جریان سنج سطح متغیر یا دبی سنج سطح متغیر

جریان سنج سطح متغیر یا دبی سنج سطح متغیر

جریان سنج های سطح متغیر معمولا از یک تیوب شیشهای، که به صورت عمودی در مسیر سیال نصب می شود، ساخته می شوند. قسمت داخلی تیوب بصورت مخروطی ساخته می شود. و یک شناور درون آن قرار داده می شود. هنگامیکه جریان عبوری سیال صفر است، این شناور در قسمت پایینی محفظه قرار می گیرد، و هنگامیکه جریان عبوری سیال صفر است، این شناور در قسمت پایینی محفظه قرار می گیرد، مسیر عبور سیال را مسدود می نماید و جریان صفر را نشان می دهد. در صورتی که جریان سیال برقرار شود، نیروی سیال با غلبه بر نیروی وزن جسم شناور، آنرا جابجا کرده و مسیر عبور سیال را باز می کند. موقعیت شناور در این حالت میزان جریان عبوری را نمایش می دهد. هرچه میزان جریان سیال بیشتر باشد، شناور به قسمت بالای محفظه نزدیکتر می شود و مسیر بیشتری را برای عبور سیال فراهم می نماید. جریان سنج های سطح متغیر در حقیقت یک نمایشگر محلی جریان می باشند، و در مدارک و نقشه های ابزار دقیق بصورت FI نمایش داده می شوند.

موقعیت شناور به صورت خطی با جریان عبوری متناسب است و این جریان سنج ها معمولا برای یک سیال خاص با چگالی و چسبندگی معین کالیبره و درجه بندی می شوند. و باید در شرایط طراحی شده مورداستفاده قرار گیرند. هنگامیکه جریان سیال افزایش می یابد، شناور برای حفظ تعادل خود به سمت بالا حرکت می کند که مجرای عبور سیال بزرگتر شده و در نقطه ای که نیروی ناشی از حرکت سیال با نیروی وزن آن برابر شود متوقف می گردد. عملکرد این جریان سنج ها عکس جریان سنج های با صفحه اوریفیس است، در اوریفیس یک سوراخ ثابت برای عبور سیال وجود دارد که فشار سیال در دو سر آن تغییر می کند، ولی این جریان سنج ها یک سوراخ متغیر جهت عبور سیال دارند و اختلاف فشار ثابتی که دو سر آنها ایجاد می شود. این اختلاف فشار با وزن شناور و چگالی سیال متناسب است. با توجه به اینکه وزن شناور براساس چگالی سیال تعیین می شود، چگالی سیال در زمان اندازه گیری جریان باید ثابت باشد و تغییر در چگالی سیال موجب به هم خوردن کالیبراسیون جریان سنج می شود. تاثیر تغییر چگالی در جریان سنج های کوچک بیشتر می باشد. البته این جریان سنج ها بیشتر جهت اندازه گیری جریان مایعات که تغییرات چگالی در آن ها کمتر است، به کار گرفته می شوند. تغییر دما و فشار در گازها زیاد است و این مساله منجر به تغییر چگالی گاز می شود، علاوه بر این گاز موردنظر باید توانایی جابجا کردن شناور را نیز داشته باشد. از این جریان سنج ها نمی توان در اندازه گیری جریان سیالات ساینده و با چسبندگی بالا، و سیالات کثیف و مات، استفاده کرد. این جریان ها افت فشار کمی در مسیر سیال، ایجاد می کنند و در ابعاد کوچک به تغییرات عدد رینولدز حساس می باشند.

شناور درون محفظه، مطابق با شرایط سیال از مواد با جنس های مختلفی ساخته می شود تا در مقابل خوردگی و سایش مقاوم باشد. شناورها به اشکال متفاوتی ساخته می شوند که هر شناور وقتی درون محفظه جریان سنج قرار می گیرد توانایی عبور جریان شخصی را دارد، این امکان وجود دارد، که جهت افزایش یا کاهش ظرفیت جریان عبوری، شناور را تعویض نماییم. شناورهای با اشکال مختلف را نشان می دهد. شناورهای نوک تیز نسبت به تغییرات چگالی سیال حساسیت کمتری دارند.
محفظه جریان سنج، معمولا از شیشه یا تیوب های شفاف ساخته می شود هرچه قطر تیوب افزایش یابد میزان فشار قابل تحمل آن کاهش می یابد، تیوب های شیشه ای و پلاستیکی برای سیالاتی که خطرات شیمیایی و زیست محیطی ندارند، استفاده می شوند. از شیشه های سیلیکاتی برای ساخت تیوب ها در شرایط خاص استفاده می شود و در شرایطی که احتمال شکسته شدن این شیشه وجود داشته باشد، یک پوشش حفاظتی جهت تقویت شیشه به دور آن کشیده می شود. این جریان سنج ها باید با 5/1 برابر فشار کاری آزمایش شوند.

با توجه به اینکه احتمال شکستن تیوبهای شیشه ای و پلاستیکی و نشت سیال به محیط زیاد است، چنانچه سیال سمی و یا قابل انفجار باشد جهت جلوگیری از نشت مواد به محیط، در ساخت تیوب از محفظه فلزی استفاده می شود. در این حالت حرکت شناور قابل رویت نیست، و برای آشکارسازی موقعیت آن باید از روش های دیگری استفاده کرد. برای مثال با قرار دادن یک آهنربا درون شناور، می توان حرکت آن درون محفظه را بوسیله عقربه ای مغناطیسی که با آهنربای نصب شده درون شناور حرکت می کند بر روی صفحه مدرج نمایش داد . جریان سنج های سطح متغیر ساده ترین و ارزان ترین نوع جریان سنج ها می باشند و نرخ جریان عبوری پایینی دارند. مزیت آن ها این است که بدون نیاز به تغذیه الکتریکی جریان سیال را اندازه گیری و به صورت محلی نمایش می دهند. جریان سنج های سطح متغیر انتخاب خوبی برای جریان های پایین است. معمولا هنگام نصب این جریان سنج برای اندازه گیری جریان مایعات نیازی به طول مستقیم لوله نیست ولی تا حد ممکن باید از ایجاد اغتشاش زیاد در ورودی جریان جریان سنج جلوگیری شود. اساس کار جریان سنج های سطح متغیر برمبنای معلق بودن عمودی شناور درون تیوب می باشد، و هرگز نباید جریان سنج بصورت افقی یا مایل در خط نصب شود، و در حالت عمودی نیز باید با سطح افق کاملا تراز باشد. باید از انتقال ارتعاشات موجود در خط لوله، به جریان سنج جلوگیری شود. و از سمت لوله ها هیچ فشار و تنشی به آن وارد نشود قطر اسمی وروردی و خروجی جریان سنج باید متناسب با قطر اسمی خط لوله ای باشد که به آن متصل می شود، و به نحوی نصب شود که امکان تخلیه و هواگیری آن در زمان بهره برداری وجود داشته باشد.