و خروجی یک سیستم نصب می شود و وظیفه آن اندازه گیری شدت جریان جرمی ورودی یا خروجی است. این دستگاه ها می توانند نقشی مهم و تعیین کننده در موازنه معادلات و واکنشهای شیمیایی در پالایشگاهها و در راکتورها داشته باشند. در هر صورت باید قبول کنیم که فعالیت یک سیستم تا حدود بسیار زیادی تحت تأثیر جریان ورودی و خروجی قرار می گیرد و بازدهی آن را هم باید با توجه به این فاکتور ها محاسبه کنیم.

در ابزار مس فلومتر قطعاتی به کار گرفته شده که به صورت لحظه ای مقدار جریان عبوری از یک مقطع خاص را اندازه‌گیری می‌کنند و به صورت داده های دیجیتال در اختیار تکنسین قرار می دهند. در سیستم‌های قبلی با توجه به اطلاعاتی که در مورد چگالی مواد عبوری وجود داشت اپراتور به راحتی می‌توانست محاسبات مختلفی را انجام دهد و جرم عبوری را به دست بیاورد. اگر چه این روش آسان بود اما با خطاهای زیادی همراه می‌شد که در نتیجه مهندسین به سراغ دستگاه های پیشرفته تر بر مبنای تکنولوژی و تکنیک کوریالیس شدند. این شیوه بدون اینکه نیازی به چگالی مواد اولیه داشته باشد امکان اندازه‌گیری مقدار جرم عبوری را به ما می‌دهند و امروزه در ابزارهایی مانند مس فلومتر اندرس هاوزر از آنها استفاده شده است.

اساس عملکرد : 

اساس عملکرد این تجهیز بر پایه نیروی کوریولیس است که خود را به صورت سیستم چرخشی یا نوسانی نشان میدهد. مجرا با نیروی خارجی تحریک میشود. فرکانس تحریک در فرکانس طبیعی مجزا نگه داشته میشود تا انرژی لازم برای نوسان را به حداقل برساند. هنگامی که دبی در داخل مجرای اندازه گیری جریان نداردنیروی کوریولیس صفر است. هنگامی که سیال شروع به حرکت میکند نیروی کوریولیس دیگر صفر نیست. در بخش ورودی نیروی کوریولیس تمایل دارد حرکت مجرای نوسانی را ارام سازد  و در عوض در بخش خروجی نیروی کوریولیس تمایل به تند کردن حرکت دارد. در وسط مجرای نیروی کوریولیس همیشه صفر است زیرا در این حالت هم بردار برای مجرای مستقیم صفر است و برای مجرای خمیده مساوی است و در نتیجه میزان برابر صفر میشود. به محض اینکه سیال شروع به جریان میکند نیروی کوریولیس سبب ایجاد شیفت فلز در طول مجرا میشود. این شیفت فاز متناسب با دبی جرمی است. دبی جرمی میتواند بااندازه گیری شیفت فاز بین دو موقعیت سنسور مشخص شود. از آنجایی که فرکانس نوسان در فرکانس طبیعیه سیستم نگه داشته میشود با تغییر چگالی داخل مجرا این فرکانس نیز تغییر میکند. فرکانس طبیعی با کاهش چگالی افزایش میابد. بنابراین با دانستن فرکانس طبیعی سیستم چگالی سیال مستقیما قابل محاسبه است.

هر دبی سنج کوریالیس مطابق شکل زیر، دارای دو لوله اندازه‌گیری است که توسط یک تحریک‌کننده، به نوسان درمی‌آیند. با عبور جریان از داخل لوله اندازه‌گیری، به دلیل وجود اینرسی، حرکت پیچشی هم به نوسان اولیه اضافه می‌شود. دو سنسور به کار رفته در این سیستم، تغییر نوسان را به عنوان اختلاف فاز ثبت می‌کنند. این اختلاف فاز، نسبت مستقیمی با دبی جرمی سیال دارد. علاوه بر آن، با استفاده از فرکانسی که لوله اندازه‌گیری نوسان می‌کند، می‌توان چگالی سیال را به دست آورد. یکی از تفاوت‌های اصلی این مدل با مدل‌های پیشین، اندازه‌گیری مستقیم دبی جرمی است که فلومتر کوریولیس را در کاربردهایی با چگالی و دمای متغیر، منحصر به فرد می‌سازد.

به طور کلی در همه انواع این فلومترها سیال از داخل لوله های مرتعش عبور می کند. لوله ها در فرکانس طبیعی خود و توسط نوسان سازهای الکترونیکی متصل به لوله ها، ارتعاش می یابند. یکسری سیم پیچ برای آشکارسازی نوسانهای کوچک یا Micro motion لوله ها به یکی از لوله ها و یکسری آهنربا به لوله مجاور متصل می باشند. با نوسان لوله ها، در هر سیم پیچ به دلیل تغییر میدان مغناطیسی حاصل از آهنربای مجاور، یک ولتاژ نوسانی القا می شود. هنگامی که در ورودی جریان به فلومتر، سیال به سمت نقطه ای که دارای ارتعاش است حرکت می کند، لوله به آن، شتاب یا نیرو اعمال می کند. سیال متحرک برای مقاومت در مقابل نیرویی که توسط لوله اعمال می شود، نیرویی به لوله وارد می کند. همین نیرو در سمت خروجی لوله و در جهت عکس بوجود خواهد آمد. برهم کنش این دو نیرو در ورودی و خروجی لوله ها، باعث پیچش لوله می شود. این نیرو متناسب با جرم سیال عبوری از لوله هاست و نبروی کوربولبس نام دارد و سبب اختلاف فاز ولتاژ القایی در دو سیم پیچ طرفین لوله ها می شود. اختلاف فاز یا تاخیر زمانی بین موج ورودی و خروجی مستقیماً با دبی جرمی سیال متناسب است.

مزایای دبی سنج کوریولیس : 

دقت بسیار بالا

اندازه گیری مستقیم جرم سیال عبوری

نصب آسان

سایش مکانیکی نسبتاً کمتر

نیاز به نگهداری خاص و کالیبراسیون مکرر ندارند

مناسب برای اندازه گیری دبی سیالات خورنده

مناسب برای سیالاتی که دارای ذرات جامد معلق می باشند

دقت بالا در اندازه گیری سیالات تراکم پذیر مثل گازها

معایب دبی سنج کوریولیس :

قیمت بالای

حجیم بودن آنها در مقایسه با فلومترهای مشابه

عدم به کارگیری آنها برای سیالات دوفازی

کاربرد فلومتر کریولیس

صنایعی که فلومتر کوریولیس در آن¬ها کاربرد دارد، به ترتیب اهمیت عبارتند از:

صنایع شیمیایی

صنایع نفت و گاز

صنایع مواد غذایی و نوشیدنی

صنایع دارویی

صنایع کاغذ سازی

صنایع فلزات و معادن

صنایع آب و فاضلاب