سنسور جریان سیالات حرارتی

فروش فلومتر حرارتی برای اندازه‌گیری و پایش جریان سیالات، به‌خصوص گازها و هوای فشرده، در بسیاری از سیستم‌های صنعتی انجام می‌شود. فلومتر حرارتی یا Thermal Flowmeter با استفاده از انتقال حرارت میان یک عنصر گرم‌شونده و سیال عبوری، مقدار جریان را تشخیص می‌دهد. این فناوری به‌ویژه در اندازه‌گیری Mass Flow گازها، هوای فشرده، نیتروژن و برخی گازهای فرآیندی کاربرد فراوانی دارد.

اگر این سؤال مطرح شود که سنسور حرارتی چیست؟ در حوزه اندازه‌گیری جریان، منظور سنسوری است که تغییر انتقال حرارت ناشی از حرکت سیال را تشخیص می‌دهد. هرچه سرعت یا جرم سیال عبوری تغییر کند، میزان گرمای منتقل‌شده از Sensor نیز تغییر می‌کند و سیستم الکترونیکی از این تغییر برای محاسبه Flow استفاده می‌کند.

انواع سنسور حرارتی جریان بر اساس روش اندازه‌گیری، ساختار نصب و کاربرد به مدل‌های مختلفی مانند Thermal Mass Flowmeter، Calorimetric Flow Sensor، Inline Thermal Flowmeter و Insertion Thermal Flowmeter تقسیم می‌شوند. در فروش فلومتر حرارتی باید نوع گاز یا سیال، دبی حداقل و حداکثر، فشار، دما، قطر لوله، نوع اتصال، دقت و خروجی الکتریکی به‌دقت بررسی شوند.

سنسور حرارتی چیست؟

سنسور حرارتی چیست؟ در یک فلومتر حرارتی، Sensor معمولاً دارای یک یا چند عنصر حساس به دما است. یکی از این عناصر می‌تواند توسط مدار الکترونیکی گرم شود و عنصر دیگری دمای مرجع یا Temperature سیال را اندازه‌گیری کند.

وقتی سیال از کنار عنصر گرم‌شده عبور می‌کند، بخشی از Heat را با خود منتقل می‌کند.

با افزایش Flow، میزان انتقال حرارت نیز تغییر می‌کند.

مدار الکترونیکی این تغییر را اندازه‌گیری کرده و آن را به مقدار Flow تبدیل می‌کند.

به همین دلیل این فناوری با نام Thermal Flow Sensor یا Thermal Mass Flowmeter شناخته می‌شود.

تفاوت سنسور جریان حرارتی با سنسور دما

یکی از نکات مهم هنگام بررسی انواع سنسور حرارتی این است که Thermal Flow Sensor با Temperature Sensor یکسان نیست.

سنسور دما مانند PT100 یا Thermocouple برای اندازه‌گیری Temperature طراحی شده است.

اما سنسور جریان حرارتی از تغییرات دما و انتقال Heat برای تشخیص حرکت و مقدار Flow استفاده می‌کند.

در واقع Temperature Measurement بخشی از Principle اندازه‌گیری است، اما پارامتر نهایی مورد نظر Flow است.

نحوه عملکرد فلومتر حرارتی

در Thermal Flowmeter معمولاً یک Heated Element در تماس با جریان قرار دارد.

وقتی Flow وجود ندارد یا بسیار کم است، مقدار Heat Loss از عنصر گرم‌شده محدود است.

با افزایش سرعت سیال، Heat بیشتری از Sensor گرفته می‌شود.

سیستم با اندازه‌گیری میزان Power مورد نیاز برای حفظ اختلاف دمای مشخص یا با بررسی مقدار تغییر Temperature، Flow Rate را محاسبه می‌کند.

دو روش رایج در این فناوری شامل Constant Temperature و Constant Power هستند.

روش Constant Temperature

در روش Constant Temperature، مدار تلاش می‌کند عنصر Sensor را در اختلاف دمای مشخصی نسبت به سیال نگه دارد.

