فلومتر چیست معرفی انواع فلومتر نحوه کار دقت و راهنمای انتخاب دبی سنج

در صنایع مختلف از نفت و گاز تا داروسازی و تصفیه خانه ها، کنترل دقیق دبی سیال دیگر یک گزینه لوکس نیست، بلکه یک الزام جدی برای ایمنی، کیفیت محصول و کاهش هزینه ها است. فلومتر یا دبی سنج مهم ترین ابزار برای اندازه گیری و پایش این دبی در خطوط لوله است و انتخاب درست آن تاثیر مستقیم روی عملکرد کل فرایند دارد. در این مطلب به زبان ساده و کاملا فنی، فلومتر، انواع آن، نحوه کار، دقت، خطاها و روش انتخاب بهترین مدل برای کاربرد خودتان را بررسی می کنیم.

فلومتر چیست؟

فلومتر Flowmeter یا دبی سنج ابزاری از خانواده تجهیزات ابزار دقیق است که برای اندازه گیری مقدار جریان مایع یا گاز در واحد زمان استفاده می شود. فلومتر می تواند دبی را به صورت:

• دبی حجمی
• دبی جرمی
• دبی خطی یا غیر خطی

اندازه گیری و روی نمایشگر محلی، سیستم مانیتورینگ یا اتاق کنترل ارسال کند.

در بازار ایران فلومتر را با نام های دیگری هم می شناسند:

• دبی سنج
• کنتور جریان
• مس فلومتر
• جریان سنج
• سنسور جریان
• جرم سنج (مس فلو متر جرمی)

بیشتر فلومترها قابلیت ارسال سیگنال استاندارد 4 تا 20 میلی آمپر یا خروجی های دیجیتال را دارند تا بتوان دبی را در سیستم های کنترل مثل PLC یا DCS مانیتور و ثبت کرد.

جدول خلاصه نام های رایج فلومتر

اصطلاح رایج در صنعت	توضیح کوتاه
فلومتر	نام عمومی تجهیز اندازه گیری دبی
دبی سنج	معادل فارسی فلومتر
کنتور جریان	به خصوص در آب و گاز خانگی و شهری
مس فلومتر	فلومتر جرمی برای سنجش جرم سیال
سنسور جریان	تاکید روی بخش سنجش و ارسال سیگنال
جرم سنج	فلومترهایی که دبی جرمی را مستقیما می سنجند

فلو چیست؟

فلو یا جریان سیال یعنی مقدار مشخصی از یک ماده (از نظر جرم یا حجم) که در یک بازه زمانی معین از یک مقطع مشخص لوله عبور می کند.

مثال ها:

• دبی حجمی: متر مکعب بر ساعت m3/h ، لیتر بر ساعت L/h
• دبی جرمی: کیلوگرم بر ساعت kg/h ، تن بر ساعت t/h ، گرم بر دقیقه g/min

جدول نمونه واحدهای دبی

نوع دبی	واحد متداول	مثال نوشتاری
دبی حجمی	m3/h	متر مکعب بر ساعت
دبی حجمی	L/h	لیتر بر ساعت
دبی حجمی	ml/min	میلی لیتر بر دقیقه
دبی جرمی	t/h	تن بر ساعت
دبی جرمی	kg/h	کیلوگرم بر ساعت
دبی جرمی	g/min	گرم بر دقیقه

فلومترها چگونه دبی را اندازه گیری می کنند؟

به طور کلی فلومترها از دو رویکرد اصلی برای اندازه گیری دبی استفاده می کنند:

1. اندازه گیری دبی جرمی
2. اندازه گیری دبی حجمی

روش جرمی

در این روش مقدار جرم سیال در واحد زمان اندازه گیری می شود. واحدهای متداول:

• t/h تن بر ساعت
• kg/h کیلوگرم بر ساعت
• g/min گرم بر دقیقه

فلومترهای کوریولیس و فلومترهای حرارتی مهم ترین نمونه های فلومتر جرمی هستند.

روش حجمی

در این روش حجم سیال عبوری در واحد زمان اندازه گیری می شود. واحدهای متداول:

• m3/h متر مکعب بر ساعت
• L/h لیتر بر ساعت
• ml/min میلی لیتر بر دقیقه

بسیاری از فلومترهای مکانیکی، مغناطیسی، التراسونیک، ورتکس و روتامترها دبی را به صورت حجمی گزارش می کنند.

جدول مقایسه دبی جرمی و حجمی

ویژگی	دبی جرمی	دبی حجمی
کمیت پایه	جرم سیال	حجم سیال
واحدهای رایج	t/h ، kg/h ، g/min	m3/h ، L/h ، ml/min
حساسیت به دما و فشار	کمتر (در همان جرم)	بیشتر (چگالی تغییر می کند)
فلومترهای شاخص	کوریولیس، حرارتی	مغناطیسی، التراسونیک، روتامتر، ورتکس

لیست انواع فلومتر

فلومترها با تکنولوژی های مختلفی ساخته می شوند تا بتوانند شرایط متفاوت سیال، فشار، دما و نوع کاربرد را پوشش بدهند. مهم ترین انواع فلومتر عبارتند از:

• فلومتر جرمی کوریولیس
• فلومتر الکترومغناطیسی
• فلومتر جابجایی مثبت PD
• فلومتر دیفرانسیلی (ونتوری، اوریفیس، لوله پیتوت و البو)
• فلومتر مکانیکی (توربینی و پروانه ای)
• فلومتر التراسونیک
• فلومتر ورتکس یا گردابی
• فلومتر حرارتی یا ترمال
• فلومتر کانال باز
• روتامتر (فلومتر سطح متغیر)

جدول انواع فلومتر

نوع فلومتر	توضیح خیلی کوتاه
فلومتر جرمی کوریولیس	اندازه گیری مستقیم دبی جرمی با ارتعاش لوله
فلومتر الکترومغناطیسی	مناسب مایعات رسانا بر اساس قانون فاراده
فلومتر جابجایی مثبت PD	شمارش حجم های تکراری سیال در هر سیکل
فلومتر دیفرانسیلی	بر اساس اختلاف فشار (ونتوری، اوریفیس، پیتوت، البو)
فلومتر مکانیکی	توربینی و پروانه ای با اجزای چرخان
فلومتر التراسونیک	استفاده از امواج صوتی با فرکانس بالا
فلومتر ورتکس	مبتنی بر گردابه های فون کارمان
فلومتر جرمی حرارتی	مبتنی بر انتقال حرارت و دبی جرمی گازها
فلومتر کانال باز	محاسبه دبی در رودخانه ها و کانال ها
روتامتر	فلومتر سطح متغیر با شناور داخل لوله مخروطی

فلومتر جرمی کوریولیس Coriolis

فلومتر کوریولیس یکی از دقیق ترین و پیشرفته ترین انواع فلومتر است که می تواند هم دبی جرمی و هم دبی حجمی را با دقت بسیار بالا اندازه گیری کند. این فلومتر برای طیف وسیعی از مایعات و گازها قابل استفاده است، اما قیمت بالاتری نسبت به بسیاری از مدل های دیگر دارد.

