مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

"فهرست"

"عنوان" "صفحه"

1 خلاصه

فصل اول : خلاصه اي از عملکرد واحد هاي عملياتي و کاربرد فلو سنجها در آنها

1-1- مقدمه 4

1-2- بخش يک (واحدهاي قرمز) 5

1-3- بخش دو (واحدهاي سفيد) 7

1-4- بخش سه (واحدهاي جانبي) 8

فصل دوم : فلومترهاي مغناطيسي

2- 1- اصول کار 11

2-1-1- القاي AC و DC 13

2-1-2- القاء با دو فرکانس 16

2 – 2 – ساختار 18

2-2-1- لاينرهاي سراميکي 22

2-2-2- مدارات الکترونيکي و هوشمند 24

2-2-3- ظرفيت ورنج 25

2 – 3 – کاربردها 26

2 – 4 – نصب 31

2 – 5 – مشخصات 32

2-5-1- مزيتها 32

2-5-2- محدوديتها 34

فصل سوم : فلومترهاي هيدروستاتيک

3-1- مقدمهاي بر اندازه گيري فلو به روش اختلاف فشار 37

3-1-1- تئوري برنولي 37

3-1-2- قانون جذر در جريان سيال 42

3-2- محاسبه قطر اوريفيس 46

3-3- ونتوري ها 48

3-3-1- لوله هاي ونتوري 48

3-3-2- نازلهاي جريان 50

3-3-3- لوله هاي جريان 51

3-4- لوله پيتوت 52

3-5- مشخصات صفحه اورفيس 54

3-6- افت فشار دائمي در سيستم 56

3-7- اتصال لوله هاي فشار از المنت اوليه به وسايل اندازه گيري 57

3-8- مقايسه لوله ونتوري و صفحه اوريفيس 59

3-9- وسايل اندازه گيري اختلاف فشار 60

3-9-1- مدرج کردن جريان سنج 60

3-9-2- انواع وسايل اندازه گيري اختلاف فشار 62

3-9-3- اندازه گيري اختلاف فشار به روش الکتريکي 64

پيوستها 69

منابع 72

خلاصه انگليسي 73

 

خلاصه

دردنياي صنعتيامروزي که هر لحظه علم الکترونيک وصنعت نيمه هاديها روبه پيشرفت مي باشد شاهد وارد شدن روز افزون انها در تمام زندگي بشر بوده وميتوان گفت زندگي بدون استفاده ازانها براي انسان ناممکن شده است . با توجه به پيشرفت علوم کامپيوتر در اين دوره ، انجام وکنترلتمام کارها توسط ان به سرعت افزايش يافته و ديگر نيازي به کارطاقت فرسا ونيروي انساني زياد ، نمي باشد.

همانطور که در بالا اشاره شد اين صنعت خيلي زود درکارخانجات وجاييکه نيروي انساني دران نقش عمده اي را ايفا مي کردوارد شده ودنيا را متحول کرد،اينتحول بنام اتوماسيون صنعتي ثبت گرديد.دراتوماسيون صنعتي شاهد دقت بالا ، افزايش توليد ، سرعت بالا ،کاهش نيروي انساني ،کيفيت مطلوب ،مشکلات کمتر و رفع سريعتر مشکلات و در نهايت سود اقتصادي بسيار بالا هستيم .

اندازه گيري يکي ازشاخه هاي مهم درصنعت اتوماسيون بوده که بنام ابزار دقيق درهرکارخانه يا کارگاهي ارائه مي شود و بخش ديگر اتوماسيون، کنترل مي باشد . علم ابزار دقيق ، اندازه گيري تمام پارامتر هاي فيزيکي يا شيميايي يک پروسه صنعتي در هر لحظه و تبديل اين پارامترها به سيگنالهاي الکتريکي قابل قبول براي بخش کنترل مي باشد .با ورود اين سيگنالها از يک طرف و ورود برنامه هاي فرايندي به فرم نرم افزار از طرف ديگر به بخش کنترل ارائه خروجي مناسب از ان را شاهد هستيم که اين خروجي ها به انواع مختلف سيگنالهاي الکتريکي براي کنترل پروسه صنعتي ارسال ميگردد.. پارامترهاي فيزيکي مانند اندازه گيري فشار ، دما ، فلو ، جابجايي ، دانسيته ‌، ويسکوزيته ، وزن و غيره و پارامترهاي شيميايي اندازه گيري مانند شناخت درصد ترکيبات عناصر يا ملکولهاي خاصي(مثل کلر موجود در اب واکسيژن موجود در هوا ودرصد اسيدي وبازي سيالات و.......)در مواد و نقاط مختلف مي باشد.

