فلومتر ها برای اندازه‌گیری دقیق جریان در سیستم‌های تصفیه آب حیاتی هستند. به طور کلی، دو فناوری بسیار دقیق برای اندازه‌گیری جریان، فلومترهای ایستا (static meters) مانند فلومتر التراسونیک و مغناطیسی هستند. درک مزایا و معایب هر کدام قبل از تصمیم گیری برای خرید، ضروری است.

اپراتورها به دقت خوانش فلومتر ها، به ویژه برای اندازه‌گیری دقیق مواد شیمیایی و سایر فرآیندهای با جریان کم، وابسته هستند. دقت اندازه‌گیری به عوامل مختلفی از نوع و کیفیت مایع اندازه‌گیری شده تا خود فلومتر ها بستگی دارد. به طور کلی، دو فناوری بسیار دقیق برای فلومتر ها، جریان‌سنج‌های ایستا (یعنی بدون قطعات متحرک) هستند که شامل فلومتر های التراسونیک و فلومتر های مغناطیسی می‌شوند. هر دو نوع فلومتر مزایای خاص خود را دارند، اما انتخاب مناسب به کاربرد مورد نظر بستگی دارد. بنابراین درک نقاط ضعف و قوت هر فناوری قبل از خرید اهمیت دارد.

 

عوامل مقایسه فلومتر مغناطیسی و التراسونیک

تاثیر حباب‌های هوا 

همانطور که گفته شد، حباب‌های هوا بسته به نوع تکنولوژی فلومتر می‌توانند به اندازه‌گیری کمک یا آن را مختل کنند. به عنوان مثال، فلومتر های مغناطیسی  حباب‌های هوا را به عنوان جریان می‌خوانند و در صورتی که مقدار هوای موجود در سیال زیاد باشد، ممکن است جریان را بالاتر از حد واقعی نشان دهند. در حالی که فلومتر های التراسونیک داپلر (Doppler) برای قرائت خود به حباب‌های هوا وابسته هستند، بنابراین نبود این حباب‌ها می‌تواند باعث ایجاد عدم دقت شود.

برای فلومترهای اولتراسونیک ترانزیت تایم (transit-time)، حباب‌های هوا می‌توانند مشکل‌ساز باشند، اما راه‌حل‌هایی مانند استفاده از صافی برای کاهش حباب‌ها و نصب عمودی فلومتر به جای افقی وجود دارد. این راه‌حل برای موادی مانند هیپوکلریت سدیم که می‌تواند گاز خارج کند و مشکلاتی مشابه حباب‌های هوا در دقت فلومتر ایجاد کند نیز کاربرد دارد.

تاثیر دما

 هر دو نوع فلومتر تحت تاثیر دمای سیال قرار می‌گیرند. هدایت الکتریکی یک سیال با دما تغییر می‌کند که می‌تواند باعث ایجاد عدم دقت در فلومتر های مغناطیسی ، به ویژه در نرخ‌های جریان کم، شود. به طور مشابه، سیگنال‌های اولتراسونیک در سیال گرم‌تر نسبت به سیال سردتر سریع‌تر حرکت می‌کنند. خوشبختانه، برخی از فلومتر ها دارای حسگرهای دما و الگوریتم‌های داخلی هستند که به آن‌ها امکان جبران تغییرات دما را می‌دهد.

حداقل محدوده جریان

کمترین نرخ جریان قابل تشخیص بستگی کمتری به تکنولوژی و بیشتر به سازنده و کاربرد مورد نظر دارد. به عنوان مثال، فلومتر های مواد شیمیایی تزریق‌شده نیاز به محدوده جریان بسیار پایینی دارند. برخی از آن‌ها، مانند محصولاتی که توسط شرکت Blue-White Industries ارائه می‌شود (شکل 1)، می‌توانند جریان‌هایی به میزان کم تا 10 میلی‌لیتر در دقیقه را تشخیص دهند. این امر برای تصفیه آب شهری و صنعتی ایده‌آل است، زمانی که اپراتورها نیاز به حداکثر دقت برای جلوگیری از مصرف بیش از حد مواد افزودنی خاص دارند.

نوع سیال

همانطور که قبلا به طور خلاصه‌ای گفته شد، نوع مایع و خواص آن هنگام انتخاب جریان‌سنج اهمیت دارد. به عنوان مثال، فلومتر های مغناطیسی برای هیدروکربن‌ها، آب مقطر و محلول‌های غیر رسانا عملکرد خوبی نخواهند داشت، زیرا این مایعات بار الکتریکی کمی یا اصلاً ندارند.فلومتر های اولتراسونیک نیز با مایعاتی که امواج صوتی را تضعیف می‌کنند، مانند برخی پلیمرها و دوغاب‌های متراکم، کار نمی‌کنند.

هزینه

به طور کلی، فلومتر مغناطیسی نسبت به فلومتر های اولتراسونیک گران‌تر هستند، اگرچه قیمت دقیق بسته به سازنده، اندازه لوله، کاربرد و عوامل دیگر می‌تواند متغیر باشد.

