آشنایی با فلومتر توربینی
پیش از آنکه به سراغ فلومتر توربینی برویم خوب است بدانیم که در حال حاضر اندازه گیری جریان سیالات به‌عنوان یکی از حائز اهمیت‌ترین عوامل مداخله‌گر اندازه‌گیری در صنایع گوناگون از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار است. در واقع بیشتر کارشناسان معتقدند بعد از اندازه‌گیری دما حائز اهمیت‌ترین کمیت اندازه‌گیری در صنایع فلو یا جریان سیالات است. با نظر به ارزش سنجش این کمیت و همچنین گوناگونی پروسه صنایع مختلف، در طول زمان شیوه‌های مختلفی به منظور سنجش جریان سیالات خلق شده است.
مطالب مرتبط:
تنظیم و راه اندازی انواع فلومتر
گزینش فلومتر FlowMeter مطلوب به منظور هر کارایی احتیاج به دانش کلی نسبت به شیوه‌های مختلف فلومتری و در نظر داشتن عوامل مداخله‌گر اصلی سنجش مانند دقت، قیمت نهایی،مخارج تعمیرات و کالیبراسیون، سازگاری کارکرد Flowmeter با وضعیت فرآیند تولید و… خواهد داشت. در عین حال سنجش دقیق فلو به سبب ملاحظات مالی در فروش و خرید حجم معینی از ماده و کالا نظیر کنتور گاز خانگی و تبادلات نفتی و… از اهمیت بسزایی برخوردار است. شیوه سنجش فلو بر اساس وزن به فلومترهای جرمی یا مس فلومتر شهرت دارند. در شیوه‌های رایج پیشین به منظور سنجش جرم سیال عبوری احتیاج به سنجش چگالی مواد نیز بود که در عمل ارزیابی جرم با خطای فراوان همراه بود.
خرید انواع فلومتر، ابزاردقیق، پنوماتیک، هیدرولیک و… از سایت فروشگاهی drplc
امروزه انواع فلومترهای جرمی با فناوری‌های کوریولیس و ترمال مس این سنجش را با دقت بسیار زیاد انجام میدهند. در این فلومتر های فلوی سیالات مستقل از فشار قابلیت سنجش پیدا کرده و شما را از خطاهای سنجش فلوی سیالات گازی منتج از تغییرات دما و فشار ایمن نگه خواهد داشت.
انواع فلومتر
انواع مختلف فلومتر یا جریان سنج در زیر نام برده شده‌اند:
- فلومتر توربینی
- فلومتر اولتراسونیک
- فلومتر ونتوری
- فلومتر ورتکس
- فلومتر کوریولیس
- فلومتر جرمی حرارتی
- فلومتر پیتوت
- فلومتر روتامتر
- فلومتر مغناطیسی
- فلومتر اختلاف فشار
در ادامه این مبحث به بررسی فلومتر توربینی خواهیم پرداخت.
فلومتر توربینی چیست؟
فلومتر توربینی (Turbine FlowMeter) یک مدل جریان سنج دقیق و مطمئن است که در راستای مسیر سیال نصب می‌شود. و قادر به سنجش دبی مایعات و گازها را دارا خواهد بود. در دستگاه پره‌ای وجود دارد که روتور خوانده می‌شود که با گذر سیال به دور خود میچرخد. هر چه میزان سرعت جریان سیال عبوری بالاتر رود روتور با سرعت فزاینده‌تری خواهد چرخید. سنجش سرعت چرخش روتور دبی حجمی جریان را مشخص میکند.
در جریان سنج یا فلومتر توربینی روتور پره‌دار به صورت محوری در جریان به شکل آویز قرار گرفته است. و هماهنگ با سرعت سیال میچرخد. جریان سنج توربینی در شرایط مناسب فوق‌العاده حساس و دقیق، اما شکننده هستند و مخارج تعمیر و نگهداری آنها زیاد است. کنتورهای توربینی از انواع محاسباتی هستند که استفاده آنها از دهه‌ی 1960 آغاز شده است. و با پیشرفت تکنولوژی فلومترهای توربینی، بیشتر مورد استقبال شرکت‌ها قرار گرفتند. این کنتورها با سنجش سرعت هر روتور تیغه‌دار که درون جریان شناور هستند، دبی جرمی جریان را مشخص میکنند.