در کارخانه الوميناي جاجرم انواع مختلفي از سنسورهاي ابزار دقيقي از لحاظ نوع پارامتر مورد اندازه گيري ، رنج اندازه گيري ، کاربرد در مکانهاي مختلف ، شرکتهاي سازنده ، دقت در اندازه گيري و غيره وجود دارند. عنوان پايان نامه بنده فقط در مورد اندازه گيري فلو در اين کارخانه مي باشد که اين فلو مکن است مربوط به مايعات ،گازها و جامدات باشد . روشهاي اندازه گيري فلو بسيار زياد بوده و فقط از چند روش مذکور در اين کارخانه استفاده شده است:

1- فلومتر هاي مغناطيسي

2- فلومتر هاي هيدروستاتيک(ونتوري-اوريفيس - پيتوت )

3- فلومتر هاي توربيني در انواع مختلف .

از اين سه روش فقط براي اندازه گيري فلوي سيالات و گازها استفاده مي شود وفقط يک روش براي اندازه گيري جامدات عبوري از روي نوار نقاله ها به صورت سيستم توزين مي باشد.

اين پايان نامه شامل سه بخش اصلي مي باشد که در زير به تفسير تک تک انها مي پردازيم:

بخش اول: شامل توضيحات مختصري در باره سه بخش کارخانه الومينا ( قرمز – سفيد- جانبي) بوده و در ضمن تمام واحدهاي مر بوط به هر بخش را از لحاظ کارکرد وکاربرد فلو سنج ها در ان تشريح مي کنم .

بخش دوم: بعلت کثرت استفاده از فلومتر مغناطيسي در اين کارخانه فقط به توضيح و تفسير کامل اين تجهيز پرداخته و در اين اصول کار- ساختار- کاربردها- مزيتها - معايب مي پر دازيم.

بخش سوم :در بخش سوم اين پايان نامه نيز به دليل بالا تشريح کامل فلومتر هاي هيدروستاتيکي را در نظر گرفته و با ارائه قانون برنولي واستفاده از ان در اين فلومتر به تشريح تک تک فلومتر ها ي اوريفيس ونتوري وپيتوت مي پردازيم .

بعلت کثرت مطالب از تحقيق در باره فلومتر هاي تور بيني و مسي و سيستمهاي توزين خودداري کرده، بخش يک به محلهايي که اين تجهيزات در آنها استفاده شده است را ياد آور ميشود .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل اول

 

 

 

خلاصه اي از عملکرد واحدهاي عملياتي و کاربرد فلوسنجها در انها

 

 

1-1- مقدمه

در کارخانه الوميناي جاجرم انواع مختلفي از سنسورهاي ابزار دقيقي مختلف ازلحاظ پارامترها ورنج مورد اندازه گيري ، شرکتهاي سازنده ، دقت مورد اندازهگيري وغيره بکاررفته است که بنده بنا بعنوان پروژه تحقيقاتيخود اندازه گيرهاي فلو را انتخاب کرده ام.

فلو ميزان مواد عبوري ازخط(گاز، سيال ، جامد‌‌ )درواحد زمان مي باشدکه اينخطوط ممکن است خط

لوله يا نوار نقاله دررنجهاي مختلف وبا اشکال مختلف باشد.فلو را به تعبير ديگرميتوان همانند جريان

الکتريکي عبوري از يک سيم در نظرگرفت همانطورکه براي اندازه گيري جريان الکتريکي روشهاي مختلف (از لحاظ رنج ودقت) وجود دارد دراندازه گيري فلو مواد نيز روشهاي زيادي وجود دارد که بهشرايط مختلفي وابسته است.

شرايط استفاده از انواع مختلف اين فلو مترها به قرار زير مي باشد.

1- محل نصب در کارخانه که بسته به جنس مواد مصرفي در ساخت فلومتر دارد.

2-رنج اندازه گيري (نسبت ميزان فلو در خط).

3-ارزش اقتصادي ماده مورد اندازه گيري .

4-دقت مورد نياز براي ايجاد کنترل کيفيت مناسب در پروسه هاي بعد از فلومتر.

5-قيمت اقتصادي انهادر کاربرد مورد نظر .

6- تعمير و نگهداري اسان با عمر مفيد .

7-ارائه سيگنال الکتريکي متناسب با تجهيزات کنترلي .