هنگامی که Flow افزایش پیدا می‌کند، سیال Heat بیشتری از Sensor می‌گیرد.

در نتیجه مدار باید Power بیشتری برای حفظ Temperature مورد نظر اعمال کند.

مقدار این Power با Flow ارتباط دارد و از آن برای Measurement استفاده می‌شود.

روش Constant Power

در روش Constant Power مقدار مشخصی توان به Heated Sensor اعمال می‌شود.

با تغییر Flow، Temperature عنصر نیز تغییر می‌کند.

سیستم این تغییر Temperature را اندازه‌گیری کرده و از روی آن مقدار Flow را محاسبه می‌کند.

طراحی دقیق الگوریتم و Sensor به سازنده و مدل تجهیز بستگی دارد.

فلومتر جرمی حرارتی چیست؟

Thermal Mass Flowmeter نوعی Flowmeter است که می‌تواند جریان جرمی Gas را بر اساس انتقال حرارت اندازه‌گیری کند.

این ویژگی باعث شده است Thermal Mass Flow Measurement در خطوط هوای فشرده و گازهای صنعتی بسیار مورد توجه قرار گیرد.

برخلاف تجهیزاتی که ابتدا Volumetric Flow را اندازه‌گیری می‌کنند و سپس برای رسیدن به Mass Flow به جبران Pressure و Temperature نیاز دارند، بسیاری از Thermal Mass Flowmeterها مستقیماً متناسب با Mass Flow پاسخ می‌دهند.

انواع سنسور حرارتی

انواع سنسور حرارتی جریان را می‌توان به چند گروه اصلی تقسیم کرد:

• Thermal Mass Flowmeter
• Calorimetric Flow Sensor
• Inline Thermal Flowmeter
• Insertion Thermal Flowmeter
• Thermal Flow Switch
• سنسور حرارتی هوای فشرده
• سنسور حرارتی گاز
• سنسور حرارتی دارای نمایشگر
• سنسور حرارتی دارای خروجی آنالوگ
• سنسور حرارتی دارای خروجی دیجیتال
• سنسور حرارتی با IO-Link

هر مدل برای Range، Pipe Size و کاربرد متفاوتی طراحی شده است.

فلومتر حرارتی Inline

Inline Thermal Flowmeter مستقیماً به‌عنوان بخشی از خط لوله نصب می‌شود.

کل جریان از Measurement Section دستگاه عبور می‌کند.

این طراحی در لوله‌های کوچک و متوسط و کاربردهایی که Accuracy و شرایط Flow کنترل‌شده اهمیت دارند رایج است.

در فروش فلومتر حرارتی Inline باید Connection Size، Pressure Rating و Flow Range به‌درستی انتخاب شوند.

فلومتر حرارتی Insertion

Insertion Thermal Flowmeter دارای Probe است که از طریق یک اتصال وارد Pipe می‌شود.

Sensor Tip در مسیر Flow قرار می‌گیرد و سرعت یا Mass Flow را در جریان اندازه‌گیری می‌کند.

این ساختار مخصوصاً برای Pipeهای بزرگ می‌تواند گزینه مناسبی باشد؛ زیرا نیازی به نصب یک Full-bore Flowmeter هم‌اندازه کل لوله نیست.

تفاوت Inline و Insertion

Inline Flowmeter تمام جریان را از Measurement Body عبور می‌دهد.

Insertion Flowmeter تنها Probe را وارد Pipe می‌کند.

مدل Inline معمولاً برای Diameterهای کوچک‌تر و شرایط کنترل‌شده‌تر مناسب است.

مدل Insertion برای خطوط بزرگ و Retrofit می‌تواند از نظر نصب و هزینه مزیت داشته باشد.

در فروش فلومتر حرارتی باید قطر Pipe و Accuracy مورد نیاز قبل از انتخاب مشخص شوند.

Calorimetric Flow Sensor

Calorimetric Flow Sensor از انتقال Heat برای تشخیص یا اندازه‌گیری جریان استفاده می‌کند.

این تجهیزات می‌توانند برای Flow Monitoring، تشخیص Low Flow، High Flow یا اندازه‌گیری مقدار جریان به کار روند.

