فلومتر چگونه کار می کند؟ آشنایی با مکانیزم و انواع فلومتر

در بسیاری از صنایع، اندازه گیری دقیق جریان سیالات اهمیت بسیار بالایی دارد. چه در تصفیه آب و فاضلاب، چه در پتروشیمی، نیروگاه ها و صنایع غذایی و دارویی، کنترل جریان سیال باعث بهبود کیفیت محصول، کاهش هدررفت منابع و افزایش ایمنی می شود. ابزار اصلی برای انجام این اندازه گیری فلومتر است. در این مقاله به صورت جامع توضیح می دهیم که فلومتر چگونه کار می کند و انواع مختلف آن بر اساس مکانیزم اندازه گیری را معرفی می کنیم.

---

فلومتر چیست؟

قبل از بررسی عملکرد فلومتر، بهتر است ابتدا تعریف آن را مرور کنیم. فلومتر یا جریان سنج دستگاهی است که میزان جریان سیالات را در واحد زمان اندازه گیری می کند. این جریان می تواند حجمی (لیتر یا متر مکعب در ساعت) یا جرمی (کیلوگرم در ساعت) باشد.

فلومترها برای سیالات مختلف مانند آب، روغن، گاز، بخار و حتی مایعات خورنده و ویسکوز طراحی می شوند. هر نوع فلومتر مکانیزم خاص خود را برای اندازه گیری جریان دارد و بر اساس ویژگی سیال و شرایط محیطی انتخاب می شود.

---

فلومتر چگونه کار می کند؟

به طور کلی، فلومترها با اندازه گیری یکی از ویژگی های جریان سیال، میزان جریان را محاسبه می کنند. این ویژگی ها شامل سرعت سیال، فشار، تغییر جریان یا اثرات فیزیکی و الکترونیکی دیگر است. مکانیزم عملکرد هر نوع فلومتر متفاوت است و در ادامه به آن ها می پردازیم.

---

1. فلومتر مکانیکی

فلومترهای مکانیکی با حرکت فیزیکی اجزای داخلی، جریان سیال را اندازه گیری می کنند.

الف) فلومتر توربینی

فلومتر توربینی دارای پره های چرخان است که در مسیر جریان سیال قرار دارند. وقتی سیال عبور می کند، پره ها می چرخند و سرعت چرخش پره با سرعت جریان سیال متناسب است. سپس یک سنسور این چرخش را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند تا حجم عبوری سیال محاسبه شود.

ویژگی ها:

• دقت بالا برای سیالات تمیز

• مناسب برای اندازه گیری جریان های ثابت

• نیاز به نگهداری دوره ای

ب) فلومتر دنده ای

این فلومترها دارای دو چرخ دنده کوچک هستند که با عبور سیال حرکت می کنند. تعداد چرخش دنده ها با حجم عبوری سیال رابطه مستقیم دارد و با استفاده از سیستم مکانیکی یا الکترونیکی، جریان محاسبه می شود.

مزایا:

• مناسب برای سیالات ویسکوز و غلیظ

• دقت نسبتاً خوب

• برای صنایع غذایی و روغن ها کاربرد دارد

---

2. فلومتر الکترومغناطیسی

فلومترهای الکترومغناطیسی بر اساس قانون فارادی القای الکترومغناطیسی کار می کنند. وقتی سیال هادی الکتریکی از میدان مغناطیسی عبور کند، ولتاژی تولید می شود که متناسب با سرعت جریان سیال است.

نحوه عملکرد:

1. سیال از داخل لوله عبور می کند که در آن میدان مغناطیسی ایجاد شده است.

2. الکترودهای نصب شده روی لوله ولتاژ القا شده توسط سیال را اندازه گیری می کنند.

3. این ولتاژ به سیگنال جریان تبدیل می شود.

ویژگی ها:

• بدون قطعات متحرک، استهلاک کم

• مناسب برای سیالات خورنده و آلوده

• دقت بالا و پاسخ سریع

---

3. فلومتر اولتراسونیک

فلومترهای اولتراسونیک از امواج صوتی برای اندازه گیری جریان سیال استفاده می کنند. دو نوع اصلی وجود دارد:

الف) Transit-time

این نوع فلومتر زمان عبور امواج صوتی در جهت جریان و خلاف جهت جریان را اندازه گیری می کند. اختلاف زمان عبور امواج با سرعت جریان سیال نسبت مستقیم دارد.