مثلآدريک مثال بسيارکوچک درکوره هاي حرارتي بايد ميزان درجه حرارت توليدي متناسب با ماده گرم شونده باشد وبراي اين نيز ميزان مصرف سوخت با هواي احتراق و گرماي توليدي تناسب دارد و اندازه گيري سوخت وهوا توسط فلومترها صورت مي گيرد حال اگر در اثرخرابي فلومترها (عدم فلومتر) هواي اضافي وارد سيستم شود براي رسيدن به دماي مورد نظر بايد سوخت بيشتري وارد کوره شود ودرنهايت چيزي جزگرم کردن هواي اضافي وهدررفتن سوخت و ضرر اقتصادي نصيب ما نخواهد شد.

ازمورد بالا ما درمي يابيم که تمام تجهيزات اندازه گيري بسيارمهم بوده و دررشد اقتصادي کشوربسيار

مؤثر مي باشد.

1-2- بخش يک (واحدهاي قرمز )

در اين بخش بنده به توضيحات بسيارمختصري درباره واحدهاي عملياتي بخش يک پرداخته، وجود يا عدم وجود فلومترها ونقش انها را درواحدهاي مربوط به اين بخش تشريح خواهم کرد.دراين واحدها بيشتر خردايش بوکسيت، اهک و مخلوط کردن انها با اب وسود و تهيه دوغاب بوکسيت ودرنهايت انحلال اکسيد الومينيوم دردوغاب انجام مي پذيرد و نگاه مختصري به اين اعمال همراه با فلوسنجهاي کاربردي دراين بخش کرده وبه اهميت اين تجهيزات در صنعت پي خواهيم برد .

ابتدا درواحد 01 سنگ بوکسيت انتقال داده شده توسط کاميون ازمعادن همجوارتوسط سنگ شکنهاي فکي و چکشي خرد مي گردد و ابعاد ريزتراز 20ميکرو توسط نوار نقاله به قسمت هموژنيزاسيون و انبار

بوکسيت در واحد 02 انتقال مي يابددر ورودي واحد 02 مقدار بوکسيت توسط يک سيستم توزين بر حسب تن بر ساعت اندازه گيري شده واين سيستم درزيرنوارنقاله نصب گرديده وفلوي مواد جامدرا اندازه مي گيرد و بعد از هموژنيزاسيون دوباره در همان واحد براي ارسال به واحد 08انبار مي شود .

در واحد 03 نيزسنگ آهکي که از معدن اهک توسط کاميون به کارخانه ارسال شده توسط يک سيستم سرند به سه نوع سنگ با ابعاد مختلف جدا سازي مي شود ودو نوع ان بوسيله نوار نقاله به محل انبارسرباز انتقال يافته ودردو انبار مجزا ذخيره مي شود . درورودي 04 مقدار فلوي اهک توسط سيستم توزين اندازه گيري شده (برحسب تن بر ساعت ) و به کوره ها ارسال مي گردد .

درواحد 04 مقدار کافي اهک براي تآمين نيازهاي فرايند در مرحله شير اهک جهت بازيابي سودسوزآور از گل قرمزدر واحد 14 وهمچنين درمراحل قبل ازانحلال به منظورسليس زدايي وکاتاليزورانحلال توليد مي

شود ودرهرکوره يکي ازدونوع سنگ پخت مي شود. دراين واحدازکوره حرارتي مازوت سوزکه اخيرآ دو سوخته نيز شده است (گاز طبيعي) استفاده شده است و ميدا نيم که درکوره هاي حرارتي نسبت ترکيب سوخت وهوا بسته به مقداردمايي ايجادشونده دران کوره دارد که براي اين منظور روي خط سوخت مازوت از فلومترهاي توربيني و خط هوااز فلومترپيتوت استفاده شده است و ميزان ترکيب هوا وسوخت براي ايجاد دماي معين توسط کنترل ولوهاي روي خط سوخت و دمپرهاي روي خط هوا که قبل از فلومترهانصب شده اند با توجه به ميزان فلو تنظيم مي شوند و لوپ کنترلي را ايجاد کرده وباعث تنظيم کوره در يک دماي معين درحجم هواي ثا بت خواسته شده مي شود. واحد اندازه گيري مورد استفاده براي فلو سيالات و گازها دراين کارخانه بيشتر متر مکعب بر ساعت مي باشد .

در واحد 05 براي تهيه شير اهک ،آب و آهک را به نسبت خاصي مخلوط کرده وآنرا تهيه مي کنيم براي اندازه گيري ميزان اب مصرفي دراين پروسه ازفلومترهاي نوع اوريفيس وبراي اهک از فلومترهاي چشمي (پيمانه اي)مکانيکي بدون سيگنال الکتريکي خاصي استفاده کرده و اين دو را با هم مخلوط کرده وبااستفاده از پيمانه هاي آهک، شيراهک را به دانسيته خاصي براي مصرف سايت مي رسانند و جهت ارسال به واحد هاي مصرفي بعد ازپمپ هاي سرعت متغييرفلومترهاي نوع مگنتي قرار داده و ميزان ارسال ان را به واحد

هاي ديگر کنترل مي کنند.