نحوه کار فلومتر کوریولیس

در این فلومتر، سیال از داخل لوله یا لوله های خمیده عبور داده می شود. این لوله ها به کمک یک محرک، با فرکانس مشخصی به ارتعاش در می آیند. وقتی سیال در حال عبور است، نیروی اینرسی باعث ایجاد پیچش در لوله می شود. سنسورها این تغییرات ارتعاش را اندازه گیری کرده و از روی آن جرم عبوری در واحد زمان محاسبه می شود.

ویژگی ها:

• دقت بسیار بالا (در حدود 0.1 تا 0.5 درصد)
• اندازه گیری مستقیم دبی جرمی
• امکان اندازه گیری چگالی و دبی حجمی به صورت هم زمان
• مناسب برای کاربردهای حساس در نفت و گاز، پتروشیمی، صنایع شیمیایی و غذایی

معایب:

• قیمت بالا
• وزن و ابعاد نسبتا زیاد در سایزهای بزرگ
• حساسیت به لرزش های شدید سازه

جدول مزایا و معایب فلومتر کوریولیس

مزایا	معایب
دقت بسیار بالا	قیمت بالا نسبت به بسیاری از فلومترها
اندازه گیری مستقیم دبی جرمی	وزن و ابعاد زیاد در سایز بالا
امکان اندازه گیری چگالی و دبی حجمی	حساسیت به لرزش های شدید
مناسب صنایع حساس	نیاز به مهارت در نصب و راه اندازی

فلومتر الکترومغناطیسی Electromagnetic Flow Meter

فلومتر الکترومغناطیسی یا مگ متر Magmeter برای سنجش دبی حجمی مایعات رسانا استفاده می شود. اصل کار این فلومتر بر اساس قانون القای فاراده است.

نحوه کار فلومتر مغناطیسی

• فلومتر یک میدان مغناطیسی در داخل لوله ایجاد می کند.
• وقتی مایع رسانا از این میدان عبور می کند، ولتاژی در الکترودهای نصب شده روی بدنه داخلی تولید می شود.
• این ولتاژ متناسب با سرعت سیال است و با دانستن سطح مقطع لوله، دبی حجمی محاسبه می شود.

مزایا:

• مناسب برای مایعات رسانا (آب، فاضلاب، محلول های شیمیایی رسانا و …)
• بدون قطعات متحرک
• افت فشار بسیار کم، چون مانعی در مسیر جریان وجود ندارد
• دقت بالا و پایداری مناسب
• نگهداری کم به دلیل نبودن اجزای مکانیکی در تماس مستقیم با سیال

معایب:

• فقط برای سیالات رسانا قابل استفاده است
• برای سیالات بسیار عایق یا گازها مناسب نیست

جدول مزایا و معایب فلومتر مغناطیسی

مزایا	معایب
بدون قطعات متحرک	نیاز به سیال رسانا
افت فشار ناچیز	کاربرد محدود برای گازها و سیالات غیر رسانا
دقت و پایداری بالا	نیاز به نصب صحیح الکترودها و اتصال زمین
نگهداری کم	هزینه نسبتا بالاتر از بعضی فلومترهای مکانیکی

فلومتر جابجایی مثبت PD Positive Displacement

فلومتر جابجایی مثبت یک فلومتر مکانیکی است که حجم مشخصی از سیال را در هر سیکل عبور می دهد و تعداد سیکل ها را می شمارد. این نوع فلومتر برای مایعات ویسکوز و روغنی بسیار مناسب است.

کاربردها

• روغن ها و سوخت ها
• حلال ها و مایعات غلیظ
• کاربردهای انتقال و فروش حجم دقیق در واحدهای تجاری و صنعتی
• کنتورهای آب و بعضی کنتورهای سوخت

انواع فلومتر جابجایی مثبت

• دنده بیضی
• پره چرخشی
• دیسک متحرک
• پیستونی
• هلیکس (مارپیچی)

ویژگی ها:

• اندازه گیری مستقیم حجم واقعی سیال
• دقت بالا و تکرار پذیری خوب (در حدود 0.1 تا 0.5 درصد در مدل های با کیفیت)
• عدم نیاز به منبع تغذیه برای کارکرد مکانیکی ساده

معایب:

• وجود قطعات متحرک و نیاز به سرویس و روانکاری
• حساسیت به ذرات جامد و آلودگی های داخل سیال
• ایجاد افت فشار نسبی در خط

جدول انواع فلومتر جابجایی مثبت

نوع فلومتر PD	توضیح کاربردی
دنده بیضی	مناسب سوخت و روغن با دقت بالا
پره چرخشی	برای مایعات نسبتا تمیز و غلیظ
دیسک متحرک	در برخی کنتورهای آب و سوخت
پیستونی	برای دقت بالا در حجم های کوچک
هلیکس	برای دبی های بیشتر و ویسکوزیته های متنوع

فلومتر ونتوری Venturi Flow Meter

فلومتر ونتوری یکی از انواع فلومترهای دیفرانسیلی است که بر اساس معادله برنولی کار می کند.

نحوه کار فلومتر ونتوری

• در قسمت گلوگاه Venturi قطر داخلی لوله کاهش پیدا می کند.
• با کاهش سطح مقطع، سرعت سیال بالا می رود و فشار کاهش می یابد.
• اختلاف فشار بین ورودی و گلوگاه توسط پرشر ترانسمیتر یا مانومتر اندازه گیری می شود.
• از روی این اختلاف فشار و مشخصات هندسی، دبی جریان محاسبه می شود.