ب) Doppler

در این روش، فرکانس موج بازتاب شده از ذرات معلق یا حباب ها اندازه گیری می شود. تغییر فرکانس (اثر داپلر) برای محاسبه سرعت جریان سیال استفاده می شود.

مزایا:

• عدم تماس مستقیم با سیال

• مناسب برای سیالات ساینده یا خورنده

• نصب آسان بدون نیاز به قطع جریان

---

4. فلومتر کرنش یا Coriolis

فلومترهای کرنش، جریان جرمی سیال را مستقیم اندازه گیری می کنند. سیال از لوله ای عبور می کند که ارتعاش می کند. جریان سیال باعث تغییر زاویه ارتعاش لوله می شود و این تغییر زاویه با جریان جرمی متناسب است.

ویژگی ها:

• دقت بسیار بالا

• مناسب برای سیالات ویسکوز و خورنده

• قابلیت اندازه گیری جریان های حجمی و جرمی

---

5. فلومتر فشار متفاوت (Differential Pressure)

این فلومترها با ایجاد اختلاف فشار در مسیر جریان، سرعت و حجم سیال را محاسبه می کنند.

الف) فلومتر ونتوری

با شکل خاص لوله، جریان سیال شتاب گرفته و فشار کاهش می یابد. اختلاف فشار بین دو نقطه برای محاسبه جریان استفاده می شود.

ب) فلومتر اوریفیس

یک صفحه سوراخ دار در مسیر جریان نصب می شود و باعث افت فشار می شود. این افت فشار به جریان حجمی تبدیل می شود.

ویژگی ها:

• مناسب برای جریان های بزرگ و فشار بالا

• دقت متوسط

• نصب و نگهداری آسان

---

نکات مهم در کارکرد فلومتر

برای عملکرد بهینه فلومتر، چند نکته کلیدی باید رعایت شود:

1. تمیزی سیال: ذرات معلق یا رسوبات می توانند فلومترهای مکانیکی و حتی الکترومغناطیسی را تحت تاثیر قرار دهند.

2. دمای مناسب: دمای سیال نباید از محدوده مجاز فلومتر تجاوز کند، در غیر این صورت دقت کاهش می یابد.

3. فشار سیال: فلومترها برای محدوده مشخصی از فشار طراحی شده اند. فشار بالاتر می تواند به دستگاه آسیب برساند.

4. نصب صحیح: فاصله قبل و بعد از فلومتر از هرگونه مانع یا خمیدگی باید رعایت شود تا جریان یکنواخت باشد.

---

کاربرد فلومتر در صنایع مختلف

1. صنعت آب و فاضلاب

فلومترها برای اندازه گیری مصرف آب، کنترل جریان فاضلاب و مدیریت منابع استفاده می شوند.

2. صنایع نفت و گاز

اندازه گیری جریان نفت، گاز و میعانات برای محاسبه تولید، فروش و ایمنی خط لوله ضروری است.

3. صنایع غذایی و دارویی

برای حفظ کیفیت و بهداشت، فلومترهای بدون تماس و با دقت بالا استفاده می شوند.

4. نیروگاه ها

فلومترها جریان آب، بخار و سوخت را کنترل می کنند تا بازدهی و ایمنی نیروگاه حفظ شود.

---

جمع بندی

پاسخ به سؤال فلومتر چگونه کار می کند بستگی به نوع فلومتر دارد. برخی از فلومترها با حرکت مکانیکی پره ها یا چرخ دنده ها جریان را اندازه گیری می کنند، برخی دیگر با استفاده از میدان مغناطیسی یا امواج صوتی، سرعت سیال را به سیگنال تبدیل می کنند. فلومترهای کرنش جریان جرمی را مستقیم محاسبه می کنند و فلومترهای اختلاف فشار، جریان حجمی را از طریق تغییر فشار تعیین می کنند.

با انتخاب نوع مناسب فلومتر و رعایت نکات نصب و نگهداری، می توان دقت اندازه گیری را به حداکثر رساند و بهره وری، ایمنی و کیفیت فرآیندها را بهبود بخشید.