حتما بخوانید: اندازه گیری سطح مخازن با سنسورهای خازنی
سرعت چرخش روتور
معمولاً سرعت چرخش روتور متناسب با دبی جرمی است. برای مواد نفتی، دبی حجمی برابر است حاصل ضرب سطح مقطع عبوری جریان و سرعت روتور است که ضریب سنجش، بکار برده شده است. و اصلاحات دمایی و فشاری انجام می‌پذیرد. شیوه محاسبه برای گاز طبیعی مانند مورد ذکر شده، است. فقط با این تفاوت که ویژگی تراکم پذیری را نیز باید مورد توجه قرار داد. کارکرد کنتورهای توربینی در موردی که دبی جریان یکسان بوده و خاصیت سیال هماهنگ باشند (چگالی و گران‌روی ثابت باشند) بسیار مطلوب است.
در حقیقت این کنتورها خواستار جریان هموار و مستقیم هستند. بنابراین پیش از ورود نفت یا گاز طبیعی به این کنتورها و نیز پس از ترک جریان، لوله مستقیم مورد استفاده قرار خواهد گرفت. در شرایطی که فضای کافی جهت نصب لوله‌ی مستقیم وجود نداشته باشد. از تیغه‌های هموار ساز (لوله‌های کوچک درون خطوط با قطر بیشتر) بهره‌وری میگردد. این مدل کنتورها در LIQUID SERVICE و نیز GAS SERVICE مورد استفاده واقع میشوند.
ویژگی‌های فنی فلومتر توربینی
فلومتر توربینی بوسیله شخصی به نام رینهارد ولتمن (Reinhard Woltman) اختراع شد. و یک فلومتر دقیق و مطمئن به منطور سنجش دبی مایعات و گازها است. فلومتر توربینی حاوی یک لوله جریان با اتصالات انتهایی و یک روتور چرخشی آزاد چند تیغه مغناطیسی است که در درون دستگاه نصب گردیده است. روتور بوسیله شافت در امتداد جریان روی نقاط اتکاء نصب شده داخلی واقع می‌شود.
نحوه کارکرد فلومتر توربینی
حرکت بردار ایستا عمدتاً به شکل مغناطیسی است و در این‌جا حرکت بردار ایستا منتج به تکان خواهد شد. زمانی‌که مایع سیال با شتاب بیشتری حرکت کند، تکان بیشتری بوجود می‌آید. سنسورهای توربین فلومتر که این تکان‌ها به آنها اعمال میگردد. عمدتاً خارج از جریان سیال قرار دارند تا از محدودیت در ترکیب مواد که در شرایط بهره‌وری از سنسورهای مرطوب بوجود خواهد آمد، ممانعت کنند. RPM چرخ توربین به شکل مستقیم متناسب با شتاب جریان متوسط در قطر لوله است و در عین حال برابر با حجم جریان در یک طیف وسیع است.
منتقل کننده جریان، سیگنال این حرکت را به جهت مشخص کردن جریان سیال پردازش خواهد کرد. منتقل کننده جریان و مکانیسم‌های سنسور به منظور تشخیص جریان در جریانهای بالا و معکوس در دسترس می‌باشند. جریان سنج‌های توربینی با کیفیت ایده‌آل به منظور انتقال هیدروکربن ها و گازهای طبیعی موجود هستند. این فلومترهای مرتبط به سوخت بیشتر کارکرد جریان کامپیوتر را به منظور اصلاح فشار، دما و خواص مواد سیال به جهت دسترسی به نتایج ایده‌آل و مطلوب برای منتقل کردن با یکدیگر ترکیب میکنند.
نکته:
زمان بهره‌بری از توربین فلومتر بر مایعات غیر روان توجه کافی داشته باشید. به سبب اینکه اگر یاتاقان‌های فلومتر توربینی به شکل غیرمترقبه پوشانده شوند. این امکان وجود دارد جریان سنج توربینی به درستی کار نکند و دچار مشکل شود. امکان دارد فلومتر توربینی با تجهیزات روغنی و به منظور بهره‌بری از مایعات غیر روان تجهیز شده باشد. افزون بر این توربین فلومتر که برای اهداف خاصی نظیر سرویس‌های گاز طبیعی طراحی شده است بیشتر در بازه محدودی از درجه ( از 140 درجه فارنهایت یا 60 درجه سانتیگراد) عمل خواهند کرد.
بنابراین چنانچه درجه حرارت بالاتر باشد به فلومتر توربینی خسارت وارد می‌شود. در این وضعیت می‌بایست، سایر مدل‌های فلومتر توربینی که قابلیت تحمل درجه حرارت تا 200 درجه را دارا هستند، مورد استفاده قرار داد.
