Akış Ölçüm Cihazı

Akış ölçüm cihazı, hız ve belirli koşullar altında akan ortamın miktarını belirlemek için kullanılır. Akış ölçüm cihazı, pek çok şeyin yanı sıra ölçülecek ortam türüne ve ölçüm prensibine göre ayrılabilirler. Genelde akış ölçüm cihazı, akan malzemenin belirli bir hali (gaz ya da sıvı gibi) için tasarlanmıştır. Özel donanımlı akış ölçüm cihazları ile üretim ya da depolama süreçlerinde nakliye sırasında akan dökme malzemeler de ölçülebilir. 

Akış ölçüm cihazı ile çok az ilgisi olanlar bile yakıt ikmali sırasında yakıt dağıtıcısındaki akış ölçüm cihazını gözlemlemiş ve muhtemelen kullanılan su ve gaz miktarı için ödeme yapmadan önce su ya da gaz sayacını okumuştur. Bu tür akış ölçüm cihazları miktarı kaydetmek için kullanılır ve hacme bağlı fiyatlar nedeniyle kalibre edilmelidir. Bu cihazlara ve proseslerin sürekli izlenmesi ve kontrolü için kullanılanlara sürekli olarak aynı yerde kullanıldıkları için sabit akış ölçüm cihazı denir. Mobil akış ölçüm cihazı, ara sıra ve farklı konumlarda gerçekleştirilen ölçüm ve mevcut tesis ve sistemlerde sorun giderme için uygundur.

Akış ölçüm cihazı pek çok farklı alanda kullanılır. İhtiyaçlarınıza göre seçenekleri sınırlandırmak için önce ölçüm koşullarını netleştirmeniz önerilir.

- Akış ölçüm cihazı bir noktaya kalıcı olarak mı kurulmalı yoksa farklı noktalarda ölçümler mi yapılmalı?

- Malzeme gaz mı sıvı mı yoksa dökme malzeme mi?

- Malzeme tamamen dolu bir boru kesitinden akıyor mu?

- Eğer öyleyse akış ölçüm cihazı boru kesitinin içine girebilir mi?

- Hangi akış hızları ölçülmeli?

- Akış ölçüm cihazının hassasiyeti ne olmalı?

- Devam eden bir işlem sırasında ölçüm yapılmalı mı ve işlem etkilenmeli mi? 

- Ölçüm değerleri kaydedilmeli mi ya da aktarılmalı mı?

- Akış ölçüm cihazı kalibre edilip ayarlanmalı mı?

Aşağıda bazı akış ölçüm cihazı türleri çalışma prensiplerine göre kısaca açıklanmıştır.

Akış hızını ve debiyi ölçmek için çeşitli ölçüm prensipleri kullanılabilir. Pitot tüplü, pervaneli ve sıcak telli akış ölçüm cihazları, sensörün doğrudan akışa yerleştirildiği ve belirli bir miktarda akışı etkileyen türde olanlardır. Pitot tüplü akış ölçüm cihazları, güçlü akışa ve yüksek partikül içerikli gazlar için epey uygundur. 5 m/s … 20 m/s aralığındaki gazlar için sıvı hacimleri ve ortalama akış hızı pervaneli akış ölçüm cihazı ile ölçülebilir. Termal sensörlü sıcak telli akış ölçüm cihazları, özellikle düşük hızdaki gazlı ortamlar için uygundur. Hem ultrasonik akış ölçüm cihazı hem de manyetik indüktif akış ölçüm cihazı akışı engellemeden ölçüm yapan cihazlardır.

Basınç farkını kullanarak akış hızını belirleyen akış ölçüm cihazı, pitot tüplü akış ölçüm cihazıdır. Basınç ölçümü, akan ortamın basıncını algılayıp kaydeden ve özel olarak düzenlenmiş açıklıkları bulunan bir boru üzerinden gerçekleşir. Ayrıca, ölçülen hareketli olmayan ortamın statik basıncı bu dinamik basınçtan çıkarıldığında diferansiyel basınç elde edilir ki bundan da akış hızı belirlenebilir. Borudan akan debi, akış hızından ve boru kesitinden belirlenebilir.

Özel olarak şekillendirilmiş bir pervanenin akış boyunca ne kadar hızlı hareket ettiğinden yola çıkarak ortamın hızını belirleyen akış ölçüm cihazı, pervaneli akış ölçüm cihazıdır. Bu tür akış ölçüm cihazları, genellikle dış mekan rüzgar ölçümleri için kullanılır. Binalara ya da rüzgar türbinlerine kalıcı olarak monte edilir ve bir rüzgar ölçüm cihazı ya da rüzgar yönü göstergesi ile birleştirilerek akışa döndürülebilir. Mobil akış ölçüm cihazı, havalandırma kanallarını kontrol etmek için tesislerde, şantiyelerde, havalimanlarında ya da binalarda kullanılır. Bu akış ölçüm cihazlarından bazıları sabit akış kesiti durumunda debiyi de belirleyebilir. Pervane doğrudan akışta tutulur, bu nedenle pek çok cihaz için akış yönüne dikkat edilmelidir. Yatay akış yönünden bağımsız ve özel bir şekle sahip bir başka akış ölçüm cihazı da fincan akış ölçüm cihazıdır. Bu akış ölçüm cihazında, akışa dik olan dönme ekseni etrafından üç ya da dört çanak akış tarafından hareket ettirilir.  