در واحد 08 ، بوکسيت هموژنيزه خروجي از واحد 02 و آهک پخته شده خروجي از واحد 04 و محلول سود سوزآور رقيق درآسياب استوانه اي شکل مرطوب کاملآ نرم و ريز مي گردد و براي اين کار سه خط کامل آسياب پيش بيني شده است و ميزان فلوي بوکسيت وآهک براي هر خط جداگانه توسط سيستم توزين و براي سود سوزاور توسط فلومترهاي مگنت اندازه گيري شده تا درصد خاصي از اين سه مخلوط و دوغاب مورد نظر ايجاد شود .

در واحد 09 اين امکان فراهم مي گردد تا بخشي از سيلس فعا ل موجود در اسلاري¹(دوغاب )بوکسيت با مواد پيرامون خود وارد واکنش شده و تبديل به ترکيباتي غير فعال در شرايط انحلال شود. براي اين منظور اسلاري بوکسيت را دردرجه حرارت100 درجه سانتي گراد به مدت 8 ساعت نگهداري مي کنند و بامحلول سود سوز اور به ميزان خاصي که توسط فلومترهاي مگنتي اندازه گيري مي شود مخلوط وبه واحد پمپاژ ارسال مي گردد.

درواحد 10پمپاژ توسط چهارپمپ بسيارقوي که به پمپ هاي گهو² معروف مي باشد اسلاري بوکسيت

سيلسي زدايي شده با فشار حداقل 145 بار به واحد انحلال ارسا ل مي گردد در اين واحد فلومترها فقط

در ورودي پمپ هاي گهو بوده و از نوع مگنتي مي باشد.

1- slurries

2- GEHO (موتورهاي جريان مستقيم ساخت هلند با قدرت بسيار بالا ميباشند.)

در واحد 11 اسلاري بوکسيت تا دماي 270درجه سانتي گراد در کوره هاي حرارتي (مازوت وگاز) گرم

مي شود و براثر اين گرما فشاردرلوله ها زياد شده و اسلاري از فازمايع به فازگازي تبديل مي گردد و در نتيجه موجب انحلال اکسيدآلومينوم بوکسيت دردوغاب مي شود و توسط فلاش تانکهاي فشار ان کاهش پيدا کرده ، فشار به اتمسفر و فاز مايع برمي گردد .واحد 11 داراي چهارخط مجزا مي باشد در قسمت کوره هاي حرارتي آن ازفلومترهاي توربيني وبراي خروجي مواد ازتانک ذخيره واحد از فلومترهاي مگنتي استفاده شده است در ضمن اين واحد يک سيستم بسته مي باشد که براي پيش گرم شدن اسلاري از بخار گرفته شده از فلاش تانکها استفاده شده و دمارا قبل از کوره ها به 250درجه سانتي گراد مي رسانند .در ضمن براي استفاده بهينه از سوخت در بالاي کوره بويلري تعبيه شده که توليد بخار مي نمايد و اب ورودي وبخار خروجي از انها توسط فلومترهاي اوريفيس اندازه گيري مي شود .

 

1- 3- بخش دو (واحدهاي سفيد)

در واحد 12 اسلاري الومينات پس از خروج از واحد 11 توسط سر ريز محلول شستشوي گل قرمز از واحد 14 و همچنين محلول رقيق سود سوزآور به دست امده از فيلتراسيون هيدرات ازواحد17 رقيق مي شود تا امکان ته نشين شدن بهتر ذرا ت گل قرمز فراهم مي گردد خروجي از واحد 12 توسط فلومترهاي مگنتي اندازه گيري مي شود .

در واحد 13و14 محلول ليکور الومينيوم از گل قرمز توسط سر ريز تيکنرها¹و دو مرحله فيتراسيون جدا شده وگل قرمز به سد باطله فرستاده مي شود و محلول ليکورآلومينا به واحد هاي بعد ارسال مي شود براي ته نشين بهتر و سريعتر در تيکنرها از ماده فلو کلانت استفاده مي شود تمام فلومترهاي اين دو بخش از نوع مگنتي بوده بجز مواردي که براي فلوي آب يا کندانس و بخار از اوريفيس استفاده شده است .

