بخشی از مقاله
چکیده
اندازه گیری دقیق دبی سیال در صنایع مختلف از جمله صنعت نفت،کشاورزی و آب حائز اهمیت است.در صنعت آب وکشاورزی بخاطر نبود سیستم دقیق اندازه گیری باعث هدررفتن منابع آبی میشود.اندازه گیری دبی سیال با کنتور مکانیکی انجام می گیرد که بدلیل سیستم گیربکسی آن از دقت پایینی برخوردار است.دراین مقاله با بررسی ها و محاسبات انجام شده،روش جدید سیستم مغناطیسی اندازه گیری دبی سیال - - MSF با قابلیت نمایشگر دیجیتال و شارژ و تکیه بر مدیریت مصرف آب با بالاترین دقت طراحی و ساخته شد.
سیستمMSF به عنوان جایگزین کنتور آب ، تست گردید که نتایج حاصل از آزمایشهای خستگی، افت فشار، تحمل فشار و تعیین منحنی خطا بر حسب دبی کاملا با محاسبات تئوری انجام گرفته منطبق شد. و کنتور مربوطه با توجه به اندازه گیری کمترین دبی استارت در کلاس دقتی - C - قرار گرفت . پارامترهای موثرحاصل از آزمایش های انجام گرفته ، نسبت به سیستم مکانیکی دقیقتر بدست آمد.
شرح سیستم صنعتی
یکی از پرمصرف ترین تجهیزات در صنعت آب کنتور آب می باشد.که به منظور اندازه گیری میزان آب مصرفی مورد استفاده قرار می گیرد این وسیله با توجه به وظیفه ای که بر عهده دارد بایداز ویژگی های خاصی از قبیل: عملکرد صحیح در شرایط مختلف کاری،شرایط مختلف دمایی و دقت اندازه گیری بالا و هزینه ی پایینی داشته باشد. از انواع این وسایل اندازه گیری سیال - کنتور آب - می توان به سه گروه کلی تقسیم بندی کرد:
- 1کنتورهای مکانیکی
- 2اختلاف فشاری
- 3مخصوص
کنتورهای مکانیکی را می توان جز کنتورهای مرسوم در اندازه گیری میزان سیال عبور داده شده نامید. و به دو گروه تقسیم می شود. - 1جابجایی - 2استنباطی کنتور های مکانیکی شامل مکانیزمی می باشند که در مسیر جریان سیال قرار دارد و بطور پیوسته با سرعتی متناسب با سرعت جریان سیال حرکت می کند.این کنتورها تحت عنوان کنتورهای مقداری نیز نامیده می شوند.
کنتورهای مکانیکی نوع استنباطی در مقایسه با کنتورهای دیگر بیشترین تقاضاوبیشترین فروش را بخاطر هزینه ی پایین،دقت مناسب و کارکرد مناسب در نامناسب ترین شرایط را دارد. در این کنتورها بجای اندازه گیری حجم سیال بطور مستقیم از سرعت جریان سیال حجم آن استنباط می شود.در این کنتورها عمدتا قطعه ی تشخیص دهنده پروانه ای است که در مسیر جریان سیال قرار دارد و توسط نیروی ناشی از جریان سیال بطور آزاد دوران می کند.در این کنتورها که بنام کنتورهای سرعتی نیز نامیده می شوند طراحی پروانه و محفظه کاری کنتور طوری انجام می شود که بین میزان چرخش پروانه و سرعت جریان سیال یک تناسب مستقیم برقرار باشد.
انتقال نیرو از طریق پروانه به مجموعه ای از چرخ دندهها ، شمارش گر مکانیکی را به حرکت می اندازد که همین امر باعث می شود برای غلبه به اینرسی سکون قطعات متحرک کنتور همواره دبی مشخصی آب به نام دبی استارت مورد نیاز باشد بنابراین کنتور آب نمی تواند در فشارها و دبیهای پایین میزان فشار و دبی دقیقی را اندازه گیری کند.
بطور کلی اجتناب از ایجاد اختلاف در تولید انبوه هر وسیله ی صنعتی از اهداف اصلی هر استانداردی می باشد که در این هدف در مورد کنتورهای آب نیز توسط سازمان های مختلفی نظیر: سازمان بین المللی استاندراد - ISO - ، جامعه اقتصادی اروپا - - EEC، انجمن کارهای آبی آمریکا - AWWA - و.... دنبال شده است. از جمله استانداردهای معتبر در مورد کنتورهای آب سرد استاندارد ISO4064می باشد که حاوی سه بخش مجزا: ISO4064/1 در مورد مشخصات فنی کنتورهای مکانیکی آب سرد ISO4064/11 الزامات و دستورالعمل های مربوط به نصب کنتور ISO4064/111 در خصوص نحوه ی تست کنتورهای مکانیکی آب سرد و تجهیزات مورد نیاز می باشد.
طبق استاندارد ISO4064/1 کنتورهای آب سرد بر اساس دقت عملکرد آنها کلاس بندی می شوند که طبق آخرین تجدید نظر این استاندارد استاندارد که در سال 1993 منتشر شد کنتورهای آب سرد در چهار کلاسA,B,C,D قرار می گیرند که در جدول - - 1کلاس بندی کنتور نشان داده شده است.[1] عیب کنتورهای مکانیکی استنباطی در دبی استارت های بالا و ناتوانی در اندازه گیری دبی های پایین است. در این مقاله کنتور جدید طراحی شده با سیستم MSF دبی استارت حدود 5لیتر بر ساعت در مقایسه با دبی استارت کنتورهای مکانیکی حدود 15 لیتر بر ساعت دارد که در کلاس C کنتورها از جایگاه بهتری برخوردار است.
طرح مسئله و موضوع پژوهشی
کنتور جدید طراحی شده در کلاس دقتی C قرار دارد و بدون استفاده از سیستم چرخ دنده ای می باشد و برای همین از دبی استارت پایینی برخوردار است که با عبور سیال از کنتور توربین به حرکت درآمده و با چرخش توربین که مغناطیسی می باشد یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند و توسط یک سنسور تعداد دوران توربین در واحد زمان محاسبه شده و به لیتر بر ساعت یا مترمکعب بر ساعت تبدیل می کند و بر روی نمایشگر دیجیتال - LCD - نمایش داده می شود.
سرعت چرخش پروانه متناسب با سرعت سیال است[1] و برق مصرفی نمایشگر دیجیتال و سنسور از یک باطری تامین می شود که عمر این باطری13 سال می باشد. مزیت کنتور دیجیتال بدون استفاده از چرخ دنده نسبت به کنتور مکانیکی استنباطی از دبی استارت پایین،زمان مونتاژ کمتر،دقت اندازه گیری بالای جریان سیال در جریان کم،استفاده از سیستم هوشمند شارژ با قبلیت قطع خودکار آب پس از اتمام شارژ، امکان استفاده از پوسته ی کنتور کوچکتر با وزن پایین تر و هزینه ی کمتر آن می باشد.
از این سیستم می توان در تمامی کنتورهای مکانیکی استنباطی - سینگل جت و مولتی جت - استفاده کرد. در نوع سینگل جت آب بطور مستقیم با پروانه برخورد کرده ولی در نوع مولتی جت از یک کاسه توربین که دیواره ی آن چندین سوراخ - چندافشانه - دارد عبور کرده و به پروانه برخورد می کند. در شکل - 1 - اجزاء کنتور با سیستم MSF نشان داده شده است. که در نرم افزار SOLIDWORKSطراحی و مونتاژ شده است.
