فلومترها اساسا برای اندازه گیری جریان سیالات مختلف از جمله مایعاتی مثل آب ساخته شده‌اند. اما با گسترش تکنولوژی‌های دبی سنجی، امروزه انتخاب از بین انواع دبی سنج‌ها به موضوعی گیج کننده تبدیل شده است و غواصی در دنیای فلومترها به سرعت پیچیده‌تر می‌شود! با این وجود در سال‌های اخیر در کشور ما، دو دبی سنج اولتراسونیکی و الکترومغناطیسی محبوبیت بسیار بالاتری نسبت به سایر تکنولوژی‌ها برای اندازه گیری جریان آب پیدا کرده‌اند. با این تفاسیر، بیایید ببینیم که تفاوت فلومتر اولتراسونیک با مغناطیسی چیست؟ و هر کدام چه مزایا و چه معایبی نسبت به دیگری دارند؟ با ما همراه باشید!
تفاوت فلومتر اولتراسونیک با مغناطیسی در چیست؟
اگرچه انتخاب فناوری دبی سنجی مناسب برای سیستم شما بسیار مهم است، اما توانایی شما برای تکیه بر عددهای نمایش داده شده بر روی یک کنتور، بیشتر به کاربرد استفاده از آن کنتور بستگی دارد. یعنی شما زمانی می‌توانید به عددهای یک فلومتر اعتماد کنید که یک تکنولوژی دبی سنجی مناسب را برای کاربرد خود انتخاب کرده باشید.
هر فناوری برای فلومترها مزایا و معایب خود را به همراه می‌آورد، اما این تفاوت‌های ظریف سیستم شما و آنچه در لوله هایتان جریان دارد است که باید توجه اصلی شما را به خود جلب کند! برای مثال، بیایید در مورد کاربردهای آب صحبت کنیم. برای کاربرد ساده‌ای مانند آب، ده‌ها فناوری مختلف از دبی سنج‌ها وجود دارد که می‌توانند به خوبی برای شما کار کنند. اما به طور مثال، آیا جریان آبی که شما می‌خواهید در لوله هایتان اندازه گیری کنید حاوی حباب هوا یا ذرات خارجی است؟ آیا آن آب یونیزه شده است؟
پاسخ به این سوالات تفاوت زیادی در انواع دبی سنج‌هایی که برای سیستم شما ایده آل هستند ایجاد می‌کند. با این حال این روزها برای آب در اشکال مختلف، جریان سنج‌های مغناطیسی و اولتراسونیک به فناوری‌های محبوب تبدیل شده‌اند. پس بیایید مزایا و معایب آن‌ها را مرور کنیم و ببینیم که تفاوت فلومتر اولتراسونیک با مغناطیسی چیست. بدین منظور، ابتدا به طور کوتاه نگاهی به هر کدام از این تکنولوژی‌ها خواهیم انداخت.
دبی سنج الکترومغناطیسی چیست؟
فلومترهای الکترومغناطیسی فقط برای اندازه گیری جریان موادی که رسانا باشند کاربرد دارند (مایعاتی مانند آب). آن‌ها بر اساس قانون القاء فارادی کار می‌کنند.در واقع در این دستگاه، دبی سنج توسط سیم پیچ‌هایی که به دور لوله اصلی آن کشیده شده است یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند و از آن سمت، مایعی که از درون کنتور عبور می‌کند هم حاوی یون‌های مثبت و منفی است.
میدان مغناطیسی این یون‌های + و – را از هم جدا می‌کند و باعث ایجاد اختلاف ولتاژ در مایع می‌شود. هر چه مایع سریعتر جریان یابد، الکتریسیته (ولتاژ) بیشتری تولید می‌شود. سپس از طریق این اختلاف پتانسیل ایجاد شده، فلومتر مغناطیسی می‌تواند جریان عبوری از خود را با دقت بسیار بالایی اندازه گیری کند.از دبی سنج‌های الکترومغناطیسی معمولاً در تأسیسات برای اندازه گیری آب یا مایعات مبتنی بر آب (مواد شیمیایی) استفاده می‌شود. آب و فاضلاب‌های شهری و روستایی، پتروشیمی‌ها و سدها بیشترین خواهان این نوع فلومترها هستند، زیرا دقت بسیار بالایی در اندازه گیری سرعت‌های بسیار بالای مایعات عبوری به آن‌ها می‌دهد و هیچگونه مانع فیزیکی در برابر جریان سیال ایجاد نمی‌کند. این دبی سنج‌ها برای اندازه گیری دبی آب آشامیدنی، آب باران، آب‌های زیرزمینی، محلول‌های مبتنی بر آب، اسیدها، محلول‌های قلیایی و موارد دیگر مفید هستند، اما آب مقطر (زیرا رسانا نیست)، روغن‌های فسیلی (هیدروکربن‌ها) و گازها را اندازه گیری نمی‌کنند.