کاربردها:

• آب و فاضلاب
• صنایع شیمیایی
• نفت و گاز
• سیستم های بزرگ انتقال سیال

مزایا:

• دقت مناسب در خطوط بزرگ
• افت فشار کمتر نسبت به اوریفیس
• ساختار مقاوم و قابل استفاده در فشار و دمای بالا

معایب:

• ابعاد بزرگ تر و هزینه بالاتر نسبت به اوریفیس
• نیاز به فضای نصب کافی در خط

جدول مقایسه ونتوری و اوریفیس از نظر افت فشار

نوع فلومتر دیفرانسیلی	افت فشار دائمی	توضیح
ونتوری	کم تا متوسط	طراحی آیرودینامیک و بازیابی فشار بهتر
اوریفیس	نسبتا زیاد	صفحه تخت و ایجاد تلاطم بیشتر

فلومتر اوریفیس Orifice Flow Meter

اوریفیس متر یکی از متداول ترین فلومترهای دیفرانسیلی است که با یک صفحه دارای سوراخ در مسیر جریان، اختلاف فشار ایجاد می کند.

نحوه کار اوریفیس

• سیال با نزدیک شدن به صفحه اوریفیس کمی افزایش فشار و سپس در هنگام عبور از سوراخ، افت شدید فشار را تجربه می کند.
• پایین دست صفحه، کمترین فشار در ناحیه ورید کنترکتا رخ می دهد و سپس فشار دوباره تا حدی بازیابی می شود.
• اختلاف فشار بین دو نقطه قبل و بعد از اوریفیس با پرشر ترانسمیتر اندازه گیری و به دبی تبدیل می شود.

مزایا:

• قیمت نسبتا پایین
• ساخت ساده
• مناسب برای مایعات، گازها و بخارات
• قابل استفاده در فشار و دمای بالا

معایب:

• افت فشار دائمی و قابل توجه
• کاهش راندمان سیستم در کاربردهایی که افت فشار مهم است
• حساسیت به آلودگی، سایش و تغییر لبه سوراخ در طول زمان

جدول مزایا و معایب اوریفیس

مزایا	معایب
قیمت پایین و ساخت ساده	افت فشار دائمی زیاد
مناسب برای مایع، گاز، بخار	حساس به سایش لبه سوراخ
قابلیت استفاده در فشار و دمای بالا	تاثیر قابل توجه بر راندمان سیستم

فلومترهای مکانیکی (توربینی و پروانه ای)

فلومتر توربینی نوعی فلومتر مکانیکی است که دبی را بر اساس سرعت چرخش یک توربین یا پروانه در مسیر سیال اندازه گیری می کند.

نحوه کار فلومتر توربینی

• سیال با عبور از روی پره های توربین، آن را می چرخاند.
• سرعت چرخش توربین متناسب با سرعت سیال است.
• یک سنسور مغناطیسی یا نوری پالس های چرخش را ثبت و به دبی تبدیل می کند.

کنتور آب خانگی یکی از ساده ترین نمونه های فلومتر پروانه ای است.

مزایا:

• دقت قابل قبول در محدوده کاری مشخص
• قیمت مناسب
• مناسب برای مایعات تمیز و دارای ویسکوزیته متوسط

معایب:

• سایش قطعات مکانیکی در طول زمان
• نیاز به سرویس و نگهداری دوره ای
• عدم مناسب بودن برای سیالات حاوی ذرات ساینده یا جامد

جدول مزایا و معایب فلومتر توربینی

مزایا	معایب
قیمت مناسب	سایش قطعات مکانیکی
دقت قابل قبول	نیاز به سرویس دوره ای
مناسب سیالات تمیز	حساس به ذرات جامد و آلودگی

فلومتر التراسونیک Ultrasonic Flow Meter

فلومتر التراسونیک از امواج صوتی با فرکانس بالا برای اندازه گیری دبی استفاده می کند.

دو تکنولوژی رایج در این فلومترها:

• روش ترانزیت تایم Time of Flight
• روش داپلر Doppler

نحوه کار کلی

• فرستنده موج التراسونیک سیگنال را به داخل سیال می فرستد.
• این موج توسط گیرنده دریافت می شود.
• اختلاف زمان رفت و برگشت یا تغییر فرکانس موج نسبت به جهت جریان، برای محاسبه سرعت سیال استفاده می شود.
• با ضرب سرعت در سطح مقطع، دبی حجمی به دست می آید.

کاربردها:

• نفت و گاز
• تصفیه خانه آب و فاضلاب
• صنایع غذایی و نوشیدنی
• صنعت دارو
• کارخانه های ذوب فلزات و معادن در مدل های خاص

مزایا:

• عدم نیاز به قطع خط در مدل های کلمپ آن Clamp on
• بدون قطعات متحرک و بدون تماس مستقیم با سیال در بعضی مدل ها
• افت فشار صفر در مدل های خارجی گیره دار
• مناسب برای خطوط بزرگ و دبی های بالا

معایب:

• حساسیت به وجود حباب هوا یا ذرات زیاد در بعضی تکنولوژی ها
• کاهش دقت در سیالات بسیار کثیف یا چند فازی
• نیاز به تنظیم و نصب دقیق سنسورها

جدول مزایا و معایب فلومتر التراسونیک

مزایا	معایب
بدون قطع خط در مدل کلمپ آن	حساسیت به حباب هوا و ذرات زیاد
بدون قطعات متحرک	نیاز به نصب دقیق و مهندسی شده
افت فشار صفر در مدل گیره ای	کاهش دقت در سیالات چند فازی
مناسب خطوط بزرگ	وابستگی به کیفیت سیگنال صوتی

فلومتر گردابی یا ورتکس Vortex Flow Meter

فلومتر ورتکس بر اساس پدیده فون کارمان و تشکیل گردابه های متوالی پشت یک مانع کار می کند.

نحوه کار فلومتر ورتکس

• یک مانع بلاف بادی در مسیر جریان داخل لوله قرار داده می شود.
• سیال با عبور از این مانع، گردابه های متوالی در دو طرف آن ایجاد می کند.
• فرکانس تشکیل این گردابه ها با سرعت سیال متناسب است.
• سنسور این فرکانس را ثبت و به دبی حجمی تبدیل می کند.