واحدهاي 16و17مربوط به جوانه زدن آلومينا در تانکها مي باشد , بعد از جوانه زدن و بزرگ شدن دانه

هاي الومينا در واحد 17 , الومينا از سود و آب جدا شده توسط فيلتر هاي درام² جدا مي شود وبا نوارنقاله

1- TIKNER (فرق ان با TANK در اين است که قطر ان از ارتفاعش خيلي بيشتر مي باشد.)

2- DRAM (نوعي فيلتر استوانه اي براي جدا سازي مواد جامد از مايع توسط وکيوم ميباشد.)

به واحد بعدي ارسال مي گردد تمام فلومترهاي اين واحد نيزازانواع مگنتي بوده بجزموارد اندازه گيري آب وبخار و کندانسکه از نوع اوريفيس مي باشد.

خروجي از واحد 17 هيدرات آلومينا نام داشته که توسط سيستم توزيني که در زير نوار نقاله نصب گرديده است اندازه گيري مي شود و در واحد 19 انبار مي شود , مجموعه نوار نقاله هاي انتقال اين دو بخش را واحد 20 نامگذاري کرده اند.

در واحد18 فقط غلظت سود رقيق شده را افزايش داده و از بخاربراي ايجاد حرارت استفاده مي کنند.و فلو سنجهاي روي خطوط سود مگنتي و روي خطوط اب وبخار اوريفيس ميباشد .

در واحد 19 هيدرات توسط نوار نقاله ها به مخزن ورودي واحد 21 رفته و در ان واحد هيدرات بهپودر الومينا تبديل مي شود واحد 21 شامل چندين برنر¹ (مشعل) بوده که تقريبآ مانند واحدهاي پخت سيمان مي باشد . تمامي اين مشعل ها دوگانه سوز(مازوت وگاز)کار مي کنند و تمام فلوسنجهاي نصب شده جهت سوخت ورودي به انها از نوع توربيني وبسياردقيق مي باشد . بعد ازتوليد, الومينا درسيلوهاي واحد15 انبار مي گردد و درانجا بارگيري کاميون و واگن انجام مي پزيرد فقط در ورودي هيدرات به واحد 21 از سيستم توزين نصب شده در زير نوار نقاله ورودي استفاده شده است .

 

1-4- واحدهاي جانبي²

اين کارخانه داراي چندين واحد جانبي جهت کمک به واحدهاي اصلي(موجود در بخش 1و2 )، مي باشد که تک تک به توضيح مختصري در باره انها و فلومترها ي نصب شده در انها مي پردازيم .

1- براي توليد هواي ابزار دقيق (واحد 22) واحدي شامل سه کمپرسور که هوا با فشار 7 بار توليد مي کند وجود دارد و بسته به ميزان مصرف هوا در واحدها زمان زير بار رفتن کمپر سورها تنظيم مي شود در ضمن از يک فلو متر اوريفيس براي تعيين ميزان هواي مصرفي در خروجي واحد استفاده شده است .

2 - براي توليد بخار مصرفي کارخانه (واحد24 )از سه بويلر استفاده شده است که از سه نوع سوخت (گاز, گازوئيل, مازوت) براي ان استفاده مي شود و براي تنظيم هواي احتراق از فلومتر ونتوري و تنظيم

1- BEURNER (مجموعه کامل مشعلها را گويند.)

2- utility

سوخت ان از يک نوع فلومتر توربيني وتنظيم آب ورودي وبخار خروجي از فلومترهاي اوريفيس استفاده شده است .

3- براي ذخيره مازوت در کارخانه واحدي وجود دارد (واحد 38) که امور مربوط به تخليه از واگن يا کاميون ونگهداري وارسال مازوت به واحدهاي مصرفي را برعهده دارد درخط خروجي اين واحد از يک نوع مس فلومتر بسيار دقيق استفاده شده است و مقدار مازوت ورودي نيز توسط باسکولها در ورودي کارخانه سنجيده مي شود .

4- تهيه اب اشاميدني, صنعتي, اتش نشاني توسط واحد 23 انجام مي گيرد که تمام فلومترهاي نصب شده در اين قسمت بيشتر از نوع اوريفيس بوده فقط در خروجي اب صنعتي به طرف بويلر هاي واحد 24 ازفلو- مترهاي مگنت استفاده شده است.

5 - جهت ذخيره سازي سود سوزآور که توسط واگن و کاميون هاي مخصوص به کارخانه حمل مي گردد واحد(06) وجود دارد .آن واحد وظيفه تخليه,نگهداري وارسال سود به واحد هاي مورد نياز را برعهده دارد ودر اين واحد جهت ارسال سود به واحدهاي ديگر ازفلومترهاي مگنت استفاده ميشود در ضمن ميزان ورود سوخت به کارخانه توسط باسکولهاي کارخانه سنجيده مي شود .

