ایشاپ صنعت

دبي سنج صفحه اوريفيس معمولاً در سرويس هاي مايع، گاز و بخار تميز استفاده مي شود. براي همه اندازه‌هاي لوله موجود است و اگر افت فشار مورد نياز آزاد باشد، براي اندازه‌گيري جريان در لوله‌هاي بزرگتر (قطر بيش از ۶ اينچ) بسيار مقرون به صرفه است. صفحه اوريفيس همچنين توسط بسياري از سازمان هاي استاندارد براي انتقال مايعات و گازها تاييد شده است.

محاسبه صفحه روزنه‌اي كه امروزه استفاده مي‌شود هنوز با يكديگر متفاوت است، اگرچه سازمان‌هاي استاندارد مختلف در تلاش هستند تا يك معادله جريان روزنه‌اي واحد و پذيرفته‌شده جهاني را اتخاذ كنند. برنامه‌هاي اندازه‌گيري صفحه اوريفيس معمولاً به كاربر اين امكان را مي‌دهند كه معادله جريان مورد نظر را از بين چندين مورد انتخاب كند.

صفحه اورفيس متر مي تواند از هر ماده اي ساخته شود، اگرچه فولاد ضد زنگ رايج ترين است. ضخامت صفحه استفاده شده (1/8-1/2 اينچ) تابعي از اندازه خط، دماي فرآيند، فشار و فشار ديفرانسيل است. دبي سنج روزنه اي سنتي يك صفحه دايره اي نازك (با زبانه اي براي جابجايي و داده ها) است كه در خط لوله بين دو فلنج يك اتصال دهانه قرار مي گيرد. اين روش نصب مقرون به صرفه است، اما هر زمان كه صفحه براي تعمير و نگهداري يا بازرسي برداشته شود، بايد فرآيند خاموش شود. در مقابل، يك اتصالات روزنه اي اجازه مي دهد تا دهانه از فرآيند بدون كاهش فشار خط و قطع جريان خارج شود. در اين گونه اتصالات، از صفحه روزنه جهاني، يك صفحه دايره اي بدون زبانه، استفاده مي شود.

فلومتر صفحه اوريفيس متحدالمركز داراي يك سوراخ متحدالمركز تيز (لبه مربع) است كه يك تماس خط تقريبا خالص بين صفحه و سيال را با كشش اصطكاك ناچيز در مرز فراهم مي كند. نسبت بتا (يا قطر) صفحات روزنه متحدالمركز از 0.25 تا 0.75 متغير است. حداكثر سرعت و حداقل فشار استاتيكي در حدود 0.35 تا 0.85 قطر لوله در پايين دست صفحه روزنه رخ مي دهد. به آن نقطه وريد منقبض مي گويند. اندازه گيري فشار ديفرانسيل در محلي نزديك به صفحه روزنه، اثر زبري لوله را به حداقل مي رساند، زيرا اصطكاك بر سيال و ديواره لوله تأثير مي گذارد.

شيرهاي فلنجي عمدتاً در ايالات متحده استفاده مي شوند و در فاصله 1 اينچي از سطوح صفحه روزنه قرار دارند (شكل 2-3). آنها براي استفاده در خطوط لوله با قطر كمتر از 2 اينچ توصيه نمي شوند. شيرهاي گوشه اي در اروپا براي همه اندازه هاي لوله غالب است و در ايالات متحده براي لوله هاي زير 2 اينچ استفاده مي شود (شكل 2-3). با شيرهاي گوشه اي، فاصله هاي نسبتاً كوچك يك مشكل بالقوه نگهداري را نشان مي دهد. شيرهاي Vena contracta (كه نزديك به شعاع شيرها هستند، شكل 2-4) يك قطر لوله در بالادست صفحه و پايين دست در نقطه وريد قراردادي قرار دارند. اين مكان (با نسبت بتا و عدد رينولدز) از 0.35D تا 0.8D متفاوت است.

شيرهاي وريد انقباض حداكثر اختلاف فشار و همچنين بيشترين صدا را ايجاد مي كنند. علاوه بر اين، اگر صفحه عوض شود، ممكن است نياز به تغيير در محل شير داشته باشد. همچنين، در لوله هاي كوچك، وريد منقبض ممكن است زير فلنج قرار گيرد. بنابراين، شيرهاي Vena contracta معمولاً فقط در اندازه‌هاي لوله بيش از شش اينچ استفاده مي‌شوند.

شيرهاي شعاعي شبيه به شيرهاي منقبض وريد هستند، با اين تفاوت كه شير پايين دست در 0.5D از صفحه روزنه ثابت است (شكل 2-3). شيرهاي لوله به قطر 2.5 لوله در بالادست و 8 قطر پايين دست از دهانه قرار دارند (شكل 2-3). آنها كوچكترين اختلاف فشار را تشخيص مي دهند و به دليل فاصله شير از دهانه، اثرات ناهمواري لوله، ناهماهنگي ابعادي و بنابراين خطاهاي اندازه گيري بيشترين ميزان را دارند.