مزایا:

• مناسب برای مایعات، گازها و بخار
• تحمل دمای بالا و فشارهای نسبتا زیاد
• بدون قطعات متحرک
• حساسیت کمتر به تغییرات چگالی، دما و ویسکوزیته در محدوده مشخص

معایب:

• نیاز به طول مستقیم مناسب قبل و بعد از فلومتر
• کاهش دقت در دبی های بسیار پایین
• حساسیت به لرزش های شدید لوله در بعضی شرایط

جدول مزایا و معایب فلومتر ورتکس

مزایا	معایب
مناسب برای مایع، گاز و بخار	نیاز به استریت ران کافی
قابلیت تحمل دما و فشار بالا	کاهش دقت در دبی های خیلی کم
بدون قطعات متحرک	حساسیت به لرزش شدید لوله

فلومتر حرارتی یا ترمال Thermal Mass Flow Meter

فلومتر حرارتی یا ترمال بر اساس اندازه گیری انتقال حرارت بین یک المنت گرم و سیال در حال عبور کار می کند و اغلب برای اندازه گیری دبی جرمی گازها استفاده می شود.

نحوه کار فلومتر حرارتی

• یک یا چند سنسور دما به همراه المنت گرم در مسیر یا کنار جریان گاز قرار می گیرد.
• سیال در حین عبور، حرارت المنت را می گیرد و باعث تغییر دما می شود.
• میزان انرژی لازم برای ثابت نگه داشتن اختلاف دما، متناسب با دبی جرمی گاز است.

کاربردها:

• هوا و گازهای صنعتی
• پایش مصرف گاز طبیعی
• سیستم های هوای فشرده
• صنایع محیط زیست و پایش آلاینده ها

مزایا:

• اندازه گیری مستقیم دبی جرمی گاز بدون نیاز به اندازه گیری جداگانه دما و فشار برای جبران
• بدون قطعات متحرک
• مناسب برای دبی های بسیار پایین تا متوسط

معایب:

• حساسیت به تغییر ترکیب گاز
• وابستگی عملکرد به خواص حرارتی سیال
• محدودیت در بعضی شرایط دمایی و فشاری خاص

جدول کاربردهای فلومتر حرارتی

کاربرد	توضیح
پایش مصرف گاز طبیعی	اندازه گیری دبی جرمی با دقت مناسب
هوای فشرده	کنترل مصرف و نشتی ها
گازهای صنعتی	اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن و غیره
سیستم های محیط زیست	پایش دبی گازهای خروجی

فلومتر کانال باز

برای اندازه گیری دبی در کانال های باز مثل رودخانه ها، نهرها، کانال های آبیاری یا خروجی حوضچه ها معمولا از دو روش استفاده می شود:

1. اندازه گیری سطح و محاسبه دبی با سنسور سطح راداری یا التراسونیک و منحنی کالیبراسیون کانال
2. استفاده از فرمول های هیدرولیکی مثل فرمول منینگ Manning

روش الکترونیکی با سطح سنج

در این روش:

• در یک مقطع استاندارد مثل سرریز، فلوم پارشال یا کانال با ابعاد مشخص، سطح سیال اندازه گیری می شود.
• از روی ارتفاع سیال و منحنی کالیبراسیون، دبی محاسبه می شود.
• سطح سنج راداری یا التراسونیک به دلیل دقت و قیمت مناسب، انتخاب رایجی برای این کاربرد است.

فرمول منینگ

در شرایطی که امکان نصب فلومتر یا سازه های استاندارد نیست، از فرمول منینگ استفاده می شود. این روش دقت کمتری دارد اما در پروژه های خاص که محدودیت بودجه یا شرایط اجرایی وجود دارد، کاربرد دارد.

پارامترهای اصلی در فرمول منینگ:

• Q دبی کانال
• A سطح مقطع جریان
• R شعاع هیدرولیکی
• S شیب کانال
• n ضریب زبری کانال

جدول پارامترهای فرمول منینگ

نماد	نام پارامتر	توضیح
Q	دبی	مقدار جریان کانال
A	سطح مقطع	سطح تر شده کانال
R	شعاع هیدرولیکی	نسبت سطح مقطع به محیط خیس شده
S	شیب کانال	شیب خط انرژی
n	ضریب زبری	وابسته به جنس و وضعیت کانال

روتامتر Rotameter

روتامتر یا فلومتر سطح متغیر از ساده ترین و پرمصرف ترین انواع فلومتر برای مایعات و گازها است.

نحوه کار روتامتر

• یک شناور داخل لوله مخروطی شفاف یا فلزی قرار دارد.
• سیال از پایین به بالا وارد می شود و شناور را بالا می برد.
• ارتفاع شناور با دبی جریان متناسب است.
• روی بدنه، درجه بندی دبی قرار دارد و اپراتور به صورت چشمی آن را می خواند یا از ترنسمیتر مغناطیسی استفاده می شود.

مزایا:

• ساختار ساده
• قیمت مناسب
• بدون نیاز به تغذیه در مدل های ساده
• مناسب برای مصارف آزمایشگاهی، پایلوت و بسیاری از خطوط صنعتی

معایب:

• دقت متوسط نسبت به فلومترهای پیشرفته
• مناسب نبودن برای فشارها و دماهای بسیار بالا در بعضی مدل ها
• نیاز به نصب عمودی و جریان رو به بالا

جدول مزایا و معایب روتامتر

مزایا	معایب
ساختار بسیار ساده	دقت کمتر نسبت به فلومترهای پیشرفته
قیمت اقتصادی	محدودیت در فشار و دمای بالا در بعضی مدل ها
قابل استفاده بدون تغذیه	لزوم نصب عمودی و جریان رو به بالا

چگونه فلومتر مناسب را برای کاربرد خود انتخاب کنیم؟

هیچ فلومتری وجود ندارد که برای همه سیالات و همه شرایط، بهترین انتخاب باشد. برای انتخاب دقیق فلومتر لازم است به سوال های زیر پاسخ بدهید:

• سیال چیست؟ آب، روغن، اسید، گاز طبیعی، بخار، هوای فشرده و …
• حداقل و حداکثر دبی چقدر است؟
• حداقل و حداکثر دمای فرایند چقدر است؟
• حداقل و حداکثر فشار خط چقدر است؟
• ویسکوزیته و چگالی سیال چقدر است؟
• سایز لوله چقدر است؟
• سیال خورنده است یا خیر؟ با متریال داخلی فلومتر سازگار است؟
• دبی جرمی نیاز دارید یا حجمی کافی است؟
• به نمایشگر محلی روی فلومتر نیاز دارید یا فقط خروجی الکتریکی می خواهید؟
• محیط نصب ضد انفجار است یا معمولی؟
• فضای نصب از نظر طول مستقیم قبل و بعد از فلومتر محدود است یا خیر؟

با توجه به پاسخ این سوال ها می توان محدوده گزینه ها را بسیار دقیق کوچک کرد و از اشتباهات پرهزینه در انتخاب فلومتر جلوگیری نمود.