6- واحد براي خنک کردن اب کولينک در کارخانه وجود دارد اب گرمي که از مبدل خارج شده وبه انجا امده در برجهاي خنک کننده سرد مي شود ودوباره اين سيکل ادامه مي يابد فلومترهاي موجوددر اين قسمت همه از نوع اوريفيس مي باشد

7- واحد جمع کننده آب کنداس و بخار سرد (واحد35)در کارخانه وجود دارد که بخارها را بعداز مصرف مبدل هاي حرارتي جمع آوري کرده وسرد مي کند وآب توليد شده را جهت مصرف مجدد به واحد آب(واحد 23) ارسال مي کند که فلومترهاي اين واحد ازنوع اوريفيس مي باشد.

 

 

 

 

 

 

فصل دوم

 

 

فلومترهاي مغناطيسي

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-1- اصول کار

اين فلومترها با استفاده از قانون القاي فارادي ساخته شده است . قانون فارادي¹ مي گويد : هنگامي که يک هادي از ميان يک ميدان مغناطيسي ثابت حرکت کند ولتاژي در هادي ايجاد ميشود که بستگي به ميزان سرعت هادي وشدت ميدان دارد و اين قانوني است که در ژنراتورهاي الکتريکي استفاده شده است منتها درآنجا هادي ثابت وميدان متحرک مي باشد . فارادي از اين اصل علمي براي کاربرد عملي مثل اندازه گيري فلو استفاده کرد زيرا بيشتر مايعات داراي هدايت الکتريکي هستند . در حقيقت او تلاش کرد که سرعت اب رودخانه را با استفاده از اين اصل علمي اندازه گيري کند , ولي او شکست خورد زيرا رودخانه به اندازه کافي ترازدار نبود ونمي توانست يک مقطع عبوري ثابت ومشخص در رودخانه معيين کند .

يکصد پنجاه سال قبل در فلو مترهاي مگنتي اصل علمي آن اعمال شد ، شکل 2-1 روش اعمال قانون فارادي در فلو مترهاي مغناطيسي نشان داده شده است .

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (1-2)- اصول کلي قانون فارادي در يک فلو متر مغناطيسي

 

 

1- faraday

هادي الکتريکي مايع عبوري مي باشد که طول معادل ان همان قطر داخلي (D) فلو متر است، سيال هادي با يک سرعت متوسط(v) از ميان يک ميدان مغناطيسي با شدت) (Bعبور ميکند و باعث توليد ولتاژ (E) ميگرددکه رابطه رياضي ان به صورت (2-1) مي باشد و C ثابتي براي تامين واحدهاي مناسب ميباشد .

 

(2-1) E=BDV/C

 

هنگاميکه قطبهاي کويل مغناطيسي تحريک ميشود همانطور که در نقشه نشان داده شده يک ميدان مغناطيسي توليد خواهد شد که عمود بر محور سيال هادي و محور الکترودها ميباشدو جهت سرعت مايع در طول بدنه فلومتر است بنابراين ولتاژي توليدي داخلي متقابلآ بر سرعت مايع و ميدان مغناطيسي عمود ميباشد (قانون دست راست).

مايع عبوري با کانداکتيويته¹ بالا از درون ميدان مغناطيسي عبور کرده و باعث توليد ولتاژ الکتريکي در الکترود ها ميگردد. هرگاه سرعت مايع عبوري از درون ميدان مغناطيسي افزايش يابد به همان نسبت ميزان توليد ولتاژ از الکترودها افزايش خواهد يافت ، در ضمن مطابق با شکل عبور سيال از فلومتر ولتاژهاي توليد شده توسط آنها ساختار خاصي داشته که اين ساختارها ممکن است :

1- شکل موج مربعي درصورتيکه عبور سيال بشکل توربلنت² (متلاطم) يا منظم باشد .

2- شکل موج سهموي³ در صورتيکه عبور سيال به صورت ساختاري از بشکل پيچيده يا نامنظم مثل ساختار سرعت سيال نزديک چشمه (محل توليد فشار اصلي )باشد .

فلومتر مغناطيسي يک ولتاژ ميانگين که سهم انواع شکل موجهاي موجود در نظر گرفته شده باشد را اندازه گيري ميکند و مجموع لحظه اي ولتاژهاي توليدي به عنوان ميانگين سرعت مايع در نظر گرفته

ميشود زيرا هر افزايش سرعت مايع با شکل خاص , ولتاژ را به نسبت سرعت همان لحظه در الکترود افزايش مي دهد .

