فلومتر توربینی چیست؟

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: فلومتر توربینی (Turbine Flow Meter) از نظر کارکرد با آن و نگهداری ساده هستند و در سراسر جهان به عنوان روشی قابل اعتماد و مقرون به صرفه جهت دستیابی به اندازه‌گیری دقیق جریان مورد استفاده قرار می‌گیرند. این فلومتر توسط رینهارد ولتمن (Reinhard Woltman) اختراع شده است و برای انواع مایعات و گاز مناسب می‌باشند. فلومتر‌های مختلفی برای کاربرد‌های متنوع ساختنه شده‌اند که هرکدام از یک مکانیزم بهره می‌برند. زمانی که جریان سیال عبور می‌کند به پره‌های توربین برخورد کرده و روتور را به چرخش درآورده، که با اندازه‌گیری نرخ چرخش آن می‌توان دبی حجمی جریان را محاسبه نمود.

فلومتر توربینی چگونه کار می‌کند؟

• نحوه‌ی عملکرد فلومتر توربینی

فلومتر توربینی برای اندازه‌گیری جریان کل حجمی و یا نرخ جریان مورد استفاده قرار می‌گیرد و اصول کار نسبتاً ساده‌ای دارد. هنگامی که سیال از میان توربین جریان می‌یابد، به پره‌های توربین برخورد می‌کند که می‌توانند آزادانه حول محوری در امتداد خط مرکزی محفظه توربین بچرخند. سرعت زاویه‌ای (چرخشی) روتور توربین منجر به تولید سیگنال الکتریکی می‌شود و به طور مستقیم با سرعت سیال جریان یافته از داخل توربین متناسب است. نتیجه نهایی توسط ناظر (های) الکتریکی نصب شده روی بدنه فلومتر گرفته می‌شود. سنسور فلومتر توربینی خارج از سیال عبوری قرار گرفته و از تاثیرات سیال روی سنسور در امان است. با افزایش سرعت جریان سیال عبوری روتور پره‌ای با سرعت بیشتری به حرکت در می‌آید و پالس‌های بیشتری تولید می‌گردد؛ و این سیگنال‌ها برای محاسبه دبی عبوری توسط ترانسمیتر پردازش می‌گردد. ترانسمیتر و سیستم حسگر قابلیت کارکرد در جهت جریان و معکوس آن را دارند.

جزئیات فلومتر را در شکل زیر مشاهده می‌کنید:

• جریان کل فلومتر توربینی

فرکانس خروجی ناظر با سرعت جریان متناسب است. مزیت عمده جریان سنج توربین این است که هر پالس الکتریکی نیز متناسب با حجم کمی از جریان است. این خروجی افزایشی به صورت دیجیتالی است و به این ترتیب، بدون توجه به حجم اندازه گیری شده، می‌تواند با حداکثر خطای یک پالس جمع شود. روتور لبه دار وضوح پالس را بهبود می‌بخشد، به ویژه در اندازه‌های بزرگتر.

• دستیابی به قابلیت تکرار در فلومتر توربینی

مجموعه آویز تیغه در زمان گسترش اندازه جریان توربین، روتور توربین را در راستای جریان سیال نگه می‌دارد. زاویه تیفه(پره)های توربین نسبت به جریان گاورنر، سرعت زاویه‌ای و فرکانس خروجی اندازه گیری می‌شود. برخورد جریان به تیغه باعث می‌شود روتور با سرعت زاویه‌ای متناسب با سرعت جریان بچرخد. این طراحی خطی بودن و تکرارپذیری را تضمین می‌کند و توربین را به وسیله‌ای ایده‌آل برای اندازه گیری جریان محاسباتی تبدیل می‌کند.

• کاربرد فلومتر توربینی

فلومتر‌های توربینی برای اندازه‌گیری جریان سیالاتی تمیز و عاری از ذرات درشت کاربرد دارند، چراکه در صورت استفاده از این فلومتر‌ها برای سیالات آلوده و یا دارای ذرات درشت، پره‌های توربین دچار استهلاک و سایش شده و در نتیجه آسیب خواهند دید. در واقع فلومتر‌های توربینی برای سیالاتی استفاده می‌شوند که دارای ذرات ریز باشند. البته ذرات ریز هم موجب سایش پره‌ها می‌شوند، اما می‌توان برای محافظت در برابر این امر با تعبیه استرینر (فیلتر) پیش از سیستم فلومتر مانع از ورود ذرات ریز به درون فلومتر شد.
در اندازه گیری جریان سیالات، جنس و مواد قسمت‌های مختلف فلومتر از جمله بدنه، روتور، بلبرینگ، اتصالات و ... باید به گونه‌ای انتخاب شود که در برابر خورندگی سیال مقاوم باشند.

توجه: فلومتر‌های توربینی در نیروگاه‌ها و صنایع شیمیایی، غذایی و دارویی، آب و فاضلاب، فلزات و معادن، کاغذ سازی، نفت و گاز و همچنین برای سیال بخار کاربرد ندارند.

• دستورالعمل‌های نصب

باید دقت داشت که سایز فلومتر با سایز خط لوله در یک رنج باشد و فلومتر در جهت عبور سیال نصب شود. محل نصب فلومتر ۱۰ برابر قطر لوله قبل از قرار گیری فلومتر و ۵ برابر قطر لوله بعد از قرار گیری فلومتر است و همچنین نباید مانعی در مسیر وجود داشته باشد. همچنین شیر‌ها و ولو‌ها بایستی در قسمت پایین فلومتر نصب شوند.

• مزایای استفاده از فلومتر‌های توربینی

مزایای فلومتر‌های توربینی در زیر آورده شده است:

فناوری ساده
مناسب برای گاز‌ها و مایعات
عملکرد خوب
پوشش عملیاتی نسبتاً گسترده
کم هزینه
نصب و راه‌اندازی آسان

• معایب استفاده از فلومتر‌های توربینی
  

معایب فلومتر توربینی به شرح زیر است:

نیاز به مایعات تمیز
نصب باید با دقت انجام شود تا از خطا جلوگیری شود
مشکلات ناشی از کاویتاسیون
دقت تحت تأثیر تخریب بلبرینگ قرار می‌گیرد
خطا‌های ناشی از تغییرات ویسکوزیته
نیاز به بررسی کالیبراسیون مکرر