حتما بخوانید: ترانسمیتر چیست؟ انواع آن
توربین فلومتر به سبب وجود چنگک یاتاقان که باعث کند شدن شتاب بردار ثابت می‌شود. در جریان‌هایی که از سرعت پایینی برخوردار هستند کارکرد کمتری دارد. چنانچه در زمان بهره‌بری از این فلومترها سرعت جریان افزون بر 5 درصد باشد، می‌بایست بیشتر دقت کرد. یک توربین فلومتر نمی‌بایست با سرعت بالا کار کند به سبب اینکه یاتاقان سریع‌تر از زمان متداول پوشیده میگردد و امکان دارد خسارت ببیند. زمان سنجش و ارزیابی مایعات غیر روان، پوشش یاتاقان سبب میگردد که فلومتر به درستی کار نکند و گرفتار اشکال در سیستم شود. در بعضی موارد به خاطر عملکرد بهتر، یاتاقان باید تعویض شود در کل می‌بایست از به کار بردن مایعات آلوده خودداری کرد در نتیجه این عمل امکان خراب شدن فلومتر توربینی و آسیب دیدن یاتاقان را کاهش خواهد داد. از پرکاربردترین سایر فلومترهای، فلومتر اولتراسونیک است.
دستورالعمل‌های نصب فلومتر توربینی
فلومترهای توربینی به‌منظور سنجش جریان سیالات تمیز کاربردهای فراوانی دارند. به سبب اینکه در صورت بهره‌وری از این نوع فلومترها برای سیالات آلوده، پره های توربین گرفتار استهلاک و سایش میشوند. در عین حال فلومترهای توربینی برای سیالاتی که حاوی ذرات ریز هستند مورد استفاده واقع می‌گردند. با وجود اینکه ذرات ریز نیز سبب فرسودگی پره‌ها میشوند اما ممکن است که به منظور ممانعت از این امر با پیش بینی استرینر (فیلتر) قبل از فلومتر از ورود ذرات ریز به درون فلومتر جلوگیری کرد.
لازم به ذکر است که سایز فلومتر با سایز خط لوله می‌بایست در یک رنج قرار داشته باشند و فلومتر در جهت گذر سیالات نصب شود. 10 برابر قطر لوله قبل از قرار گیری فلومتر و 5 برابر قطر لوله بعد از قرارگیری فلومتر، نباید مانعی در مسیر وجود داشته باشد همچنین شیرها و ولو ها بایستی در حد زیرین فلومتر نصب گردند.
کارایی های فلومتر توربینی
- توربین فلومترهای شتاب مایعات، گازها و بخارات داخل لوله ها، نظیر هیدروکربن، مواد شیمیایی، آب، مایعات برودتی، هوا و گازهای صنعتی را مورد سنجش قرار میدهند.
- فلومترهای توربینی به منظور دقت بالا در استفاده از خطوط نقل و انتقال هیدروکربن‌ها و گاز طبیعی در دسترس هستند.
- دبی‌سنج توربینی عمدتاً با یک محاسبه‌کننده جریان با قابلیت برنامه‌ریزی به منظور تصحیح فشار، دما و خواص سیال به جهت حصول به دقت مطلوب برای عملکردهای مورد نظر ترکیب می‌گردند.
- در بهره‌وری از فلومتر توربینی در جریان سیال‌های خشک و غیر روان مراقب باشید به سبب اینکه این نوع جریانات قادر خواهند بود. مسبب خرابی و شکسته شدن زود هنگام یاتاقان‌ها گردند.
- افزون بر این، دبی‌سنج توربینی که به منظور یک هدف خاص طراحی شده، از جمله به منظور کاربردهای گاز طبیعی، بیشتر قادر است فراتر از بازه حرارتی مجاز به کار گذاشته شوند که به سبب آن و بوسیله کارکرد در دماهای بالاتر فلومتر توربینی میتواند متحمل خسارت شود.
- دبی‌سنج توربینی را می‌توان به منظور سنجش سیالات بهداشتی کمابیش تمیز، و خورنده در سایزهای تا حدود ۲۴ اینچ مورد استفاده قرار داد.
- فلومترهای توربینی در سایزهای کوچکتر را می توان به شکل مستقیم در لوله نصب کرد، اما ابعاد و وزن فلومترهای توربینی بزرگتر امکان دارد احتیاج به پایه‌های بتنی و نگهدارنده با استحکام قابل ملاحظه‌ای داشته باشد.
- در فلو مایعات خورنده می‌بایست دقت کافی به متریال و مواد تشکیل دهنده قسمت‌های تر فلومتر من جمله بدنه، روتور، بلبرینگ، اندازه گیری، اتصالات و… شود و از متریال مرغوب برای مایعات خورنده استفاده شود.