در بسیاری از ماشین‌آلات صنعتی از Calorimetric Flow Sensor برای کنترل جریان Cooling Water یا سایر سیالات استفاده می‌شود.

Thermal Flow Switch

Thermal Flow Switch بیشتر برای تشخیص وجود یا عدم وجود جریان و عبور از یک Setpoint استفاده می‌شود.

برای مثال اگر Flow سیستم Cooling از مقدار تعیین‌شده کمتر شود، Output Sensor تغییر وضعیت داده و PLC می‌تواند Alarm ایجاد کند.

این محصول با یک Thermal Mass Flowmeter دقیق که مقدار Flow را به‌صورت پیوسته اندازه‌گیری می‌کند یکسان نیست.

کاربرد فلومتر حرارتی در هوای فشرده

یکی از مهم‌ترین حوزه‌های فروش فلومتر حرارتی Compressed Air است.

هوای فشرده یکی از حامل‌های انرژی مهم در کارخانه است و تولید آن هزینه قابل توجهی دارد.

اندازه‌گیری مصرف هوای فشرده در خطوط مختلف می‌تواند به شناسایی مصرف بالا، مقایسه بخش‌ها و مدیریت بهتر سیستم کمک کند.

Thermal Mass Flow Sensor برای این کاربرد بسیار رایج است.

تشخیص مصرف هوای فشرده

با نصب Flowmeter در خطوط اصلی یا شاخه‌ها می‌توان مقدار Air Consumption را اندازه‌گیری کرد.

این اطلاعات به سیستم مدیریت انرژی کمک می‌کند مشخص کند هر دستگاه یا بخش چه میزان هوای فشرده مصرف می‌کند.

ثبت Trend مصرف همچنین می‌تواند تغییرات غیرعادی را مشخص کند.

تشخیص نشتی هوای فشرده

Air Leak می‌تواند باعث افزایش مصرف انرژی شود.

اگر در زمانی که تجهیزات خاموش هستند همچنان Flow قابل توجهی در شبکه دیده شود، این موضوع می‌تواند نشانه وجود نشتی یا مصرف ناخواسته باشد.

Thermal Flowmeter می‌تواند اطلاعات مورد نیاز برای بررسی چنین شرایطی را فراهم کند.

کاربرد در گاز نیتروژن

Thermal Mass Flowmeter برای اندازه‌گیری Nitrogen Flow نیز کاربرد دارد.

نیتروژن در صنایع غذایی، شیمیایی، الکترونیک، بسته‌بندی و بسیاری از فرآیندها استفاده می‌شود.

در فروش فلومتر حرارتی برای Nitrogen باید Calibration دستگاه برای نوع Gas بررسی شود.

کاربرد در آرگون

Argon یکی دیگر از گازهای صنعتی است که در جوشکاری و فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

برخی Thermal Mass Flowmeterها می‌توانند برای Argon نیز Calibration شوند.

نوع دقیق Gas باید هنگام سفارش مشخص شود؛ زیرا خواص حرارتی گازها با یکدیگر متفاوت هستند.

کاربرد در اکسیژن

اندازه‌گیری Oxygen Flow نیازمند تجهیزی است که از نظر Materials، Cleaning و Safety برای Oxygen Service مناسب باشد.

صرف اینکه یک Flowmeter از فناوری Thermal استفاده می‌کند به معنی مناسب بودن آن برای اکسیژن نیست.

در فروش فلومتر حرارتی برای این کاربرد باید تأییدیه و مشخصات دقیق سازنده بررسی شوند.

کاربرد در گازهای فرآیندی

Thermal Flowmeter می‌تواند برای بسیاری از Process Gasها استفاده شود.

با این حال Thermal Properties هر Gas متفاوت است.

بنابراین Calibration و تنظیمات دستگاه باید برای Gas مورد نظر مناسب باشند.

در مخلوط گازها، تغییر Composition می‌تواند روی Accuracy اثر بگذارد.