بزرگترین تفاوت فلومتر اولتراسونیک با مغناطیسی هم احتمالاً در این واقعیت نهفته است که فلومترهای الکترومغناطیسی فقط بر روی مایعات رسانا کار می‌کنند، در حالی که فلومترهای اولتراسونیک این محدودیت را ندارند.
با این حال فلومترهای الکترومغناطیسی مزایای بزرگی دارند، مثلا این دبی سنج‌ها جریانی که اندازه گیری می‌کنند را مسدود نمی‌کنند. این بدان معنی است که حتی مایعات با ویسکوزیته بالا را می‌توان با دبی سنج مغناطیسی اندازه گیری کرد. حتی جریان لجن، گل یا کود مایع که می‌توانند حاوی قطعات جامد باشند هم با برخی از این فلومترها اندازه گیری می‌شوند. علاوه بر این، این فلومترها قادر به تحمل دمای بالا و فشار بالا هستند.
مزایای فلومتر الکترومغناطیس :
- بدون وجود قطعات متحرک و ایجاد مانع در برابر جریان
- افت فشار تقریباً صفر (از آنجایی که ضریب اصطکاک برای مواد لاینر (خصوصا تفلون) عموما کمتر از مواد لوله‌کشی واقعی (عموما پلی اتیلن یا فولاد) است، بنابراین افت فشار کمتری نسبت به همان طول از مواد لوله‌کشی ایجاد می‌کنند)
- دقت تا +/-0.25٪ از خواندن
- محدوده جریان معمولاً 300:1 است
- قابل استفاده برای قطر لوله از یک‌دهم اینچ تا 120 اینچ
- تا زمانی که فلومتر بر اساس شرایط فرآیند انتخاب شده باشد، نسبتا تحت تأثیر ویسکوزیته، دما و فشار قرار نمی‌گیرد.
- می تواند به خوبی به تغییرات سریع جریان پاسخ دهد
- قابل استفاده برای مایعات با ذرات سنگین
- در طیف گسترده‌ای از پروتکل‌های ارتباطی موجود است
- امکان ثبت نام محلی، از راه دور یا ارتباط با یک سیستم مدیریت انرژی
- عمر مفید 75 سال
معایب فلومتر الکترومغناطیس :
- آب باید حاوی مقدار معینی Microsiemens (واحد اندازه گیری هدایت الکتریکی آب) باشد که به آن قدرت انتقال گرما و یا الکتریسیته را بدهد. برخی از ماگمترها می‌توانند با 2تا3 uS/cm کار کنند، در حالی که برخی دیگر به 10 uS/cm یا بیشتر نیاز دارند.
- دقت دستگاه ممکن است تحت تأثیر وجود هوا در لوله باشد، در واقع برای اندازه گیری صحیح، باید مطمئن شوید که لوله عاری از هر گونه حباب هوا است.
فلومتر اولتراسونیک چیست؟
فلومتر اولتراسونیک نوع دیگری از “فلومترهای بدون انسداد جریان” است که می‌تواند مایعات با ویسکوزیته محدود را اندازه گیری کند. روش و فلسفه‌ای که فلومتر آلتراسونیک با آن جریان را اندازه گیری می‌کند، با جریان سنج الکترومغناطیسی کاملا متفاوت است. فلومترهای اولتراسونیک با ارسال پالس‌های اولتراسونیک (صوت) کار می‌کنند. این دبی سنج‌ها شامل حداقل 2 گیرنده و فرستنده امواج صوتی می‌باشند. در واقع پالس صوتی فرستاده شده از طریق یک سنسور از درون جریان سیال عبور کرده و توسط سنسور دیگر دریافت می‌شود. سپس سرعت عبور جریان از درون لوله با محاسبه تفاوت زمان عبور پالس بین فرستنده و گیرنده تعیین می‌شود. و در مرحله آخر، با داشتن سطح مقطع دقیق لوله، می‌توان با استفاده از سرعت جریان، دبی لحظه‌ای آن را محاسبه کرد.