- فلومتر توربینی در صنایع آب، نفت، و شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از کارآیی‌های فوق‌العاده مهم جریان سنج توربینی در صنعت آب می توان به مکانیسم‌های توزیع در درون و میان مناطق آب اشاره کرد.
- کارایی‌های نفتی فلومتر توربینی شامل نقل و انتقال محدود شده (خطوط انتقال) هیدروکربن است.
برتری‌های فلومتر توربینی:
- داشتن سایز کوچک و وزن کم
- فوق العاده خطی و تکرارپذیر
- در قیاس با انواع دیگر جریان سنج‌ها ارزان قیمت‌تر هستند.
- به سبب محدود بودن قطعات مکانیکی به شمار دفعات به تعمیرات کمتری نیاز دارند.
- با دارا بودن قابلیت خروجی پالس دوگانه یکی از مطمئن‌ترین فلومترهای محسوب میشوند.
حتما بخوانید: ترانسدیوسر چیست؟ کاربرد آن
معایب فلومتر توربینی:
- دارا بودن قطعات متحرک
- مشکلات منتج از استفاده برای مایعات فاقد ویژگی روان کنندگی
- کارکرد یاتاقان بسته به تمیزی و روانکاری مایع فرآیند است
- برای بعضی از مایعات، امکان دارد مواردی نظیر کاویتاسیون، وزن مخصوص و ویسکوزیته ایجاد مشکل خواهد کرد.
- امکان استفاده در سرعت‌های بالا را ندارند.
- قیمت بالای این محصول به نسبت عملکرد.
- حساسیت به پروفیل جریان
- محدودیت بهره‌بری برای محلول ها (نظیر دوغاب)
- نقل و انتقال جریان سنج توربینی از واحدی به سایر واحدها فوق‌العاده دشوار است.
- امکان دارد پره‌های توربین دچار سایش و ترک کردند، بنابراین این جریان سنج می‌بایست دائماً کالیبره شود.
- دقت پایین در دبی های کم
هشدارهای امنیتی در زمان کار با فلومتر های توربینی
1. از نقل و انتقال ناگهانی جریان گاز به جریان مایع به سبب تنش‌های مکانیکی خودداری کنید. زیرا این امر سبب پایین آمدن دقت، و یا آسیب به فلومتر را به دنبال خواهد داشت.
2. جریان‌سنج‌های توربینی در سرعت‌های بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. زیرا سبب خسارت یا آسیب زودتر از موعد فلومتر می‌شود.
3. در زمان سنجش مایعات غیر روان به سبب وجود فرسایش، فلومتر قادر است از دقت خارج شده و یا خراب شود.
4. مطمئن شوید که دبی سنج توربینی در بالای حدودا ۵ درصد از ماکزیمم جریان کار میکند.
5. در بعضی از مصارف، امکان دارد به طور متداول احتیاج به جایگزینی بلبرینگ باشد که منتج به بالا رفتن هزینه های تعمیر و نگهداری خواهد شد.
6. به منظور کم شدن امکان فرسایش و آسیب به جریان سنج، از استفاده در مایعات آلوده به طور کلی می‌بایست اجتناب شود.
7. فلومترهای توربینی در میزان جریان پایین با نظر به اصطکاک روتور/ شافت که سبب کندی روتور میشوند، از دقت کمتری برخوردار هستند.
8. به طور خلاصه، فلومتر های توربینی از قطعات متحرکی تشکیل شده‌اند که با گذر زمان و بهره‌برداری زیاد در معرض انهدام قرار خواهند گرفت.
قطعات توربین فلومتر
فلومترهای توربینی دارای قسمت‌های مختلفی هستند که با مرور زمان و در اثر استفاده فرسایش پیدا میکنند. می‌بایست از انتقال ناگهانی فلومترهای گازی به فلومترهای مایع خودداری کرد به دلیل اینکه این عمل فلومتر را تحت فشار قرار خواهد داد و آن را دچار فرسایش میکند و در نهایت به فلومتر توربینی آسیب وارد می‌شود. بهره گیری از توربین فلومتر به منظور جریانهای دو فازی نظر اپلیکیشن های سنجش جریان بخار، سبب خواهد شد که فلومتر توربینی به شکل نادرست سنجش گردد.
توجه: گروه صنعتی سپیانی در زمینه خط تولید و ساخت فلومترهای توربینی فعالیتی ندارد.