ویژگی‌ها و نوآوری‌های منحصر به فرد

مشابه محدوده جریان، ویژگی‌های خاص نیز بسته به محصول و سازنده متفاوت خواهد بود. ویژگی‌هایی مانند صافی ذکر شده در بالا برای کاهش حباب‌ها و الگوریتم‌های جبران دما تنها در برخی مدل‌ها، مانند مدل‌های ارائه شده توسط Blue-White Industries، در دسترس هستند. متخصصان تصفیه آب باید قبل از تصمیم‌گیری، از فروشندگان در مورد نوآوری‌هایی که ممکن است برای کاربرد مورد نظر آن‌ها مفید باشد، سوال کنند.

 

 

عوامل موثر بر نصب

فلومتر های التراسونیک و مغناطیسی را می‌توان بر روی طیف گسترده‌ای از مواد و اندازه‌های لوله، از ½ اینچ تا بیش از 100 اینچ قطر، نصب کرد.

برای فضاهای محدود یا پروژه‌های نوسازی، فلومتر های مغناطیسی به لوله مستقیم کمتری برای جلوگیری از عدم دقت ناشی از اختلالگرهای جریان نیاز دارند. یک فلومتر مغناطیسی با قطر کامل (full-bore) تنها به یک طول قطر در بالادست و دو طول قطر در پایین‌دست نیاز دارد، در حالی که فلومتر های التراسونیک معمولاً به 10 طول در بالادست و پنج طول در پایین‌دست نیاز دارند.

فلومتر های مغناطیسی قابل جایگذاری (Insertion-type) این امکان را فراهم می‌کنند که فلومتر را بدون نیاز به خاموش کردن فرآیند، با استفاده از روش هات‌تِپ (hot-tap) نصب کنید (هات‌تِپ روشی است که در آن بدون نیاز به قطع جریان، انشعابی بر روی لوله اصلی ایجاد می‌شود).

ملاحظه‌ مهم در نصب فلومتر مغناطیسی اطمینان از یک محیط الکتریکی ساکت با اتصال زمین مناسب و کابل‌های محافظ است.

جریان‌سنج‌های التراسونیک ترانزیت تایم (Transit-time) می‌توانند به صورت کلمپی (clamp-on) روی لوله نصب شوند یا با روش هات‌تِپ به آن متصل گردند. روکش‌های خارجی لوله باید برداشته شود و ماده‌ای بین لوله و حسگر قرار گیرد. برای دستیابی به دقت مطلوب، اطلاع از ضخامت و جنس دقیق لوله ضروری است.

دقت فلومتر های مغناطیسی و اولتراسونیک

عملکرد دقت هر دو فلومتر مغناطیسی و التراسونیک عالی است. اما در هنگام اندازه‌گیری گازها، فلومتر های التراسونیک نیاز به جبران دما و فشار دارند.

دقت اندازه‌گیری به شدت به نحوه ساخت فلومتر بستگی دارد. بنابراین، یافتن تعادل بین دقت مورد نیاز و هزینه‌ها اهمیت دارد. به عنوان مثال، فلومتر های التراسونیک می‌توانند تا 32 کانال داشته باشند که منجر به عدم قطعیت‌هایی در حدود ± 0.021% می‌شود، اما این ویژگی با افزایش قیمت همراه است. با این حال، فلومتر های اولتراسونیک می‌توانند مطابق با مقررات MID باشند و قادر به اندازه‌گیری‌های انتقال تحویل (custody transfer) هستند.

 

 

محدودیت‌های هر دو فلومتر 

بزرگترین محدودیت برای فلومتر های مغناطیسی این است که محیط اندازه‌گیری شده باید رسانای الکتریکی باشد. هنگامی که هدایت الکتریکی ضعیف باشد، نسبت سیگنال به نویز به شدت کاهش می‌یابد.

فلومتر های اولتراسونیک ممکن است در اندازه‌گیری سیالات حاوی ذرات معلق، ذرات جامد یا حباب‌هایی که مسیر سیگنال صوت را قطع می‌کنند، مشکل داشته باشند. از آنجایی که سنسورها در دیواره لوله نصب می‌شوند، حفره‌هایی ایجاد می‌کنند که می‌توانند محل تجمع آلودگی شوند. یا در صورت اندازه‌گیری گاز، ممکن است حفره‌های سنسور با میعانات پر شوند. غلبه بر این مشکلات اغلب امکان‌پذیر است، اما در طراحی سیستم باید به آن‌ها توجه شود.

فلومتر های مغناطیسی به پوشش عایق داخل لوله نیاز دارند. هنگام اندازه‌گیری مواد خورنده یا ساینده، باید به این موضوع توجه شود. امروزه پوشش‌های بسیار سختی از سرامیک‌های کامپوزیت در دسترس هستند که آن‌ها را برای تقریباً هر محیط مایعی مناسب می‌سازد.

 

قابلیت	فلومتر مغناطیسی	فلومتر التراسونیک
مایعات غیر رسانا	خیر	بله
مایعات حاوی بیش از 10 درصد ذرات جامد یا حباب	خیر	بله
فشار بالا	بله	بله
دماهای بالا یا پایین	بله	بله
این نوع سیالات	مایعات	گازها، مایعات، بخار

 

منایع

https://www.blue-white.com/article/ultrasonic-vs-magnetic-meters-which-works-best-for-low-flow-applications/

https://teesing.com/en/library/flow-measurement/ultrasonic-vs-electromagnetic-flowmeters