چالش های اندازه گیری جریان های بسیارکم

اندازه گیری جریان(فلو) پایین:

فلومترهای جریان پایین به گونه ای طراحی شده اند که نمایش و کنترل دقیقی از جریان هایی که برای فلومترهای معمولی مشکل ساز هستند را ارائه دهند. بسیاری از صنایع به اندازه گیری جریان های پایین وابسته هستند.از جمله فرایندهای بسته بندی ، جداسازی آب ، گردش رنگ ، اندازه گیری سوخت و تزریق مواد شیمیایی. به عنوان مثال ، در صنعت نفت و گاز ، یک سیستم تزریق شیمیایی از فلومتر جریان کم برای محاسبه مقدار صحیح مواد شیمیایی مانند مهار کننده ضد کف و متانول برای تزریق در چاه های نفت استفاده می کند. دوز شیمیایی مناسب باعث می شود سیستم چاه به طور موثر کار کند و با حداقل هزینه بهره وری را افزایش دهد. دوز بیش از حد مواد شیمیایی منجر به هزینه های بیش از حد می شود ، در حالی که کمبود دوز ممکن است به نگهداری زودرس و عملکرد نامناسب منجر شود. فلومترهای جریان کم برای اطمینان از دوز صحیح برای عملیات دقیق و مقرون به صرفه بسیار مهم هستند. انواع متفاوتی از این نوع فلومترها از انواع مکانیکی تا الکترونیکی در بازار موجود است.
فلومترهای مکانیکی که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند دارای قسمت متحرک مانند چرخ دنده ، توربین یا روتور هستند که برای اندازه گیری جریان حجمی یا سرعت هنگام عبور سیال طی یک بازه زمانی مشخص استفاده می شوند.
برای برنامه های کاربردی با مواد شیمیایی سوزاننده ، مایعات کثیف یا جایی که اندازه گیری جریان یک پارامتر حیاتی است ، فلومترهای الکترونیکی بدون قطعات متحرکی که ممکن است با گذشت زمان فرسوده شوند و عمر فلومتر را کوتاه کنند ، کار می کنند. فلومتر Coriolis نمونه ای از فلومتر الکترونیکی است که می تواند حجم و جریان جرمی را برای کاربردهای متفاوت اندازه گیری کند.