کاربرد در صنایع غذایی

در صنایع غذایی، گازهایی مانند هوای فشرده و نیتروژن در خطوط مختلف استفاده می‌شوند.

اندازه‌گیری مصرف آنها می‌تواند برای Energy Monitoring و Process Control مفید باشد.

برای بخش‌هایی که Sensor با محصول غذایی تماس مستقیم دارد باید Hygienic Requirements جداگانه بررسی شوند.

کاربرد در صنایع دارویی

Compressed Air و Process Gas در صنایع دارویی اهمیت زیادی دارند.

Thermal Flow Measurement می‌تواند برای پایش مصرف و Flow این گازها استفاده شود.

در این صنعت علاوه بر Accuracy، الزامات Clean Gas و Validation نیز ممکن است اهمیت داشته باشند.

کاربرد در صنایع شیمیایی

در صنایع شیمیایی Thermal Mass Flowmeter برای اندازه‌گیری برخی گازهای فرآیندی به کار می‌رود.

Chemical Compatibility بدنه و Sensor Probe با Gas و شرایط محیطی باید بررسی شود.

در محیط‌های Hazardous نیز تجهیز باید Approval مناسب محل نصب داشته باشد.

کاربرد در سیستم تهویه

در برخی Air Flow Measurementها از Thermal Principle استفاده می‌شود.

Sensor می‌تواند سرعت یا Flow هوا را در Duct یا Channel اندازه‌گیری کند.

در این کاربرد Range سرعت هوا، شکل کانال و Flow Profile اهمیت دارند.

کاربرد در سیستم‌های خنک‌کاری

انواع سنسور حرارتی Calorimetric می‌توانند در Cooling Circuit ماشین‌آلات استفاده شوند.

برای مثال Sensor می‌تواند جریان آب خنک‌کننده را پایش کند.

اگر Flow کاهش پیدا کند، PLC هشدار ایجاد کرده یا دستگاه را طبق طراحی متوقف می‌کند.

کاربرد در ماشین‌آلات صنعتی

ماشین‌های CNC، دستگاه‌های جوش، تجهیزات Laser و ماشین‌آلات تولیدی ممکن است به جریان هوا، آب یا Gas مشخصی نیاز داشته باشند.

Flow Sensor حرارتی می‌تواند مقدار جریان یا وجود Flow را کنترل کند.

این کاربرد یکی از زمینه‌های مهم سنسورهای Calorimetric است.

دبی جرمی و دبی حجمی

یکی از نکات مهم در انواع سنسور حرارتی تفاوت Mass Flow و Volumetric Flow است.

Volumetric Flow حجم سیال عبوری در واحد زمان را بیان می‌کند.

Mass Flow مقدار جرم عبوری در واحد زمان است.

در Gasها، حجم با Pressure و Temperature تغییر می‌کند؛ به همین دلیل استفاده از Normalized یا Standard Flow Units اهمیت زیادی دارد.

Nm³/h چیست؟

در خطوط Gas ممکن است Flow با Nm³/h نمایش داده شود.

N در اینجا به شرایط مرجع یا Normal Conditions اشاره دارد.

یعنی حجم Gas به یک Pressure و Temperature مرجع تبدیل شده است.

شرایط مرجع دقیق ممکن است بین استانداردها متفاوت باشد و باید در تنظیمات Flowmeter مشخص باشد.

Sm³/h چیست؟

Standard Cubic Meter per Hour نیز برای بیان Gas Flow در شرایط استاندارد استفاده می‌شود.

اما Standard Conditions همیشه در تمام صنایع یک تعریف یکسان ندارند.

در فروش فلومتر حرارتی باید Reference Temperature و Pressure مورد استفاده دستگاه مشخص شوند.

مشخص کردن نوع گاز

یکی از مهم‌ترین مراحل فروش فلومتر حرارتی تعیین نوع Gas است.

Air، Nitrogen، Argon، Carbon Dioxide و سایر گازها Thermal Properties متفاوتی دارند.

اگر دستگاه برای Air Calibration شده باشد، استفاده از آن برای یک Gas متفاوت بدون Correction می‌تواند خطا ایجاد کند.