این دبی سنج‌ها می‌توانند مایعات تمیز (بدون جامد)، گازها و روغن‌های فسیلی (هیدروکربن) را به خوبی اندازه گیری کنند. اما فلومتر اولتراسونیک به سیالات دارای مواد جامد (که دارای بیش از 5 تا 10 درصد ماده معلق جامد هستند) یا وجود حباب حساس است.
با این حساب، همانطور که پیشتر گفتیم، بزرگترین تفاوت بین جریان سنج اولتراسونیک و الکترومغناطیسی این است که فلومتر اولتراسونیک برای کار کردن به مایع رسانا نیاز ندارد. این فلومترها همچنین گازها را اندازه گیری می‌کنند، اما در مواجهه با مایعاتی که حاوی جامدات یا حباب‌های زیادی هستند، عملکرد ضعیفی دارند. مترهای التراسونیک قادر به تحمل دماهای بالا و فشار بالا هستند و توانایی مقاومت در برابر سیالات تهاجمی (در مورد فلومترهای اولتراسونیک کلمپ آن) را دارند.
مزایای فلومتر آلتراسونیک :
- تا به حال، بهترین دلیل برای استفاده از فلومتر اولتراسونیک از هر نوعی، هزینه‌های کمتر مربوط به نصب آن بوده است. برای استفاده از این فلومترها، سیستم شما نیازی به خاموش شدن و لوله کشی شما نیازی به تغییر ندارد (برای مدل کلمپ آن).
- دستگاه مانع جریان نمی‌شود و سیال را آلوده نمی‌کند
- کمبود قطعات متحرک در این فلومترها به معنای نیاز به نگهداری کمتر آن‌ها است
- محدوده جریان معمولاً 100:1 است
- قابل استفاده برای سیالات خورنده
- افت فشار صفر (برای مدل کلمپ آن).
- با قطر لوله از نیم اینچ تا 200 اینچ کار می‌کند (برای مدل کلمپ آن، ممکن است به 2 یا 3 مجموعه مبدل مختلف بسته به اندازه لوله و پوشش مبدل‌ها نیاز داشته باشد)
- غیر حساس به تغییرات دما، ویسکوزیته، چگالی یا فشار (البته دمای کارکرد بر انتخاب سنسور تأثیر می‌گذارد.)
- موجود در طیف گسترده‌ای از پروتکل‌های ارتباطی (Transit Time)
- امکان ثبت نام محلی، از راه دور یا ارتباط با سیستم مدیریت انرژی (Transit Time)
معایب فلومتر آلتراسونیک :
- دقت دبی سنج‌های اولتراسونیک زمانی که نرخ جریان به زیر 2 فوت بر ثانیه می‌رسد، بسیار کمتر قابل اعتماد می‌شود.
- وجود هر گونه متغیر لوله کشی داخلی ناشناخته می‌تواند سیگنال جریان را جابجا کرده و در قرائت کنتور نادرستی ایجاد کند
- پوسته پوسته شدن، سوراخ شدن و رسوب گیری که می‌تواند در طول زمان در سیستم‌های لوله کشی قدیمی رخ دهد، می‌تواند مشکل ساز شود (برای مدل کلمپ آن).
- دقت ممکن است تحت تأثیر وجود هوا در لوله باشد
- دقت ممکن است تحت تأثیر توزیع اندازه ذرات و سرعت نسبی بین ذرات و آب باشد (داپلر).
جمع بندی
بزرگترین تفاوت بین فلومتر اولتراسونیک با الکترومغناطیسی در نحوه اندازه گیری جریان توسط آن‌ها (و در نتیجه آنچه می‌توانند اندازه گیری کنند) است. دبی سنج الکترومغناطیس بر این اساس کار می‌کند که آیا یک مایع رسانا است، و جریان بر اساس الکتریسیته اندازه گیری می‌شود. اولتراسونیک بر اساس پالس‌های صوتی کار می‌کند و زمان بین انتشار و دریافت پالس را اندازه گیری می‌کند. فلومترهای التراسونیک می‌توانند گازها، مایعات و بخارات را اندازه گیری کنند، در حالی که فلومترهای الکترومغناطیسی فقط روی مایعات رسانا کار می‌کنند. آخرین اما نه کم‌اهمیت‌ترین تفاوت بین فلومتر اولتراسونیک با مغناطیسی در قیمت آن‌ها است، زیرا که فلومترهای الکترومغناطیسی با بیشتر شدن سایز به شدت گران‌تر می‌شوند، اما قیمت فلومترهای آلتراسونیک به افزایش سایز چندان حساس نیست.