جدول نکات کلیدی انتخاب فلومتر

سوال کلیدی	تاثیر روی انتخاب
نوع سیال چیست	تعیین تکنولوژی قابل استفاده (مثلا مغناطیسی فقط برای مایع رسانا)
محدوده دبی	تعیین سایز و نسبت چرخش فلومتر
دما و فشار	انتخاب کلاس فلنج، جنس بدنه و سنسور
ویسکوزیته سیال	تاثیر مستقیم روی فلومترهای مکانیکی و PD
سایز لوله	محدودیت انتخاب بعضی تکنولوژی ها
خورندگی سیال	انتخاب متریال داخلی مناسب
نوع دبی مورد نیاز	جرمی یا حجمی بودن خروجی
نوع محیط	عادی یا ضد انفجار بودن تجهیز

دقت فلومتر چیست؟

دقت Accuracy یعنی این که مقدار نشان داده شده توسط فلومتر، چقدر به مقدار واقعی دبی نزدیک است. دقت معمولا به صورت درصد بیان می شود، مثلا:

• 0.5 ± درصد از مقدار خوانده شده
• 1 ± درصد از رنج کامل Full Scale

مثال: اگر فلومتر مغناطیسی دبی 1 GPM را با دقت 10 درصد از مقدار خوانده شده نشان دهد، مقدار واقعی بین 0.9 GPM تا 1.1 GPM قرار دارد.

تکرار پذیری فلومتر چیست؟

تکرار پذیری Repeatability یعنی اگر یک شرایط ثابت را چندین بار اندازه بگیریم، نتایج چقدر به هم نزدیک هستند.

یک فلومتر می تواند تکرار پذیری عالی داشته باشد، اما اگر به صورت سیستماتیک همه مقادیر را مثلا 5 درصد بیشتر نشان دهد، همچنان دقت کلی آن پایین است. بنابراین:

• دقت یعنی نزدیکی به مقدار واقعی
• تکرار پذیری یعنی نزدیکی اندازه گیری ها به یکدیگر

هر دو برای انتخاب فلومتر مناسب مهم هستند.

رزولوشن فلومتر

رزولوشن Resolution کوچک ترین تغییر قابل تشخیص توسط دستگاه است.

مثال: اگر ابزار شما فقط بتواند فشار را با گام های 1 بار نشان دهد، برای کاربردی که نیاز به دقت 0.1 بار دارد، مناسب نیست؛ حتی اگر در آن سطح بسیار تکرار پذیر باشد.

جدول مقایسه دقت، تکرار پذیری و رزولوشن

مفهوم	تعریف	مثال ساده
دقت	نزدیکی مقدار اندازه گیری شده به مقدار واقعی	فلومتر 1 GPM را بین 0.9 تا 1.1 GPM نشان می دهد
تکرار پذیری	نزدیکی چند اندازه گیری به یکدیگر	چند بار اندازه گیری با نتایج بسیار نزدیک به هم
رزولوشن	کوچک ترین تغییر قابل تشخیص	توانایی تشخیص گام های 0.1 بار به جای 1 بار

دقت واقعی فلومترها چقدر است؟

به طور تقریبی:

• فلومتر کوریولیس: حدود 0.1 تا 0.5 درصد
• فلومتر مغناطیسی: حدود 0.2 تا 2 درصد
• فلومتر التراسونیک: حدود 0.7 تا 1 درصد در مدل های خوب
• فلومتر ورتکس: حدود 0.7 تا 2.5 درصد
• فلومتر حرارتی: حدود 1 تا 3 درصد
• فلومتر جابجایی مثبت: حدود 0.1 تا 2.5 درصد
• روتامتر: حدود 1.6 تا 5 درصد
• فلومترهای توربینی و پروانه ای: حدود 1.5 تا 5 درصد
• فلومترهای دیفرانسیلی اوریفیس: حدود 3 تا 5 درصد

برای انتخاب، همیشه باید دقت مورد نیاز فرایند را با بودجه و حساسیت کاربرد مقایسه کنید. گاهی فلومتر بسیار دقیق فقط هزینه را بالا می برد، بدون این که سود عملی جدی برای فرایند داشته باشد.

جدول تقریبی دقت انواع فلومتر

نوع فلومتر	حدود دقت معمول
کوریولیس	0.1 تا 0.5 درصد
مغناطیسی	0.2 تا 2 درصد
التراسونیک	0.7 تا 1 درصد
ورتکس	0.7 تا 2.5 درصد
حرارتی	1 تا 3 درصد
جابجایی مثبت	0.1 تا 2.5 درصد
روتامتر	1.6 تا 5 درصد
توربینی و پروانه ای	1.5 تا 5 درصد
اوریفیس دیفرانسیلی	3 تا 5 درصد

چه عواملی روی پایداری قرائت فلومتر اثر می گذارند؟

ناپایداری یا نوسان در قرائت فلومتر می تواند دلایل متعددی داشته باشد:

• تغییر خواص سیال مثل چگالی و ویسکوزیته
• حضور حباب های هوا در مایعات
• لرزش مکانیکی لوله و سازه
• جریان ضربانی ناشی از پمپ های پیستونی یا دیافراگمی
• نصب نادرست فلومتر، مثلا خیلی نزدیک به زانویی، شیر یا پمپ
• تغییرات سریع دما یا فشار در خط
• نویز الکتریکی و تداخل تجهیزات دیگر
• سایش و فرسودگی قطعات داخلی فلومتر
• کالیبراسیون نامناسب یا خارج شدن دستگاه از تنظیم
• انسداد جزئی، رسوب، جرم یا ذرات داخل لوله و فلومتر
• ایراد در سیم کشی، برد الکترونیکی یا سیستم کنترلی
• تغییر ناخواسته تنظیمات فلومتر توسط اپراتور