برخی مدل‌ها امکان انتخاب Gas از منوی داخلی دارند.

مخلوط گازها

اگر ترکیب Gas Mixture ثابت باشد، ممکن است Flowmeter برای همان ترکیب Calibration شود.

اما اگر درصد اجزای مخلوط دائماً تغییر کند، Thermal Properties نیز تغییر می‌کنند و Measurement می‌تواند تحت تأثیر قرار گیرد.

این موضوع در فرآیندهای شیمیایی اهمیت زیادی دارد.

محدوده اندازه‌گیری

Measurement Range یکی از مهم‌ترین مشخصات در فروش فلومتر حرارتی است.

Flowmeter باید هم Minimum Flow و هم Maximum Flow فرآیند را پوشش دهد.

مدل نامناسب ممکن است در جریان‌های بسیار پایین Sensitivity کافی نداشته باشد یا در جریان بالا از Range خارج شود.

Turndown Ratio

Turndown Ratio نشان‌دهنده نسبت بین Maximum و Minimum Flow قابل اندازه‌گیری است.

Thermal Mass Flowmeterها در بعضی طراحی‌ها می‌توانند Turndown مناسبی ارائه دهند.

این ویژگی برای سیستم‌هایی که مصرف Gas در آنها از مقدار بسیار کم تا زیاد تغییر می‌کند مفید است.

دقت فلومتر حرارتی

Accuracy به Range، نوع Gas، Pressure، Temperature، Flow Profile و Calibration وابسته است.

در فروش فلومتر حرارتی باید بررسی شود Accuracy به‌صورت درصد Reading، Full Scale یا ترکیبی از آنها اعلام شده است.

این تفاوت هنگام مقایسه دو محصول اهمیت زیادی دارد.

تکرارپذیری

Repeatability نشان می‌دهد Flowmeter در یک شرایط یکسان تا چه اندازه نتایج مشابه ارائه می‌دهد.

برای Process Control و پایش مصرف، Repeatability مناسب اهمیت زیادی دارد.

زمان پاسخ

Response Time مشخص می‌کند Sensor با چه سرعتی تغییر Flow را تشخیص می‌دهد.

در Flow Switchهای ماشین‌آلات ممکن است Response سریع اهمیت داشته باشد.

در Energy Monitoring، سرعت بسیار بالا همیشه مهم‌ترین معیار نیست و Stability می‌تواند اهمیت بیشتری داشته باشد.

تأثیر دمای گاز

Thermal Flowmeter بر اساس Heat Transfer کار می‌کند و Temperature Gas یکی از پارامترهای مهم سیستم است.

مدارهای مناسب Temperature Compensation دارند، اما Sensor همچنان باید در محدوده Operating Temperature خود استفاده شود.

تأثیر فشار

در Thermal Mass Flow Measurement، Pressure می‌تواند بر Density و رفتار Gas اثر داشته باشد.

طراحی و Calibration دستگاه این اثر را تا محدوده مشخصی در نظر می‌گیرد.

در فروش فلومتر حرارتی باید Operating Pressure و Maximum Pressure بررسی شوند.

افت فشار

در Insertion Thermal Flowmeter معمولاً تنها Probe کوچکی داخل مسیر قرار دارد و Pressure Drop می‌تواند نسبتاً محدود باشد.

Inline Meter ممکن است دارای Measurement Section خاصی باشد که مقداری Pressure Drop ایجاد کند.

مقدار دقیق باید از دیتاشیت بررسی شود.

نداشتن قطعات متحرک

یکی از مزایای Thermal Flowmeter نداشتن Rotor، Turbine یا Impeller متحرک است.

این ویژگی می‌تواند سایش مکانیکی Measuring Element را کاهش دهد.

به همین دلیل برای Monitoring دائمی Gas Flow گزینه جذابی محسوب می‌شود.

آلودگی روی سنسور

با وجود نداشتن قطعات متحرک، Sensor Tip می‌تواند در بعضی فرآیندها آلوده شود.