 

 

1- conductivity 2- turbulent 3- parabolic

مقدار سيگنال ولتاژ مساوي مقدار سرعت متوسط تقريبآ بدون در نظر گرفتن پروفايل سرعت سيال مي باشد، فلومتر مغناطيسي در اصل مقدار حجم را با استفاده از اندازه گيري سرعت خطي مايع, اندازه مي گيرد .در فرمول زير تبديل سرعت اندازه گيري شده به فلوي حجمي مشاهده ميگردد وبه شرطي که سطح مقطع عبوري ثابت باشند .

 

(2-2) Q=V.A

 

Q: فلوي حجمي

V: سرعت اندازه گيري شده

A: سطح مقطع ثابت محل عبور سيال (لوله)

بنابراين سطح بايد شناخته شده و ثابت ويک لوله نيز پر از مايع باشد تا اندازه گيري دقيقي انجام شود.

 

2-1-1- القاي ACوDC

فلو متر هاي مغناطيسي نوع AC, ولتاژ خطي به سيم پيچهاي مگنتي اعمال مي کنند . سيگنال توليد شده يک سيگنال ACکوچک , بالاتر از ميکرو ولت وکوچکتر از ميلي ولت مي باشد.

بيشتر فلو مترهاي مغناطيسي جديد از نوعDCميباشد . در اين تحريک سيمپيچهاي مغناطيسي به صورت متناوب (در فواصل معين )تحريک ميشود . فرمهاي زيادي تحريک مورد استفاده قرار داده شده است اماتحريک انها را ميتوان عمومآبه دو دسته طبقه بندي کرد :

الف- القاء به صورت قطع- وصل ¹

ب- القاء به صورت پالسهاي کوچک

براي اندازه گيري ولتاژ توليدي ، در حالتي که سيم پيچها قطع باشندو همچنين هنگاميکه سيم پيچه وصل بوده و يک ميدان مغناطيسي ثابت درانجا حکم فرما باشد , هر کدام يک قانون جداگانه حکم فرما

 

 

1- ON- OFF

مي باشد .در شکل 2-2 انواع شکل موجهاي القاء شده که در فلومترهاي توليدي اکثر کارخانجات انها استفاده ميشود نشان داده شده است.

 

 

 

 

 

شکل(2-2)- انواع مختلفي از پالسهاي توليد شده توسط القاء سيم پيچها به روش DC

 

تمام پالسهاي DCنزديک به هم هستند و اين طراحي براي اندازه گيري به صرفه مي باشد زيرا همانطور که در شکل 2-3 صفحه بعد نشان داده شده است وقتيکه سيم پيچها تحريک ميشوند اندازه -گير توليد ولتاژ کرده و هنگاميکه تغذيه سيم پيچها قطع شوند ولتاژ اندازه گير نيز قطع مي شود . ولتاژ توليدي هنگاميکه سيم پيچها وصل باشند ترکيبي از نويز و سيگنال مي باشند و هنگاميکه سيم پيچها قطع باشند فقط داراي نويز ميباشد . نتيجه تفريق اندازه نويز ازپالس سيگنال ونويز فقط مقدار سيگنال ميباشد.

درسيستمهاي با پالس DC بر اساس کمترين مقدار (قطع و وصل) بنا شده که در ثانيه چندين مرتبه اتفاق مي افتد و کمترين مقدار ولتاژ را نيز مي توان تشخيص داد ، در فرکانس بالا موج توليدي مانند

يک سيگنال DCنمايان ميشود و در نتيجه سيستم با پالس DCدقت را افزايش داده و هر چه دستگاه در رنج بالاتر کار کند اين دقت افزايش مي يابد و اين مطلب در شکل 2-4 دوصفحه بعد نشان داده شده است ، در شکل ديده ميشود هر چه درصد فول اسکيل ¹ بيشتر شود دقت اندازه گيري فلو متر افزايش مي يابد .

 

 

1- FULL SCALE

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (2-3)- سيگنال با القاء نيم موج در فلومتر مگنتي نوع DC . همانطور که نشان داده شده است ميدان مغناطيسي بوسيله يک موج مربعي تشکيل شده است که به وسيله قطع و وصل مگنت ايجاد شده است، هنگاميکه مگنت وصل مي باشد سيگنال به وجود آمده از تغييرات مقدار فلو مي باشد و وقتي که پريود قطع ولتاژميدان مگنت اتفاق ميافتد بقيه سيکل ولتاژ توليدي چون ميدان به سمت صفر ميل ميکند يا به طور کلي سيگنال توليدي نخواهيم داشت فقط مقدار نويز وجود دارد ، پس با تفريق مجموع دامنه نيم پالس اول (هنگاميکه ولتاژ ميدان وصل باشد) از نيم پالس دوم (هنگا-