جدول عوامل موثر بر ناپایداری فلومتر

عامل	توضیح
ویژگی های سیال	تغییر ویسکوزیته و چگالی باعث تغییر پاسخ فلومتر می شود
حباب هوا	ایجاد نوسان در دبی خوانده شده مخصوصا در فلومترهای حجمی
لرزش لوله	تداخل مکانیکی با سنسور و ایجاد نویز
جریان ضربانی	خروجی پمپ های دیافراگمی و پیستونی باعث نوسان دبی می شود
نصب نادرست	نزدیکی زیاد به زانویی، شیر یا پمپ پروفیل جریان را خراب می کند
نوسان دما و فشار	تغییرات شدید شرایط فرایند باعث تغییر خروجی فلومتر می شود
نویز الکتریکی	تداخل رادیویی یا برقی روی سیگنال سنسور تاثیر می گذارد
سایش و فرسودگی	قطعات داخلی در طول زمان دقت را کاهش می دهند
کالیبراسیون اشتباه	فلومتر از مشخصات کارخانه ای خارج می شود
انسداد و رسوب	پروفیل جریان و فشار را تغییر می دهد
مشکلات نرم افزاری	خطا در پردازش سیگنال و نمایش داده
خطای سیم کشی	اتصالات بد و شل بودن ترمینال ها

اگر خوانش فلومتر ناپایدار است، باید به صورت سیستماتیک همه این موارد بررسی شود تا علت اصلی پیدا و رفع گردد.

چگونه خطاهای فلومتر را برطرف کنیم؟

برای رفع خطاهای رایج فلومتر می توانید مراحل کلی زیر را دنبال کنید:

• بررسی سلامت تغذیه برق و اتصالات سیگنال
• کنترل جهت نصب فلومتر مطابق فلش روی بدنه
• بررسی طول مستقیم قبل و بعد از فلومتر طبق توصیه سازنده
• هواگیری خط در صورت وجود حباب هوا در سیال
• شستشو یا تمیزکاری داخلی در صورت وجود رسوب و جرم
• بررسی وضعیت فیلترها، strainers و شیرها در مسیر
• مقایسه قرائت فلومتر با یک فلومتر قابل اعتماد دیگر مثل التراسونیک کلمپ آن
• ارسال فلومتر به آزمایشگاه معتبر برای کالیبراسیون در صورت نیاز
• به روزرسانی یا ریست تنظیمات نرم افزاری مطابق دستورالعمل سازنده

در کاربردهای حساس، پیشنهاد می شود برنامه منظم کالیبراسیون و سرویس دوره ای برای فلومترها تعریف شود تا قبل از بروز خطای جدی، مشکل شناسایی شود.

جدول مراحل پیشنهادی عیب یابی فلومتر

مرحله	اقدام
1	چک کردن تغذیه و سالم بودن کابل ها
2	بررسی جهت نصب و استریت ران
3	هواگیری خط و حذف حباب ها
4	تمیز کردن داخل فلومتر و لوله در صورت رسوب
5	مقایسه با فلومتر مرجع قابل اعتماد
6	ارسال برای کالیبراسیون در صورت نیاز
7	بازبینی تنظیمات نرم افزاری و ریست در صورت لزوم

چگونه دقت فلومتر را بالا ببریم؟

برای بالا بردن دقت اندازه گیری، به چند نکته کلیدی باید توجه کرد:

1. انتخاب درست نوع فلومتر

اگر نوع فلومتر با کاربرد شما سازگار نباشد، حتی دقیق ترین مدل ها هم نمی توانند نتیجه خوبی بدهند. مثال:

• استفاده از فلومتر مغناطیسی برای سیال غیر رسانا مناسب نیست.
• استفاده از فلومتر التراسونیک روی لوله ای با نصب اشتباه، نتیجه ناپایدار می دهد.
• فلومتر جرمی برای کاربردهایی که تنها دبی حجمی مهم است، هزینه اضافی تحمیل می کند.

2. محل نصب مناسب

• رعایت طول مستقیم قبل و بعد از فلومتر طبق کاتالوگ
• پر بودن کامل لوله در فلومترهایی که این شرط را دارند
• دور بودن از منابع شدید لرزش و میدان مغناطیسی
• نصب عمودی با جریان از پایین به بالا در موارد لازم مثل بعضی روتامترها

3. اطمینان از سلامت تجهیزات

در فلومترهای مکانیکی:

• کنترل فرسودگی و گیر کردن قطعات داخلی
• بررسی یکنواختی حرکت توربین یا شناور

در فلومترهای پیشرفته:

• بررسی سنسورها، کابل ها و اتصالات
• در صورت نیاز، ارسال به کارخانه یا مرکز تخصصی برای سرویس

4. کالیبراسیون منظم

• رعایت دوره های کالیبراسیون پیشنهاد شده توسط سازنده
• استفاده از آزمایشگاه معتبر برای کالیبراسیون با رفرنس های قابل ردیابی
• در بعضی مدل ها امکان کالیبراسیون در محل وجود دارد که زمان توقف سیستم را کاهش می دهد

جدول نکات افزایش دقت فلومتر

حوزه	اقدام کلیدی
انتخاب تجهیز	انتخاب تکنولوژی متناسب با سیال و فرایند
محل نصب	رعایت استریت ران و شرایط توصیه شده سازنده
سلامت مکانیکی	کنترل فرسودگی، رسوب و گیر کردن قطعات
کالیبراسیون	اجرای برنامه دوره ای کالیبراسیون و تنظیم مجدد

تعدادی اصطلاح و اختصار مهم در فلومتر

• %FS درصد رنج کامل Full Scale
• %R یا %RD درصد نسبت به دبی نامی یا نرخ جریان
• %CS درصد دهانه کالیبره شده
• %URL درصد حد بالای محدوده اندازه گیری Upper Range Limit
• %MV درصد مقدار اندازه گیری شده Measured Value
• Turndown Ratio نسبت چرخش یا نسبت توقف، نسبت حداکثر دبی قابل اندازه گیری به حداقل دبی قابل قبول از نظر دقت است، مثلا 10 به 1

جدول اصطلاحات رایج در دقت فلومتر

اختصار	عبارت کامل	توضیح کوتاه
%FS	Full Scale	درصدی از کل رنج اندازه گیری
%R یا %RD	Rate	درصدی از نرخ جریان
%CS	Calibrated Span	درصدی از دهانه کالیبره شده
%URL	Upper Range Limit	درصدی از حد بالای محدوده
%MV	Measured Value	درصدی از مقدار اندازه گیری شده

کدام فلومتر دقیق تر است؟

از نظر دقت، فلومتر جرمی کوریولیس معمولا در صدر قرار دارد. اما:

• برای همه کاربردها اقتصادی و منطقی نیست.
• در لوله های بزرگ یا بودجه محدود، استفاده از آن به صرفه نیست.

