Flow metering - Orifice plate flow meter

flow meter တိုင္းမွာ advantages ဆိုတဲ႔ အားသာခၽက္ေတြရိွသလို၊ limitation ဆိုတဲ႔ ကန္႔သတ္ခၽက္ေတြ လည္းရိွပါတယ္။ steam applications အတြက္၊ အသံုးၿပဳေလ့ရိွတဲ႔ flow meter အမၽိဳးအစားေတြကေတာ႔၊ Orifice plate flow meters, Turbine flow meters (including shunt or bypass types), Variable area flow meters, Spring loaded variable area flow meters, Direct in-line variable area (DIVA) flow meter, Pilot tubes နဲ႔ Vortex shedding flow meters တို႔ၿဖစ္ပါတယ္။

Orifice plate flow meter ကို head loss device သို႔မဟုတ္ differential pressure flow meter လို႔ လည္းေခါါေလ့ရိွပါတယ္။ venturis နဲ႔ nozzles flow meter ေတြဟာလည္း၊ differential pressure flow meter ေတြၿဖစ္ပါတယ္။ pipeline မွဝင္လာတဲ႔ fluid ကို၊ Orifice plate ဟာ restriction အေနနဲ႔ တားဆီး ထားၿပီး၊ restriction area ကိုၿဖတ္သန္းတဲ႔အခါ၊ across restriction အဝင္နဲ႔အထြက္မွာ၊ pressure differential ၿဖစ္ေပါါပါတယ္။

 

Fig. Orifice plate

Fig. Orifice plate flow meter

Bernoulli's Theorem အရ၊ pressure drop ဟာ flow rate ရဲ႕ square root ဆိုတဲ႔ နွစ္ထပ္ကိန္းရင္း တန္ဘိုးနဲ႔ directly proportional တိုက္ရိုက္အခၽိဳးကၽတဲ႔ အတြက္၊ differential pressure ကိုတိုင္းတာၿခင္း ၿဖင္႔ flow rate ကို၊ ရရိွလာပါတယ္။ differential pressure ကိုတိုင္းတာဖို႔အတြက္၊ Orifice plate ရဲ႕ upstream နဲ႔ down steam တို႔မွ၊ connection tapping ထုတ္ၿပီး၊ secondary device ၿဖစ္တဲ႔၊ DP - differential cell သို႔၊ pressure ကိုေပးပို႔ပါတယ္။

 

Fig. Orifice plate flow meter installation

DP cell မွတဆင္႔ simple flow indicator ဒါမွမဟုတ္၊ temperature နဲ႔ pressure data ေတြကိုပါေဖာ္ ၿပေပးနိဳင္တဲ႔၊ flow computer သို႔ေပးပို႔ပါတယ္။ temperature နဲ႔ pressure data ေတြကိုပါေဖာ္ၿပေပး နိဳင္တဲ႔၊ flow computer ေတြကိုအသံုးၿပဳတဲ႔အခါ၊ fluid ရဲ႕ flow rate data သာမက density compensation data ေတြကိုပါရရိွလာပါတယ္။

horizontal အေနအထားနဲ႔၊ install လုပ္တဲ႔အခါ၊ fluid ထဲမွာ၊ ေရာေနွာပါဝင္ေနတတ္တဲ႔ vapors ေတြနဲ႔ condensate ေတြဟာ၊ orifice ရဲ႕ upstream face မွာ၊ built up စုဖြဲ႔ေနတတ္ပါတယ္။ upstream surface မွ vapors နဲ႔ condensate ေတြကို၊ ထြက္သြားေစဖို႔၊ orifice plate ရဲ႕ေအာက္မွာ အေပါက္ေလး တေပါက္ေဖာက္ထားေလ့ရိွပါတယ္။ correct sizing and installation ဆိုတဲ႔၊ orifice plates အရြယ္အစား မွန္ကန္စြာေရြးခၽယ္ၿခင္းနဲ႔ တတ္ဆင္အသံုးၿပဳၿခင္းအတြက္၊ standardization အေနနဲ႔ ISO 5167 ကို၊ သတ္မွတ္ထုတ္ၿပန္ထားပါတယ္။

orifice plate ရဲ႕ အဝင္နဲ႔အထြက္ upstream နဲ႔ downstream pressure ေတြကို၊ tapping ထုတ္ၿပီး၊ DP cell သို႔ ေပးပို႔တဲ႔၊ small bore အရြယ္အစားသာရိွတဲ႔၊ ပိုက္လိုင္းအေသးေလးေတြကို၊ impulse lines လို႔လည္းေခါါပါတယ္။ orifice plate ရဲ႕ flange မွာ upstream နဲ႔ downstream pressure ေတြအတြက္၊ tapping ထုတ္ထားေလ့ရိွပါတယ္။ flange tapping နဲ႔ impulse lines ေတြကို၊ ေဒါင္လိုက္ vertically အေန အထားနဲ႔ install လုပ္တဲ႔အခါ၊ clogged ပိတ္ဆို႔တတ္တဲ႔အတြက္၊ အလၽွားလိုက္ horizontally အေန အထားနဲ႔သာ၊ install လုပ္သင္႔ပါတယ္။ DN 50 သို႔မဟုတ္ JIS standard အရ 50 A လို႔ေခါါတဲ႔၊ (၂) လက္မအရြယ္အစားေအာက္ pipe ေတြမွာ၊ orifice plate ကိုတတ္ၿပီး၊ impulse lines ကိုဆက္သြယ္တဲ႔ အခါ၊ space restrictions ေႀကာင္႔ horizontally အေနအထား ဒါမွမဟုတ္ vertically အေနအထားနဲ႔၊ tapping မထုတ္ပဲ၊ corner tapping ပံုစံနဲ႔ ဆက္သြယ္တာမၽိဳးကိုလည္းေတြ႔ရတတ္ပါတယ္။