ميکه ولتاژ ميدان قطع باشد ) دامنه ولتاژي متغييري خواهيم داشت که ميزان تغييرات آن متناسب با مقدار فلوي ميباشد .

t_1: زمان نمونه در هنگام وصل مگنت s₁: اندازه سيگنال فلو

t_{2 :} زمان نمونه در هنگام قطع مگنت :s₂اندازه ولتاژ نويز

s₁+s₂=ولتاژ سيگنال در فاصله زماني t₁

S₂= ولتاژ سيگنال در فاصله زماني t₂

(s₁+s₂)-s₂=s₁ فقط سيگنال فلوي سيال

در سيستمهاي نوع AC بايد براي حذف نويز وداشتن ولتاژ مبنا ، فلو صفر توسط يک لوله پر وبدون حرکت سيال داشته باشيم و مقدار صفر را اندازه گيري کنيم هر چند که اين مقدار طبق شرايط تغيير خواهد کرد و ما نمي توانيم فلو سيال را قطع و وصل کنيم تا مقدار نويز را ازآن جدا کنيم و در نتيجه ولتاژ نويز مي تواند هر دفعه با آن تغيير کند و مقداري افست¹ خواهيم داشت .بنابراين سيستم هاي

 

1- offset(تغيير در ميزان خطا )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل(2-4)- نمودار دقت فلو مترهاي تايپ DC در رنجهاي مختلف .

 

فلو مترهاي تايپ AC در رنجهاي پائين بعلت داشتن افست خطا خوب عمل نکرده معمولآ در رنج نهايي سيستم ها کار ميکنند .

 

2-1-2- القاء با دو فرکانس

در اين روش به جاي استفاده از روش AC يا DC ، از هر دو روش استفاده شده است تغيير اين روش نسبت به فرکانس)(AC و فرکانس پائين (DC) بهبود افزايش دقت و تعيين مقدار صفر در فلو ترانسميترها را شامل مي شود .

محدوديتهاي طراحي القاء با فرکانس پائين(DC)بهصورت زيرمي باشند:

1-کاهش نسبي سرعت پاسخ (بين 0.2 تا 2 ثانيه )

2- کاهش حساسيت توسط نويز موجود در اندازه گيري فلوي اسلاريها و سيالات با کنداکتيويته پائين .

طراحي القاء با دو فرکانس علاوه بر حل مشکلات بالا مزيتهاي ديگري نيز دارد :

الف- ثابت بودن اندازه گيري فلوي صفر نسبت به القاء فرکانس پائين (DC) .

ب‌- ايجاد نشدن نويز (تآثير نگذاشتن ان )

ت‌- بالا بردن سرعت پاسخ نسبت به القاء فرکانس بالا(AC).

براي اين منظور سيم پيچي مرکب از دو سيم پيچ مغناطيسي همانند شکل 2-5 در نظرمي گيريم .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (2-5)- مدار الکتريکي فلو مترهاي مغناطيسي با دو تحريک AC و DC .

 

قسمت ايجاد ميدان آن (مگنت) را در نظر گرفته ميبينيم يکي از سيم پيچها داراي تحريک با فرکانس

پائين (يا بيشتر از 60HZ) که براي بهتر کردن اندازه گيري صفر (ثابت بودن صفر)در نظر گرفته شده

استوولتاژ توليدي توسط اين ميدان در الکترودها از يک مدار ترکيبي که داراي ثابت زماني زياد بوده عبور داده ميشود ودر خروجي يک سيگنال صاف وثابت خواهيم داشت .

ترکيب سيم پيچ با فرکانس بالا باعث ميشود که سيگنال توليدي فرکانس پائين را از نويز دراسلار-

ي ها ، سيالات با کانداکتيويته کم و ويسکوزيته پائين و محلولهاي الکتروشيميايي مصون داشته وخللي

در ان ايجاد نشود .ولتاژ توليدي توسط ترکيب فرکانس بالا که داراي فرکانس بالايي بوده،دريک مداري که ولتاژ برون گذشت ان تقريباٌ با ميزان تغيير ولتاژ متناسب است¹ بهره برداري ميشود ودر همان لحظه يک ولتاژ ثابت به مدارات جمع کننده² مي دهد . با جمع کردن دوسيگنال AC وDC نتيجه يک سيگنال خروجي که بدون سيگنال نويز مي باشد , بدست مي ايد در ضمن ثابت بودن مقدار پالس صفرآن و سرعت پاسخ آن نيز بهتر مي شود .