Oil Mist، Dust یا رسوبات می‌توانند انتقال Heat را تغییر دهند.

در شبکه هوای فشرده آلوده باید کیفیت Air و نیاز به Cleaning Sensor بررسی شود.

هوای فشرده روغنی

در Compressed Air Systemهایی که Oil Carryover وجود دارد، آلودگی می‌تواند روی Thermal Sensor بنشیند.

این موضوع ممکن است در طول زمان Measurement را تغییر دهد.

برای چنین سیستم‌هایی باید مدل مناسب انتخاب و Maintenance دوره‌ای در نظر گرفته شود.

جهت جریان

بسیاری از Thermal Flow Sensorها جهت مشخصی برای Flow دارند.

فلش روی بدنه یا Probe Direction باید هنگام نصب رعایت شود.

نصب برعکس یا چرخاندن نامناسب Probe می‌تواند باعث خطای Measurement شود.

عمق نصب Probe

در Insertion Flowmeter عمق قرارگیری Probe اهمیت زیادی دارد.

Sensor باید در Position تعیین‌شده توسط سازنده قرار بگیرد.

اگر Probe بیش از حد داخل یا بیرون باشد، Velocity اندازه‌گیری‌شده ممکن است نماینده مناسبی از Average Flow نباشد.

محل نصب فلومتر

Elbow، Valve، Reducer و سایر تجهیزات می‌توانند Flow Profile را تغییر دهند.

در نتیجه برای Accuracy مناسب معمولاً Straight Pipe Length قبل و بعد از Sensor مورد نیاز است.

مقدار دقیق به مدل و Pipe Configuration بستگی دارد.

نصب بعد از زانویی

Elbow می‌تواند Swirl ایجاد کند.

اگر Flowmeter خیلی نزدیک به زانویی نصب شود، Sensor ممکن است جریان نامتقارن را اندازه‌گیری کند.

در فروش فلومتر حرارتی باید Installation Requirement سازنده بررسی شود.

نصب بعد از شیر

Control Valve نیز می‌تواند Turbulence زیادی ایجاد کند.

Position Flowmeter نسبت به Valve باید مطابق Manual انتخاب شود.

در برخی شرایط استفاده از Flow Conditioner می‌تواند قابل بررسی باشد.

Flow Conditioner

Flow Conditioner برای ایجاد Profile یکنواخت‌تر جریان استفاده می‌شود.

در خطوطی که Straight Run کافی وجود ندارد، برخی سازندگان استفاده از Flow Conditioner را پیشنهاد می‌کنند.

این موضوع به طراحی Meter بستگی دارد.

خروجی 4 تا 20 میلی‌آمپر

4 تا 20 mA یکی از خروجی‌های رایج Thermal Flowmeter صنعتی است.

Flow Rate به جریان الکتریکی استاندارد تبدیل شده و به PLC یا DCS ارسال می‌شود.

این خروجی برای Monitoring پیوسته بسیار کاربردی است.

خروجی Pulse

برخی Thermal Flowmeterها دارای Pulse Output هستند.

این خروجی می‌تواند برای Totalized Flow مورد استفاده قرار گیرد.

برای مثال هر Pulse نمایانگر مقدار مشخصی از Gas مصرف‌شده است.

خروجی PNP و NPN

در Thermal Flow Switch و برخی Flow Sensorهای ماشین‌سازی، PNP یا NPN Output استفاده می‌شود.

این خروجی می‌تواند برای اعلام Low Flow یا High Flow به PLC مورد استفاده قرار گیرد.

خروجی 0 تا 10 ولت

در برخی مدل‌ها خروجی Voltage نیز وجود دارد.

نوع Output باید متناسب با Analog Input سیستم کنترل انتخاب شود.

فلومتر حرارتی با IO-Link

برخی انواع سنسور حرارتی جدید دارای IO-Link هستند.

این Interface امکان انتقال مقدار Flow به‌صورت Digital و همچنین Parameterization، Diagnostics و انتقال اطلاعات اضافی را فراهم می‌کند.

این قابلیت در سیستم‌های Machine Automation و Smart Factory کاربردی است.