orifice down stream pipe line ရဲ႕ 'vena contracta' မွာ၊ contraction coefficient ေကာင္းေစဖို႔၊ 'upstream impulse lines diameter = 0.5 x pipe diameter on the downstream side' ဆိုတဲ႔၊ သတ္မွတ္ခၽက္နဲ႔ေရြးခၽယ္ရပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ upstream side မွ၊ impulse lines ရဲ႕ diameter ဟာ၊ downstream side မွ၊ impulse lines diameter ရဲ႕ တဝက္ အရြယ္အစားသာရိွတယ္လို႔၊ ဆိုနိဳင္ပါတယ္။

orifice plate ရဲ႕ အထြက္၊ down stream line မွာၿဖစ္ေပါါမယ္႔ flow disturbance effect ကို၊ ေလၽွာ႔ခၽဖို႔ pipe line ဟာ၊ straight အေန နဲ႔၊ ေၿဖာင္႔တန္းစြာတတ္ဆင္ထားတဲ႔ pipe line ၿဖစ္ဖို႔လိုပါတယ္။ straight line အေနနဲ႔ ရိွရမယ္႔၊ down stream pipe line ရဲ႕အလၽွားကို '5 X pipe diameter lenght' တနည္းအား ၿဖင္႔ pipe diameter ရဲ႕ (၅) ဆဆခန္႔အလၽွားရိွတဲ႔၊ straight length ၿဖစ္ရမယ္လို႔၊ သတ္မွတ္ထားပါတယ္။

orifice plate diameter နဲ႔ pipe diameter တို႔ရဲ႕၊ ဆက္သြယ္ခၽက္ကေတာ႔ 'ß ratio' ၿဖစ္ၿပီး၊ ေယဘုယၽ အားၿဖင္႔ (0.7) ခန္႔ရိွပါတယ္။ straight line အေနနဲ႔ ရိွရမယ္႔၊ up stream pipe line အလၽွားကို၊ 'ß ratio' နဲ႔ pipe diameter တို႔အေပါါမူတည္ၿပီး၊ ေရြးခၽယ္ရပါတယ္။ ပံုမွန္အားၿဖင္႔ pipe diameter ရဲ႕ (၁၀) ဆခန္႔ အလၽွား ရိွတဲ႔၊ straight length အေနနဲ႔ တတ္ဆင္ပါတယ္။

orifice plate flow meter ေတြဟာ၊ တည္ေဆာက္ပံုရိုးရွင္းၿပီး၊ rugged သို႔မဟုတ္ strong feature အေနနဲ႔ တတ္ဆင္ထားတဲ႔အတြက္၊ အႀကမ္းခံပါတယ္။ accuracy ေကာင္းသလို၊ ေစၽးနံွဳးသက္သာပါတယ္။ ISO 5167 standard ကိုအတိအကၽလိုက္နာၿပီး၊ ထုတ္လုပ္ထားတဲ႔ orifice plate flow meter ေတြကို၊ recalibration အေနနဲ႔၊ ထပ္မံေဆာင္ရြက္စရာမလိုဘူးလို႔လည္း၊ သတ္မွတ္ထားႀကပါတယ္။

flow နဲ႔ pressure drop တိုရဲ႕ square root ဆက္သြယ္ခၽက္ေႀကာင္႔၊ Orifice plate flow meter ေတြမွာ၊ turn-down ratio ဟာ၊ (4:1) မွ (5:1) အထိသာရိွပါတယ္။ steam system မွာအသံုးၿပဳတဲ႔အခါ၊ water hammer effect ေႀကာင္႔၊ orifice plate တတ္ဆင္ထားတဲ႔ေနရာမွာ buckle လို႔ေခါါတဲ႔ loose ၿဖစ္လာနိဳင္ ပါတယ္။ အခၽိန္ႀကာလာတဲ႔အမၽွ၊ loose ၿဖစ္ေနတဲ႔ plate ဟာ ကၽြတ္ထြက္သြားၿပီး၊ pipe line ကို၊ ပိတ္

ဆို ႔ေစတတ္ပါတယ္။

အလားတူပဲ wet steam သို႔မဟုတ္ dirty steam ေတြနဲ႔၊ ထိေတြ႔ပါမၽားလာတဲ႔အခါ၊ plate ရဲ႕ square edges ေတြမွာ၊ erode သို႔မဟုတ္ wear လို႔ေခါါတဲ႔၊ ပြန္းစားမွဳေတြၿဖစ္ေပါါလာၿပီး၊ အခၽိန္ႀကာလာတဲ႔အမၽွ၊ flow meter ရဲ႕ reliability နဲ႔ accuracy ကိုပါထိခိုက္လာနိဳင္ပါတယ္။

Reference : Steam Engineering Tutorials,  http://en.wikipedia.org/
Image credit to : http://www.spiraxsarco.com/


Remark : All images herein this website are for use of educational purpose only. The owner of this web site is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.