معرفی
دستگاه‌های اندازه‌گیری جریان گاز ، مقدار گاز جریان‌یافته در یک خط لوله را اندازه‌گیری می‌کنند. اصل کار این دستگاه‌ها شامل تشخیص جریان گاز و تبدیل این اطلاعات به داده‌های قابل خواندن، معمولاً از طریق سیگنال‌های الکترونیکی است. این دستگاه‌ها از فناوری‌های مختلفی برای دستیابی به این هدف استفاده می‌کنند که هر کدام دارای روش خاص خود برای تشخیص و اندازه‌گیری هستند.
اندازه‌گیری جریان گاز یک فرآیند پیچیده است که به دقت و صحت نیاز دارد. به دلیل ماهیت متغیر گاز، درک اندازه‌گیری جریان گاز شامل در نظر گرفتن خواص گاز ، مانند قابلیت فشرده‌سازی، دما، فشار و ناخالصی‌ها یا رطوبت است. اندازه‌گیری دقیق برای دلایل مختلفی از جمله حسابداری مالی، ایمنی و رعایت مقررات ضروری است.
اهمیت در صنایع مختلف
دستگاه‌های اندازه‌گیری جریان گاز در صنایع مختلف حیاتی هستند. در صنعت انرژی، آنها برای مدیریت تأمین و توزیع گاز بسیار مهم هستند و به طور مستقیم بر تولید انرژی و کارایی زنجیره تأمین تأثیر می‌گذارند. در صنعت تولید، این دستگاه‌ها در کنترل فرآیند کمک می‌کنند و اطمینان حاصل می‌کنند که گاز به‌طور مؤثر و ایمن به عنوان سوخت یا ماده اولیه استفاده می‌شود. در بخش خدمات عمومی، اندازه‌گیری دقیق جریان گاز برای اهداف صورتحساب و رعایت استانداردهای قانونی کلیدی است. این اطمینان می‌دهد که مشتریان به‌طور صحیح برای استفاده از گاز خود صورتحساب می‌شوند و شرکت‌های خدمات عمومی به الزامات قانونی پایبند هستند.
اجزای کلیدی
در زیر برخی از مهم‌ترین اجزای دستگاه‌های اندازه‌گیری جریان گاز ذکر شده است. این اجزا به‌طور هماهنگ برای اطمینان از تشخیص و اندازه‌گیری دقیق جریان گاز عمل می‌کنند:
- سنسورهای الکترونیکی: مسئول تشخیص جریان و خواص گاز .
- فرستنده‌ها: مسئول تبدیل سیگنال‌های حسگر به داده‌های قابل خواندن.
- قطعات مکانیکی: در برخی از دستگاه‌ها، مانند دستگاه‌های اندازه‌گیری جریان توربینی، قطعات مکانیکی مانند روتورها برای اندازه‌گیری جریان بر اساس حرکت مکانیکی استفاده می‌شود.
- رابط نمایش/خروجی: برای مشاهده داده‌های جمع‌آوری‌شده.
- واحد پردازش: نرخ جریان را از داده‌های خام ارائه‌شده توسط سنسورها محاسبه می‌کند.
انواع فلومتر گاز
انتخاب صحیح دستگاه اندازه‌گیری جریان گاز بستگی به نیازها و محدودیت‌های خاص کاربرد، از جمله الزامات دقت، خواص گاز و شرایط محیطی دارد.
برخی از انواع رایج عبارتند از:
فلومتر گاز با افت فشار:
حسگرهای فشار تفاضلی جریان را از طریق حسگرهای فشار خازنی با استفاده از معادله برنولی اندازه‌گیری می‌کنند. فلومترهای فشار تفاضلی از صفحات لامینار، یک اوریفیس، نازل یا لوله ونتوری برای ایجاد یک تنگنای مصنوعی استفاده می‌کنند و سپس افت فشار مایعات را در حین عبور از آن تنگنای مصنوعی اندازه‌گیری می‌کنند. هرچه افت فشار بیشتر باشد، نرخ جریان بالاتر خواهد بود. این فلومترها که به‌طور دقیق ساخته شده‌اند، برای یک دامنه وسیع از مایعات و گازهای تمیز ایده‌آل هستند.
مزایا:
- بدون قطعات متحرک
- اندازه‌گیری‌های دقیق
- عملکرد قابل اعتماد
معایب:
- برای عملکرد نیاز به افت فشار ایجادشده دارد که می‌تواند با استفاده از تکنیک‌های دیگر اجتناب شود.