اندازه گیری جریان کم به دلیل کم بودن و افزایش جریان سیال ، منجر به چالش های مختلفی می شود. متخصصان باید از شرایط احتمالی که می توانند بر عملکرد و طول عمر فلومتر تأثیر بگذارند و نحوه رسیدگی به آنها آگاه باشند.
نویز: در بیشتر فلومترهای الکترونیکی ، جریان پایین تر معادل سیگنال های کوچکتر برای تعیین سرعت جریان است. قدرت سیگنال کم می تواند بر تکرار پذیری در اندازه گیری مداوم تأثیر بگذارد. از آنجا که نویز می تواند در سیگنال ها تداخل ایجاد کند ، استفاده کنندگان باید اطمینان حاصل کنند که خطوط منبع تغذیه به خوبی تنظیم شده اند. پوشش کابل مناسب همچنین از ورود تداخل الکترومغناطیسی و یا فرکانس رادیویی خارجی در مدار اندازه گیری جلوگیری می کند.
ارتعاش: علاوه بر سر و صدا ، ضربات و ارتعاشات ناشی از ماشین آلات می توانند بر تکرارپذیری در فلومترهای مکانیکی و الکتریکی تأثیر بگذارند و باعث کاهش عمر مفید فلومترها شوند. جریان های ضربان دار همچنین می توانند خوانش جریان را سخت کنند. در حالی که لرزش گیرها می توانند مشکل لرزش را برطرف کنند ، ضربه گیرها می توانند شوک هیدرولیکی را حذف کنند تا قابلیت اطمینان اندازه گیری جریان و عمر فلومتر را افزایش دهند.
وضوح: در کاربردهای جریان های کم ، چرخ دنده های مکانیکی فلومتر باید کوچک باشند تا وضوح خوبی را ارائه دهند. هرچه سرعت جریان قابل اندازه گیری کمتر باشد ، دنده نیز باید کوچکتر باشد. اندازه دنده بسیار بزرگ باعث لیز خوردن مایعات بین دنده ها می شود. در فلومترهای دنده مکانیکی ، لغزش مایع از کنار چرخ دنده ها می تواند عدم دقت در اندازه گیری ها را باعث شود، زیرا مایع لغزنده از دنده های گذشته و اندازه گیری نشده است. علاوه بر این ، اگر جریان کافی برای چرخش وجود نداشته باشد ، پره های توربین نخواهند چرخید. و انرژی مورد نیاز برای جریان سنجی توسط فلومترهای مکانیکی تامین نخواهد شد.
اگر محدوده اندازه گیری فلومترهای الکترونیکی بیش از حد بزرگ باشند ، جریان کم می تواند باعث ایجاد "نویز" در سیگنال جریان شود. انتخاب فلومتربا محدوده اندازه مناسب برای اطمینان از اندازه گیری دقیق جریان بسیار مهم است.
دقت : دقت یک فلومتر با تعداد دفعات اندازه گیری جریان در یک واحد زمانی متناسب است. (دقت 1 درصد نیاز به 100 اندازه گیری دارد). بنابراین ، فلومترهای جریان کم،باید قادر به پردازش تعداد مشخصی از سیگنال ها باشند تا جریان را به طوردقیق محاسبه کنند. به عنوان مثال ، اگر قرار است یک دقت اندازه گیری 0.05 درصد حاصل شود ، فلومتر باید حداقل 200 اندازه گیری را انجام دهد.
انسداد: انسداد ناشی از مواد جامد و دوغاب می تواند باعث سایش شده و از دقت فلومتر بکاهد. خرابی مکرر ناشی از گرفتگی و نگهداری زیاد نیز به هزینه ها می افزاید و باعث اندازه گیری نادرست جریان می شود. فیلترها می توانند از ورود مواد جامد ، گرفتگی و آسیب رساندن به قطعات داخلی جلوگیری کنند.
نشت: در شرایطی که جریان بسیار کم است، جرم یک قطعه متحرک و اصطکاک ذاتی عناصر چرخاننده آن می تواند بر عملکرد آن تأثیر منفی بگذارد و باعث شوند مایعات بیشتری به جای چرخاندن آنها از کنار چرخ دنده ها نشت کند. این پدیده می تواند زمانی اتفاق بیفتد که فلومتر از شرایط جریان صفر شروع شود. برای جلوگیری از لغزش در سرعت جریان پایین ، ممکن است کاربران مجبور باشند سرعت جریان را در هنگام راه اندازی افزایش دهند ، سپس سرعت را به مقدار موردنظر کاهش دهند.
هوا: باید اطمینان حاصل شود که هنگام نصب فلومترهای مکانیکی برای اندازه گیری جریان کم ، کل هوا به خوبی خالی شده باشد. حتی یک حباب کوچک هوا می تواند از چرخش چرخ دنده های کوچک جلوگیری کند. اطمینان حاصل کنید که جریان اولیه راه اندازی به اندازه کافی زیاد است تا تمام هوا را تخلیه کند.
عامل K :در صورت تغییر مشخصات جریان خط لوله از آشفتگی یا گردابی (سرعت زیاد) به یک رژیم جریان آرام (Laminar) ، فناوری های اندازه گیری جریان ممکن است تغییری در عامل K را تجربه کنند که منجر به وضوح پایین شود. اگر عدد رینولدز بین 2100 (چند لایه) تا 4000 (جریان آشفته) خواهد بود ، همیشه با سازنده فلومتر مشورت کنید.
ترکیبات مایع : خواص روانکاری و مواد جامد بر سرعت جریان مایعات در یک فلومتر تأثیر می گذارد. درک ترکیب مایع هنگام انتخاب فلومتر مناسب برای کار مهم است. در حالی که برخی از فلومترهای دنده ای ممکن است در هنگام اندازه گیری روغن های روانکاری برای مدت 40 سال یا بیشتر با کالیبراسیون کار کنند ، ممکن است فلومتر مشابه با رنگ فلزی چند روز یا چند ساعت بیشتر عمر نکند. برای جریان سنجی این سیالات ، یک فلومتر الکترونیکی بدون قطعات متحرک انتخاب بهتری است.
فشار: یک پمپ باید فشار کافی را برای انتقال مایعات از طریق یک خط لوله با سرعت لازم فراهم کند که عملکرد فلومتر را ممکن سازد. علاوه بر پمپاز سیال ، انتخاب بین یک پیستون ، دنده و پمپ پره می تواند به ویژگی های محیطی ، تحمل گرد وخاک ، سر و صدا ، اندازه ، وزن و محدوده فشار بستگی داشته باشد. در حالی که پمپ های پیستونی بالاترین توانایی فشار را دارند ، پمپ های دنده ای سبک ترین و انواع پره ای ساکت ترین هستند.

تکنولوژی های جریان سنجی جریانهای کم:
جابجایی مثبت: اگرچه این نوع از فلومترها دقت قابل قبولی در جریان سنجی فلوهای پایین دارند، ولی دقت آنها به مقدار زیادی به ابعاد قطعات آنها و حساسیت مکانیکی وابسته است.حداقل محدوده قابل اندازه گیری این نوع فلومتر 20میلی لیتر بر دقیقه است.

حرارتی:حساسیت بالای سنسور،و انعطاف در نصب متقارن سنسور می تواند این قابلیت را ایجاد کند که فلومترهای حرارتی بتوانند جریان های بسیار پایین را تا نانولیتر بر دقیقه اندازه گیری کنند.با این وجود، قیمت بالا و شرایط خاص مورد نیاز، استفاده از این تکنولوژی را برای جریان سنجی فلوهای پایین محدود می کند.

کوریولیس:رنج پذیری بالا و محدوده اندازه گیری 2میکرولیتر بر دقیقه،این نوع از فلومترها را به عنوان یک انتخاب مناسب جهت جریان سنجی فلوهای پایین مطرح می کند.همانند فلومترهای حرارتی، فلومترهای کوریولیس نیز قیمت بسیار بالایی دارند.

الکترومغناطیس: این نوع از فلومترها دقت بسیار بالایی ارائه می دهند.(0.2%).قیمت مناسب تری به نسبت فلومترهای حرارتی و کوریولیس دارند و به علت نداشتن قطعات متحرک،عمر بالایی نسبت به فلومترهای مکانیکی دارند و نگهداری آنها نیز آسان است.

فلومتر MECON Mag Flux F5 طراحی شده برای جریان سنجی فلوهای بسیار پایین