پس از کوریولیس، در بسیاری از کاربردها فلومترهای مغناطیسی، التراسونیک، ورتکس و جابجایی مثبت دقت بالایی ارائه می دهند. فلومترهای مکانیکی توربینی، روتامترها و فلومترهای اوریفیس معمولا دقت کمتر اما قیمت مناسب تر دارند.

در نهایت، بهترین انتخاب فلومتر، ترکیبی از موارد زیر است:

• دقت مورد نیاز
• نوع سیال
• محدوده دبی، دما و فشار
• محدودیت های نصب
• هزینه خرید و نگهداری

جدول مقایسه دقت و هزینه نسبی فلومترها

نوع فلومتر	دقت نسبی	هزینه نسبی
کوریولیس	بسیار بالا	بالا
مغناطیسی	بالا	متوسط تا بالا
التراسونیک	بالا	متوسط تا بالا
ورتکس	متوسط تا بالا	متوسط
حرارتی	متوسط	متوسط
جابجایی مثبت	بالا تا متوسط	متوسط
توربینی، مکانیکی	متوسط	پایین تا متوسط
روتامتر	متوسط رو به پایین	پایین
اوریفیس دیفرانسیلی	متوسط رو به پایین	پایین تا متوسط

سوالات متداول دبی سنج و فلومتر

فلومتر چیست و در کجا استفاده می شود؟

فلومتر دستگاهی است که مقدار جریان سیال را در یک بازه زمانی مشخص اندازه گیری می کند. از فلومتر در مصارف خانگی مثل کنتور آب و گاز تا خطوط پیچیده صنعتی در پالایشگاه ها، پتروشیمی، نیروگاه ها، صنایع غذایی، دارویی و تصفیه خانه ها استفاده می شود. این ابزار با نام هایی مثل دبی سنج، کنتور جریان، مس فلومتر و جرم سنج هم شناخته می شود.

دقت فلومتر ورتکس چقدر است؟

فلومترهای ورتکس در صورت انتخاب و نصب صحیح، دقت خوبی ارائه می کنند. معمولا دقت آن ها در محدوده حدود 0.7 تا 2.5 درصد قرار دارد و برای بخار، گاز و مایعات با ویسکوزیته پایین گزینه مناسبی هستند.

کدام فلومتر بیشترین دقت را دارد؟

در بین فلومترهای صنعتی، فلومتر جرمی کوریولیس از نظر دقت در سطح بسیار بالایی قرار دارد و دقت آن در محدوده 0.1 تا 0.5 درصد است. بعد از آن، فلومترهای مغناطیسی، التراسونیک و ورتکس معمولا دقت بالاتر نسبت به فلومترهای مکانیکی و اوریفیس ارائه می دهند.

مس فلومتر چیست؟

مس فلومتر یا Mass Flow Meter فلومتری است که دبی را بر اساس جرم سیال اندازه گیری می کند، نه حجم. مهم ترین انواع مس فلومتر:

• فلومتر جرمی کوریولیس
• فلومتر جرمی حرارتی

این فلومترها در کاربردهایی که جرم سیال مهم تر از حجم است، مثل فروش گاز و مایعات با ضریب انبساط بالا، استفاده می شوند.

مهم ترین انواع فلومتر کدامند؟

مهم ترین انواع فلومتر عبارتند از:

• فلومتر کوریولیس
• فلومتر جابجایی مثبت PD
• فلومتر مغناطیسی
• فلومتر التراسونیک
• فلومتر ورتکس یا گردابی
• فلومتر چند فازه در کاربردهای خاص
• فلومتر اوریفیس و سایر فلومترهای دیفرانسیلی
• فلومتر پیتوت
• فلومترهای توربینی و پروانه ای
• روتامتر
• فلومتر ونتوری
• فلومتر حرارتی
• فلومتر کانال باز

نسبت چرخش یا Turndown Ratio در فلومتر چیست؟

نسبت چرخش یا Turndown Ratio نشان می دهد فلومتر در چه بازه ای از حداقل تا حداکثر دبی، با دقت قابل قبول کار می کند.

فرمول آن به صورت زیر است:

TR = Qmax / Qmin

مثال: اگر حداقل دبی قابل قبول 2 واحد و حداکثر 10 واحد باشد، نسبت چرخش 5 به 1 است. هر چه این نسبت بیشتر باشد، فلومتر محدوده کاری عریض تری با دقت مناسب پوشش می دهد.

نحوه انتخاب فلومتر برای گازها چگونه است؟

برای انتخاب فلومتر گاز باید موارد زیر را مشخص کنید:

• نوع گاز و محدوده تغییر ترکیب
• فشار و دمای کاری
• حداقل و حداکثر دبی مورد انتظار
• نیاز به دبی جرمی یا حجمی
• حساسیت فرایند به دقت

اگر مثلا دبی گاز بین 100 هزار و یک میلیون متر مکعب متغیر است، حداقل به نسبت چرخش 10 به 1 نیاز دارید. فلومترهای جرمی حرارتی، کوریولیس و بعضی فلومترهای التراسونیک برای گازها گزینه های معمول هستند.

دقت فلومتر کوریولیس چقدر است؟

فلومترهای کوریولیس دقت بسیار بالایی دارند و معمولا در محدوده 0.1 تا 0.5 درصد دبی واقعی کار می کنند. به همین دلیل در بسیاری از پروژه ها از آن ها به عنوان رفرنس برای تایید دقت فلومترهای دیگر استفاده می شود.