فلومتر حرارتی با نمایشگر

Display امکان مشاهده Flow Rate، Total Consumption و Parameterهای دیگر را در محل فراهم می‌کند.

در برخی مدل‌ها Temperature و Pressure نیز ممکن است توسط تجهیز اندازه‌گیری یا از Sensorهای دیگر دریافت شوند.

قابلیت دقیق به مدل بستگی دارد.

Totalizer

Totalizer مقدار کل Gas یا Fluid عبوری را در یک بازه محاسبه می‌کند.

در Energy Management این اطلاعات اهمیت زیادی دارد؛ زیرا علاوه بر Instantaneous Flow، مجموع مصرف نیز قابل بررسی است.

اتصال به PLC

Thermal Flowmeter می‌تواند از طریق 4–20 mA، Pulse، Switching Output یا Digital Interface به PLC متصل شود.

نوع ورودی PLC باید با خروجی Sensor سازگار باشد.

در فروش فلومتر حرارتی بهتر است نوع PLC و Input Module پیش از سفارش مشخص شود.

تفاوت فلومتر حرارتی و توربینی

Turbine Flowmeter دارای Rotor مکانیکی است که با جریان می‌چرخد.

Thermal Flowmeter از Heat Transfer استفاده می‌کند و نیازی به Turbine ندارد.

برای Gas Measurement و Low Flow، Thermal Technology می‌تواند مزایای مهمی داشته باشد.

Turbine Meter در مقابل برای برخی مایعات تمیز و کاربردهای مشخص گزینه مناسبی است.

تفاوت فلومتر حرارتی و الکترومغناطیسی

Magnetic Flowmeter برای مایعات رسانای الکتریکی طراحی شده است.

Thermal Mass Flowmeter بیشتر برای Gas Flow Measurement شناخته می‌شود و به Conductivity الکتریکی Gas وابسته نیست.

بنابراین کاربرد این دو فناوری کاملاً متفاوت است.

تفاوت فلومتر حرارتی و التراسونیک

Ultrasonic Flowmeter از انتشار موج صوتی در سیال استفاده می‌کند.

Thermal Flowmeter از انتقال Heat میان Sensor و Flow استفاده می‌کند.

Ultrasonic Technology می‌تواند برای مایعات و گازها طراحی شود، در حالی که Thermal Mass Technology در بسیاری از کاربردها برای Gas Measurement بسیار رایج است.

تفاوت فلومتر حرارتی و کوریولیس

Coriolis Flowmeter با اندازه‌گیری اثر حرکت Mass روی Tubeهای مرتعش، Mass Flow را تعیین می‌کند.

Thermal Mass Flowmeter با Heat Transfer کار می‌کند.

Coriolis برای مایع و گاز قابل طراحی است و می‌تواند Density نیز ارائه دهد، اما Thermal Flowmeter در بسیاری از خطوط Gas دارای ساختار ساده‌تر و Pressure Drop کمتری است.

مزایای فلومتر حرارتی

از مزایای مهم Thermal Flow Measurement می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مناسب برای اندازه‌گیری Mass Flow گازها
• مناسب برای هوای فشرده
• بدون Rotor یا قطعات متحرک
• مناسب برای اندازه‌گیری Flow پایین در بسیاری از مدل‌ها
• امکان نصب Insertion روی خطوط بزرگ
• امکان اندازه‌گیری Consumption
• مناسب برای Energy Monitoring
• قابل اتصال به PLC
• دارای خروجی‌های آنالوگ و دیجیتال
• قابلیت Totalization در بسیاری از مدل‌ها
• مناسب برای تشخیص نشتی هوای فشرده از طریق تحلیل مصرف
• دارای مدل‌های IO-Link

محدودیت‌های فلومتر حرارتی

Thermal Flowmeter نیز محدودیت‌هایی دارد.

تغییر نوع Gas می‌تواند Calibration را تحت تأثیر قرار دهد.

آلودگی Sensor Tip ممکن است Heat Transfer را تغییر دهد.