فلومتر گاز حرارتی
فلومترهای پراکندگی حرارتی از تغییرات حرارت برای اندازه‌گیری نرخ جریان یک سیال استفاده می‌کنند. ساختار معمول این است که یک عنصر گرمایی در وسط و دو حسگر دما در دو طرف عنصر گرمایی وجود دارد. همان‌طور که گاز جریان پیدا می‌کند، گرما به سمت جریان منتقل می‌شود و حسگر دما در بالادست سردتر و حسگر دما در پایین‌دست گرم‌تر می‌شود. نرخ جریان با اندازه‌گیری تفاوت بین حسگرهای دما محاسبه می‌شود.
مزایا:
- بدون قطعات متحرک
- عملکرد قابل اعتماد
- اندازه‌گیری بسیار دقیق و خطای کل پایین
- می‌تواند جریان را در هر دو جهت اندازه‌گیری کند
معایب:
- برای اندازه‌گیری گازها در دماهای بالای ۵۰ درجه سانتی‌گراد ایده‌آل نیست
فلومتر گاز کوریولیس:
اصل کار اصلی فلومترهای کوریولیس استفاده از یک لوله لرزان است که جریان گاز می‌تواند تغییرات فرکانس یا شیفت فازی متناسب با نرخ جریان جرمی ایجاد کند. در حالت بی‌تحرک، لوله با فرکانس از پیش تعریف‌شده‌ای می‌لرزد. با شروع جریان سیال، لرزش لوله به‌طور متناسب با نرخ جریان سیال تغییر می‌کند. این تغییر در لرزش توسط حسگرها در سرتاسر لوله اندازه‌گیری و سپس به نرخ جریان تبدیل می‌شود.
مزایا:
- اندازه‌گیری واقعی جریان جرمی
- تحت تأثیر فشار، دما و ویسکوزیته قرار نمی‌گیرد
- نیازی به بخش‌های ورودی و خروجی ندارد
معایب:
- قطعات متحرک
- لرزش‌های محیطی باعث خطا در اندازه‌گیری می‌شود
- هزینه بالا
فلومترهای الکترومغناطیسی
فلومترهای الکترومغناطیسی با استفاده از قانون القای فارادی جریان را تشخیص می‌دهند. در داخل یک فلومتر الکترومغناطیسی، یک سیم‌پیچ الکترومغناطیسی وجود دارد که یک میدان مغناطیسی تولید می‌کند و الکترودهایی که نیروی الکتروموتور (ولتاژ) را دریافت می‌کنند. همان‌طور که سیال از لوله عبور می‌کند، میدان الکترومغناطیسی به دلیل نیروهای ایجادشده توسط القا تغییر می‌کند. این تغییرات سپس به نرخ جریان ترجمه می‌شوند.
مزایا:
- تحت تأثیر دما، فشار، چگالی یا ویسکوزیته سیال قرار نمی‌گیرد.
- هیچ افت فشاری وجود ندارد.
- قطعات متحرک ندارد (قابلیت اطمینان را افزایش می‌دهد).
معایب:
- فلومترهای الکترومغناطیسی نمی‌توانند گازها و مایعات بدون هدایت الکتریکی را تشخیص دهند.
- به یک بخش کوتاه از لوله مستقیم نیاز است.
انتخاب فلومتر گاز
چندین عامل فنی و محیطی بر انتخاب دستگاه اندازه‌گیری جریان گاز تأثیر می‌گذارد. ترکیب گاز می‌تواند بر دقت و مناسب بودن دستگاه تأثیر بگذارد، زیرا ترکیبات مختلف ممکن است به فناوری‌های اندازه‌گیری متفاوتی نیاز داشته باشند. نرخ جریان نیز یک عامل کلیدی است؛ برخی دستگاه‌ها در نرخ‌های جریان پایین بهتر عمل می‌کنند، در حالی که دیگران در نرخ‌های جریان بالا دقت بیشتری دارند. شرایط محیطی مانند رطوبت یا عناصر خورنده نیز می‌توانند بر انتخاب تأثیر بگذارند.
علاوه بر این، سطح دقت مورد نیاز و نیازهای نگهداری دستگاه از نکات مهم است. کاربردهای با دقت بالا به دستگاه‌های پیچیده‌تر و گران‌تر نیاز دارند، در حالی که گزینه‌های مستحکم و کم‌نگهداری در محیط‌های دورافتاده یا سخت ترجیح داده می‌شوند.
نحوه نصب
نصب صحیح برای دقت و طول عمر دستگاه اندازه‌گیری جریان گاز یک امر کلیدی است. در ادامه به برخی نکاتی که باید موقع نصب فلومتر گاز به آنها توجه کرد می‌پردازیم.
- مکان: انتخاب محلی بدون لرزش و مزاحمت‌های خارجی.
- جهت‌گیری: تنظیم صحیح دستگاه با جهت جریان.
- ادغام لوله‌کشی: اطمینان از سازگاری با پیکربندی‌های موجود لوله‌کشی.
- کالیبراسیون: تنظیم دستگاه برای اندازه‌گیری دقیق تحت شرایط محلی.