دقت فلومتر التراسونیک چقدر است؟

در مدل های با کیفیت و نصب صحیح، فلومترهای التراسونیک معمولا دقتی در حدود 0.7 تا 1 درصد ارائه می دهند. البته کیفیت نصب، شرایط لوله، حضور حباب هوا و تنظیمات دستگاه تاثیر مستقیم روی دقت دارند.

فلومتر پزشکی چیست؟

فلومتر پزشکی یا فلومتر اکسیژن در سیستم های درمانی برای تنظیم مقدار اکسیژن مصرفی بیمار استفاده می شود. این فلومتر معمولا شامل:

• مانومتر فشار
• تنظیم کننده دبی
• بطری رطوبت ساز
• شیر ایمنی

است و روی کپسول یا سیستم مرکزی اکسیژن بیمارستان نصب می شود.

دقت فلومتر مغناطیسی چقدر است؟

فلومترهای مغناطیسی برای مایعات رسانا دقت خوبی دارند. در مدل های صنعتی، دقت آن ها معمولا در محدوده حدود 0.2 تا 2 درصد است که برای بسیاری از کاربردهای فرایندی کاملا مناسب است.

چگونه با فلومتر حجمی، دبی جرمی را هم به دست بیاوریم؟

اگر فلومتر شما فقط دبی حجمی را اندازه گیری می کند و می خواهید دبی جرمی را حساب کنید، باید:

• دما را بدانید
• فشار را بدانید، به خصوص برای گازها
• چگالی سیال را از جدول یا معادله حالت بدست بیاورید

سپس:

دبی جرمی = دبی حجمی × چگالی

چون چگالی تابع دما و فشار است، برای دقت بالا باید این دو پارامتر را همزمان اندازه گیری و در محاسبات وارد کنید.

دقت روتامتر چقدر است؟

روتامترها معمولا دقت متوسطی دارند. بسته به نوع و کیفیت ساخت، دقت آن ها در محدوده تقریبی 1.6 تا 5 درصد است. برای کنترل های کلی و کاربردهایی که دقت نسبی کافی است، گزینه اقتصادی و ساده ای هستند.

استریت ران Straight Run در فلومتر چیست؟

استریت ران یعنی مجموع طول مستقیم لوله قبل و بعد از فلومتر که برای شکل گیری پروفیل جریان پایدار لازم است. این طول برای هر نوع فلومتر و هر سازنده می تواند متفاوت باشد، اما رعایت آن برای گرفتن بهترین دقت ضروری است.

آپ استریم Upstream در فلومتر چیست؟

آپ استریم فاصله مستقیم لوله قبل از فلومتر است. اگر در این بخش تجهیزات ایجاد کننده تلاطم مانند زانویی، سه راهی، شیر کنترلی یا پمپ وجود داشته باشد، باید طبق استاندارد فاصله مشخصی از فلومتر رعایت شود تا پروفیل جریان دوباره پایدار شود. این فاصله معمولا چند برابر قطر لوله است.

دقت فلومتر توربینی چقدر است؟

فلومترهای توربینی در محدوده کاری طراحی شده، دقتی در حدود 1.5 تا 5 درصد دارند. برای مایعات تمیز با ویسکوزیته مناسب، اگر خوب نگهداری و کالیبره شوند، می توانند عملکرد قابل قبولی ارائه دهد.

دان استریم Downstream در فلومتر چیست؟

دان استریم فاصله مستقیم لوله بعد از فلومتر است. این فاصله کمک می کند فشار و جریان دوباره به وضعیت یکنواخت تری برسد و اجازه می دهد سنسور در محدوده طراحی شده خود کار کند. این طول هم طبق قطر لوله و نوع فلومتر تعریف می شود.

فلومترهای اوریفیس برای چه سایز لوله هایی مناسب هستند؟

اوریفیس معمولا برای سایز لوله های حدود 2 تا 24 اینچ به صورت اقتصادی و مرسوم استفاده می شود. در سایزهای کوچکتر، از میتر ران ها و روش های دیگر هم استفاده می شود.

دقت فلومترهای جابجایی مثبت چقدر است؟

فلومترهای جابجایی مثبت بسته به نوع و کیفیت سازنده، می توانند دقتی در حدود 0.1 تا 2.5 درصد داشته باشند. این فلومترها برای مایعات ویسکوز و کاربردهایی که حجم دقیق اهمیت دارد، بسیار محبوب هستند.

دقت فلومتر حرارتی چقدر است؟

فلومترهای حرارتی معمولا دقتی در حدود 1 تا 3 درصد دارند. برای بسیاری از کاربردهای گازی و پایش مصرف، این دقت کاملا کافی و اقتصادی است.

دقت فلومترهای دیفرانسیل اوریفیس چقدر است؟

فلومترهای دیفرانسیلی مبتنی بر اوریفیس عموما دقتی در حدود 3 تا 5 درصد دارند. با وجود دقت کمتر نسبت به بعضی تکنولوژی ها، در بسیاری از خطوط فرایندی به دلیل سادگی، مقاومت و هزینه کمتر، هنوز هم بسیار پرکاربرد هستند.

میتر ران Meter Run چیست؟

میتر ران یک بخش لوله از پیش ساخته و کالیبره شده است که اوریفیس یا المان اندازه گیری داخل آن نصب شده و برای لوله های کوچک استفاده می شود. این تجهیز به صورت یک واحد کامل فلنج دار عرضه شده و در سیالات با سرعت پایین و سایزهای کوچک، دقت بهتری نسبت به نصب اوریفیس داخل خط معمولی فراهم می کند.

لرزش لوله چه تاثیری روی فلومتر دارد؟

نصب فلومتر روی لوله هایی که لرزش شدید دارند، می تواند باعث نوسان قرائت، خطا در اندازه گیری و کاهش عمر دستگاه شود. برای کاهش اثر لرزش:

• استفاده از ساپورت های ضد لرزش
• استفاده از شلنگ های انعطاف پذیر در بعضی نقاط
• انتخاب فلومترهایی با فیلتر نرم افزاری یا طراحی مقاوم در برابر لرزش

توصیه می شود فلومتر در نقطه ای نصب شود که کمترین لرزش سازه ای را داشته باشد.

برای مشاوره تخصصی و دریافت اطلاعات بیشتر همین حالا با ما تماس بگیرید!