Flow Profile نامناسب می‌تواند Accuracy را کاهش دهد.

در Gas Mixtureهایی با Composition متغیر، Measurement می‌تواند دچار خطا شود.

همچنین هر Thermal Flowmeter برای تمام مایعات یا گازها طراحی نشده است.

نکات مهم هنگام فروش فلومتر حرارتی

در فروش فلومتر حرارتی ابتدا مشخص کنید سیال Gas است یا Liquid.

نوع Gas دقیق مانند Air، Nitrogen یا Argon تعیین شود.

در صورت وجود Gas Mixture، درصد ترکیب مشخص شود.

Minimum و Maximum Flow Rate بررسی شوند.

Pipe Diameter مشخص شود.

Inline یا Insertion بودن Meter انتخاب شود.

Operating Pressure تعیین شود.

Process Temperature و Ambient Temperature بررسی شوند.

Accuracy و Repeatability مورد نیاز مشخص شوند.

Reference Condition برای Nm³/h یا Sm³/h بررسی شود.

نوع خروجی 4 تا 20 mA، Pulse، PNP، NPN یا IO-Link تعیین شود.

وجود Totalizer در صورت نیاز بررسی شود.

محل نصب از نظر Elbow، Valve و Reducer بررسی شود.

Straight Pipe Requirement رعایت شود.

در مدل Insertion، Probe Length و Insertion Depth مشخص شوند.

کیفیت Gas از نظر Dust، Moisture و Oil بررسی شود.

در صورت نصب در محیط Hazardous، Approval مناسب انتخاب شود.

در نهایت فروش فلومتر حرارتی باید بر اساس شرایط واقعی فرآیند و دیتاشیت محصول انجام شود.

برندهای معروف فلومتر حرارتی

Endress+Hauser در حوزه Thermal Mass Flow Measurement تجهیزاتی برای Gas Flow و کاربردهای فرآیندی ارائه می‌کند.

ifm نیز انواع Flow Sensor و Compressed Air Meter بر پایه Thermal Principle برای ماشین‌آلات و مدیریت هوای فشرده دارد.

SICK در حوزه Flow Measurement گازها و تجهیزات اندازه‌گیری صنعتی محصولات متنوعی ارائه می‌کند.

Bronkhorst یکی از برندهای شناخته‌شده در زمینه Thermal Mass Flow Meter و Mass Flow Controller برای Flowهای کوچک و دقیق است.

E+E Elektronik نیز تجهیزاتی برای اندازه‌گیری مصرف و Mass Flow هوای فشرده و گازها ارائه می‌کند.

HÖNTZSCH و SIKA نیز در حوزه Flow Measurement و Thermal Flow Sensor محصولات صنعتی مختلفی دارند.

در فروش فلومتر حرارتی بهتر است برند پس از تعیین Gas، Flow Range، Pipe Size، Accuracy و Output مورد نیاز انتخاب شود.

جمع‌بندی

سنسور حرارتی چیست؟ در سیستم اندازه‌گیری جریان، سنسور حرارتی تجهیزی است که با بررسی میزان انتقال Heat میان عنصر گرم‌شده و سیال عبوری، Flow را تشخیص می‌دهد. این فناوری به‌خصوص برای اندازه‌گیری Mass Flow گاز و مصرف هوای فشرده بسیار کاربردی است.

انواع سنسور حرارتی شامل Thermal Mass Flowmeter، Calorimetric Flow Sensor، Inline Flowmeter، Insertion Flowmeter و Thermal Flow Switch هستند و هر یک برای کاربرد متفاوتی طراحی شده‌اند.

در فروش فلومتر حرارتی باید نوع Gas، Flow Range، Pressure، Temperature، Pipe Diameter، Inline یا Insertion بودن، Accuracy، نوع خروجی، شرایط نصب و کیفیت سیال بررسی شوند. انتخاب صحیح Thermal Flowmeter می‌تواند اطلاعات دقیقی از مصرف گاز یا هوای فشرده در اختیار PLC، سیستم مانیتورینگ و مدیریت انرژی قرار دهد.