Sıcak telli akış ölçüm cihazı, ısıtılmış elektriksel olarak iletken malzemelerle çalışan bir akış ölçüm cihazıdır. Sensör, yüksek akış hızlarında daha hızlı soğur. Değerlendirme, iki farklı yöntemle yapılabilir. İlk yöntem, ısıtma akımını sabit tutan Sabit Akım Anemometresi (CCA)‘dır. Sıcaklık değişiminden dolayı ısıtmalı sensörün elekrik direnci değişir ve değişen voltaj ölçülebilir. İkinci yöntem, sabit sıcaklıkla çalışan Sabit Sıcaklık Anemometre’dir. Bu yöntemde, akış hızı, sıcaklığı korumak için ne kadar ısıtma akımının kullanılması gerektiğine göre belirlenir. 

Ultrasonik akış ölçüm cihazı, doğrudan temas olmadan boru hatlarından akan sıvıların akış hızını ve debisini ölçmek için kullanılır. Bunun için akış ölçüm cihazı, alıcı ve verici olarak boru hattına yerleştirilen ve sabitlenen iki sensöre sahiptir. Ölçüm, hem metal hem de plastik borularda gerçekleştirilebilir. Sensörler, birçok farklı boru kesiti için de kullanılabilir. Bu nedenle, mevcut boru hatları için herhangi bir değişiklik gerektirmediğinden ultrasonik ak akış ölçüm cihazları mobil ölçümler için çok uygundur. Ölçüm değerleri değerlendirilirken yüksek viskozite, gaz kabarcıkları ya da katılar nedeniyle sıvının homojensizliği gibi nedenlerle ölçüm sonucunun hatalı olabileceği dikkate alınmalıdır. 

Manyetik indüktif akış ölçümü (EMF), hareketli parçalar olmadan ya da akan ortama herhangi bir temas olmadan gerçekleşir. Bununla birlikte, ölçülecek ortamın elektriksel olarak iletken olmasını ve özel bir ölçüm bölümünden yönlendirilmesini gerektirir. Bunun için özel olarak hazırlanmış bir boru kesiti akış ölçüm cihazına entegre edilmiştir. Bu, ortaya çıkan manyetik alanın boru malzemesi üzerinden dağılmamasını ve voltajın akan ortamla galvanik temas halinde olan iki elektrod aracılığıyla kesilebilmesini sağlar. İletkenliğin alt sınır değeri cihaza bağlıdır ve saniye başına 50 mikrosiemens olabilir. Böyle bir akış ölçüm cihazı almaya karar vermeden önce ortamın yeterince iletken olup olmadığı kontrol edilmelidir. Manyetik indüktif sensörler hızlı tepki verir ve sadece kısa bir ölçüm mesafesi gerektirir. Manyetik indüktif akış ölçüm cihazı, sıcaklık, yoğunluk ve viskoziteden bağımsızdır ve taşınan gaz kabarcıkları ve katılarla bile hassas ölçüm sonuçları verir.  

Doğru değerler sağladığından emin olmak için akış ölçüm cihazının düzenli olarak kalibre edilmesi gerekir. Akış ölçüm cihazı seçilirken nerede ve nasıl kalibre edilebileceği düşünülmelidir. İşlemleri sürekli izleyen ve kontrol eden cihazlar için cihazın harici kalibrasyon için gönderilmemesi bir avantaj sağlar. Birçok üretim işleminin ilgili ortamla ve yerel koşullarda doğrudan test yapabilmesi de avantajlıdır. Sürekli kullanıma hazır olması gereken kalibre edilmiş su sayaçları söz konusu olduğunda, kalibrasyon süresi dolduktan sonra cihaz test edilmiş olanla değiştirilir. Böylece, ölçüm noktası sadece değiştirme süresi boyunca bloke edilir ve hemen ardından tekrar kullanılabilir. Çıkarılan cihaz sonrasında test edilir ve sapma durumunda ayarlanır ya da artık kullanılmaz. Harici olarak kalibre edilmesi gereken mobil akış ölçüm cihazı için sürenin önceden ayarlanması gerekir. Yanlış ölçüm değerlerinin sonucuna bağlı olarak kontroller arasındaki zaman aralıkları belirlenmelidir.