فلومتر اثر داپلر بر اساس پدیده فیزیکیِ تغییر فرکانس امواج فراصوت بازتابیده از ذرات معلق در سیال عمل میکند. در این روش، یک فرستنده، موج اولتراسونیک با فرکانس مشخص (ft) را به درون سیال ارسال میکند. این موج پس از برخورد با ذرات در حال حرکت در سیال (مانند ذرات جامد یا حبابها) منعکس میشود. به دلیل اثر داپلر، فرکانس موج بازتابیده (fr) نسبت به فرکانس موج ارسالی تغییر میکند که این تغییر فرکانس مستقیماً با سرعت حرکت ذرات مرتبط است. یک گیرنده، موج بازتابیده را دریافت کرده و با اندازهگیری این تغییر فرکانس، سرعت سیال را محاسبه میکند. با دانستن سرعت سیال و سطح مقطع لوله، دبی جریان به دست میآید.
Q=A⋅v= A c Δf/2ft⋅cosθ
فلومتر اثر داپلر تنها در سیالاتی قادر به اندازهگیری دقیق است که حاوی ذرات معلق یا حباب کافی برای بازتاب امواج فراصوت باشند. در صورت عدم وجود ذرات معلق یا غلظت ناکافی آنها، امواج اولتراسونیک بازتاب مؤثری نداشته و دستگاه قادر به تشخیص سرعت جریان نخواهد بود. دقت اندازهگیری این فلومتر مستقیماً به میزان و اندازه ذرات موجود در سیال وابسته است.
مزایای فلومتر آلتراسونیک
- عدم ایجاد افت فشار
- قابلیت اندازهگیری طیف گستردهای از سیالات
- نصب و نگهداری آسان
- دقت بالا در اندازهگیری
- همخوانی با لولههای با قطر مختلف
- قابلیت اندازهگیری دبی دوطرفه
- عدم نیاز به کالیبراسیون مکرر
- انعطافپذیری در نصب
معایب فلومتر آلتراسونیک:
-
وابستگی شدید به خواص فیزیکی سیال
-
عدم کارایی در سیالات بسیار تمیز یا بدون ذرات (برای مدل داپلر)
-
حساسیت بالا به شرایط نصب و کالیبراسیون
-
هزینه اولیه نسبتاً بالا
فلومتر مغناطیسی
فلومتر مغناطیسی بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی فارادی عمل میکند. در این دستگاه، با اعمال جریان الکتریکی به سیمپیچهای خارجی، یک میدان مغناطیسی عمود بر جهت جریان سیال ایجاد میشود. هنگامی که سیال رسانا (مانند آب، اسیدها یا دوغاب) از این میدان عبور میکند، مطابق قانون فارادی، یک ولتاژ القایی متناسب با سرعت سیال در الکترودهای نصبشده روی دیواره لوله ایجاد میشود. این ولتاژ که مستقیماً با سرعت متوسط سیال مرتبط است، توسط یک مبدل اندازهگیری و به سیگنال استاندارد دبی تبدیل میشود. از آنجا که این روش تنها به هدایت الکتریکی سیال وابسته است، برای سیالات غیررسانا (مانند هیدروکربنهای خالص یا گازها) کاربرد ندارد.
مزایای فلومتر مغناطیسی:
- قابلیت اندازهگیری سیالات رسانای مختلف
-
دقت بالا و تکرارپذیری عالی
-
قابلیت اندازهگیری جریان های دوطرفه
-
نیاز به نگهداری کم
-
محدودۀ اندازهگیری وسیع
-
عدم تأثیرپذیری از تغییرات دما و فشار
-
پاسخ سریع به تغییرات جریان
معایب فلومتر مغناطیسی:
- عدم توانایی اندازهگیری سیالات غیررسانا
- حساسیت به پر شدن کامل لوله
- هزینه اولیه نسبتاً بالا
- مصرف انرژی برق
- حساسیت به لرزش و نویز الکترومغناطیسی
- محدودیت در دما و فشار کاری
- نیاز به کالیبراسیون دورهای
نتیجه گیری
برای انتخاب بین فلومتر مغناطیسی و آلتراسونیک، ابتدا هدایت الکتریکی سیال خود را بررسی می کنیم. اگر سیال رسانای الکتریکی است (مانند آب، اسید یا دوغاب)، فلومتر مغناطیسی گزینه ایدهآلی است زیرا مستقل از ذرات معلق و چگالی سیال عمل میکند. اما اگر سیال غیررسانا است (مانند نفت خالص یا گاز)، فلومتر آلتراسونیک انتخاب بهتری خواهد بود. علاوه بر این ملاحظات نصب را در نظرمی گیریم، اگر امکان قطع خط لوله وجود ندارد، مدل آلتراسونیک انعطاف پذیری بیشتری دارد. در نهایت، با مقایسه هزینه خرید و نگهداری و نیز توجه به دقت مورد نیاز، دما و فشار کاری، تصمیم نهایی را بر اساس بهترین انطباق با شرایط فرآیندی خود می گیریم.