انواع روزنه و انتخاب

صفحه دهانه متحدالمركز براي مايعات، گازها و جريان بخار تميز توصيه مي شود كه اعداد رينولدز از 20000 تا 107 در لوله هاي زير 6 اينچ متغير باشد. از آنجايي كه معادلات اصلي جريان روزنه فرض مي‌كنند كه سرعت جريان بسيار كمتر از صوت است، اگر سرعت‌هاي صوتي مورد انتظار باشد، رويكرد نظري و محاسباتي متفاوتي مورد نياز است. حداقل عدد رينولدز توصيه شده براي جريان از دهانه (شكل 1-5) با نسبت بتا دهانه و اندازه لوله متفاوت است. در لوله هاي سايز بزرگتر، حداقل عدد رينولدز نيز افزايش مي يابد.

به دليل اين حداقل در نظر گرفتن عدد رينولدز، روزنه هاي لبه مربعي به ندرت در سيالات چسبناك استفاده مي شوند. صفحات روزنه اي چهار لبه و مخروطي (شكل 2-5) زماني توصيه مي شود كه عدد رينولدز زير 10000 باشد. شيرهاي فلنجي، گوشه و شعاع همگي مي توانند با دهانه هاي لبه ربع استفاده شوند، اما فقط شيرهاي گوشه بايد با دهانه مخروطي استفاده شوند.

صفحات منفذي متحدالمركز را مي توان با سوراخ هاي تخليه براي جلوگيري از تجمع مايعات حباب شده در جريان هاي گاز، يا با سوراخ هاي دريچه براي تخليه گازهاي حباب شده از مايعات (شكل 2-4A) ارائه كرد. اگر قطر سوراخ كمتر از 10 درصد سوراخ سوراخ باشد، جريان اندازه‌گيري نشده عبوري از دريچه يا سوراخ تخليه معمولاً كمتر از 1٪ كل جريان است. با اين حال، كارايي سوراخ‌هاي هواكش/ تخليه محدود است، زيرا اغلب آنها را وصل مي‌كنند.

متر صفحات روزنه اي متحدالمركز براي سيالات چند فاز در خطوط افقي توصيه نمي شود زيرا فاز ثانويه مي تواند در اطراف لبه بالادست صفحه ايجاد شود. در موارد شديد، اين مي تواند دهانه را مسدود كند يا مي تواند الگوي جريان را تغيير دهد و خطاي اندازه گيري ايجاد كند. صفحات دهانه غيرعادي و سگمنتال براي چنين كاربردهايي مناسب تر هستند. روزنه هاي متحدالمركز هنوز براي جريان هاي چند فازي در خطوط عمودي ترجيح داده مي شوند زيرا احتمال تجمع مواد كمتر است و داده هاي اندازه براي اين صفحات قابل اعتمادتر است.

دبي سنج دهانه خارج از مركز شبيه به هم مركز است با اين تفاوت كه دهانه از خط مركزي لوله جدا مي شود. دهانه سگمنتال (شكل 2-4C) قطعه اي از يك دايره است. اگر فاز ثانويه يك گاز باشد، دهانه يك دهانه خارج از مركز به سمت بالاي لوله قرار مي گيرد. اگر فاز ثانويه مايع در گاز يا دوغاب در جريان مايع باشد، دهانه بايد در انتهاي لوله باشد. مساحت زهكشي روزنه سگمنتال بزرگتر از روزنه خارج از مركز است و بنابراين در كاربردهايي با نسبت هاي بالاي فاز ثانويه ترجيح داده مي شود.

اين صفحات متر معمولاً در اندازه لوله هايي با قطر بيش از چهار اينچ استفاده مي شود و بايد با دقت نصب شوند تا اطمينان حاصل شود كه هيچ بخشي از فلنج يا واشر با دهانه تداخل نداشته باشد. شيرهاي فلنجي براي هر دو نوع صفحه استفاده مي‌شوند و در ربع مقابل دهانه دهانه خارج از مركز، در راستاي حداكثر ارتفاع سد براي روزنه سگمنتال قرار دارند.

براي اندازه گيري نرخ جريان پايين، يك سلول d/p با روزنه يكپارچه ممكن است بهترين انتخاب باشد. در اين طرح، كل جريان فرآيند از سلول d/p عبور مي كند و نياز به خطوط سرب را از بين مي برد. اينها دستگاه هاي اختصاصي با داده هاي كمي منتشر شده در مورد عملكرد خود هستند. ضرايب جريان آنها بر اساس كاليبراسيون آزمايشگاهي واقعي است. آنها فقط براي سيالات تميز و تك فاز توصيه مي شوند زيرا حتي مقدار كمي از تجمع خطاهاي اندازه گيري قابل توجهي ايجاد مي كند يا دستگاه را مسدود مي كند.

روزنه هاي محدود كننده براي حذف فشار اضافي نصب مي شوند و معمولاً در سرعت هاي صوتي با نسبت بتا بسيار كوچك كار مي كنند. افت فشار در سرتاسر يك روزنه محدود نبايد از 500psid تجاوز كند كه دليل آن مسدود شدن يا گاز گرفتن است. در تاسيسات روزنه محدودكننده چند عنصري، صفحات تقريباً يك قطر لوله از يكديگر قرار مي گيرند تا از بازيابي فشار بين صفحات جلوگيري شود.