فلومتر التراسونیک صاها، راه حلی هوشمند برای کنترل دقیق و بهینه فرآیندهای صنعتی 

امواج التراسونیک یا آلتراسونیک چیست و چه کاربردی دارد؟

اولتراسونیک یا اولتراسوند، ماهیت آن مشابه موج های صوتی می باشد. امواج التراسونیک به نوعی ارتعاش گفته میشوند؛ که برای انتشار نیاز به محیط مادی (فلز، هوا و آب) داشته و در آن انتشار می یابند. این امواج  در دسته امواج مکانیکی قرار می گیرند. امواج اولتراسونیک نوعی از امواج صوتی است که به عنوان صداهای نامفهوم برای انسان تعریف می شود.

صداهای موجود فرکانس های مختلفی دارند، گوش انسان می تواند محدوده 20 هرتز تا 20 کیلو هرتز را بشنود، به صداهایی با فرکانس های بالاتر که گوش انسان قادر به شنیدن آنها نیست امواج اولتراسونیک می گویند. از امواج اولتراسونیک می توان برای اندازه گیری مقادیر زیادی استفاده کرد. امواج التراسونیک در زمینه‌های مختلف از جمله حوزه سلامت و پزشکی (تعیین فشار خون بیمار)، ریخته گری، تراشکاری، سنجش عمق مخزن و  سایر موارد کاربرد دارند.

فلومتر التراسونیک یا ما فوق صوت Ultrasonic Flow Meter چیست؟

یکی از جدیدترین روش های اندازه گیری جریان یا اندازه گیری جریان در طیف وسیعی از سیالات مانند گاز و مایع، فلومتر اولتراسونیک Ultrasonic Flow Meter است. دبی سنج های اولتراسونیک از امواج فراصوت برای اندازه گیری دبی سیال و در کاربردهای مختلف سیال مورد استفاده قرار می گیرند. فلومترهای اولتراسونیک مناسب برای آب و سایر مایعات هستند. این نوع فلومتر ها به سبب نصب آسان و غیر تخریبی (عدم نیاز به قطع شبکه و دستکاری روی لوله) از اوایل سال 2000 میلادی به عنوان یک روش محبوب اندازه گیری دبی مطرح و با گذشت زمان به دلیل کاربرد مفید و موفقیت آمیز این فلومتر ها سبب کاربرد روز افزون آن شده است.

فلومترهای آلتراسونیک در دو نوع داپلر و ترانزیت موجود می باشند. شرط اصلی برای اینکه فلومتر التراسونیک عملکرد صحیحی داشته باشد، این است که لوله باید با سیال مایع یا گاز پر شود. این روش به دلیل استفاده از فناوری جدید دقت بالایی دارد و همین امر باعث میشود؛ تا در میترینگ measuring برای اندازه گیری دقیق جریان استفاده گسترده ای داشته باشد.

کاربرد فلومتر التراسونیک

فلومترهای اولتراسونیک به دلیل برخورداری از ویژگی‌های خاص، در بسیاری از کاربردهای صنعتی و تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دستگاه‌ها به دلیل توانایی‌های منحصر به فردشان، یک ابزار قدرتمند و مؤثر برای اندازه‌گیری جریان سیالات در صنایع مختلف هستند. از کاربردهای ساده تا نظارتی پیچیده، فلومتر التراسونیک توانایی ارائه داده‌های دقیق و قابل اعتماد را دارد و در شرایط مختلف عملکرد بسیار خوبی از خود نشان می‌دهند.

1. فاضلاب و مایعات کثیف:
عمدتاً فلومتر اولتراسونیک در سیستم های فاضلاب و فاضلاب استفاده می شود. این دستگاه ها برای فاضلاب ایده آل هستند زیرا روی سطح خارجی نصب می شوند و نیازی به نفوذ در لوله ندارند.

2. اندازه‌گیری‌های انتقال انرژی و نگهداری:
فلومتر های آلتراسونیک برای نظارت بر جریان در سیستم‌های انتقال انرژی و همچنین برای اهداف نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه استفاده می‌شوند.

3. تحلیل جریان حجمی:
فلومترهای اولتراسونیک با اندازه گیری سرعت مایع با استفاده از امواج اولتراسونیک، جریان حجمی را تجزیه و تحلیل می کنند. این دستگاه ها تفاوت بین زمان انتشار یک پالس اولتراسونیک و جهت جریان مایع را اندازه گیری می کنند و دقت بالایی در محاسبه جریان ارائه می دهند.

4. سازگاری شیمیایی، نگهداری کم و افت فشار پایین:
این فلومترها برای کاربردهایی که به سازگاری شیمیایی بالا، تعمیر و نگهداری کم و افت فشار کم نیاز دارند؛ بسیار مفید هستند. بنابراین؛ آنها برای استفاده در سیستم های فاضلاب مناسب هستند اما برای آب آشامیدنی یا مقطر مناسب نیستند.

فلومتر التراسونیک در چه مکانهایی مورد استفاده قرار می گیرند؟

فلومترهای اولتراسونیک یک انتخاب مناسب برای کاربردهایی با فشار و جریان بالا  از جمله خطوط لوله گاز طبیعی میباشند. در این موارد، برای دستیابی به دقت بالا، از روش زمان پرواز استفاده می‌شود. سیستم‌های آب و فاضلاب شهری نیز اغلب از فلومترهای اولتراسونیک نصب‌شده خارجی استفاده می‌کنند، زیرا نصب این فلومترها نیازی به نفوذ در لوله ندارد.

همچنین، در برخی موارد، فلومترهای زمان پرواز و داپلر می‌توانند در یک طراحی واحد ترکیب شوند تا برای سیالاتی که ترکیبشان ممکن است در طول زمان تغییر کند، کنترل جریان را فراهم کنند. وقتی ذرات یا رسوبات شناسایی می‌شوند، فلومتر می‌تواند از حالت زمان پرواز به حالت داپلر تغییر وضعیت دهد تا دقت اندازه‌گیری جریان حفظ شود.

نحوه کار فلومتر التراسونیک چگونه است؟

فلومتر اولتراسونیک یک دستگاه اندازه گیری جریان است. آنها ابزارهایی هستند که به بیرون لوله متصل شده اند و می توانند خورنده های مایع را بدون آسیب رساندن به سنسورها اندازه گیری کنند. طراحی فلومتر اولتراسونیک به این صورت است که دو سنسور یکی به عنوان فرستنده موج و دیگری به عنوان گیرنده چیده شده اند. این دو سنسور در اطراف خط لوله نصب می شوند. با عبور مایع از طریق خط لوله، زمان بین انتقال و بازگشت امواج اولتراسونیک تغییر می کند که مستقیماً با سرعت جریان سیال مرتبط است. با در نظر گرفتن این فاصله زمانی می توان جریان حجمی سیال را محاسبه کرد.

این نوع فلومتر ها به چندین روش اندازه گیری تقسیم شده اند:

1.فلومتر التراسونیک نوع داپلری Doppler Ultrasonic Flowmeter

در این نوع فلومتر التراسونیک، سنسور فرستنده امواج التراسونیک، موج التراسونیک با فرکانس تعریف شده را ارسال می نماید. موج برگشتی ناشی از برخورد این امواج با ذرات موجود در سیال نظیر حباب هوا یا گاز و یا ذرات  معلق موجود در سیال و حتی گرداب اشفته ی موجود در سیال، پس از برخورد و برگشت توسط گیرنده امواج دریافت میشود.

• از انجا که سرعت عبور این ذرات با سرعت سیال رابطه مستقیمی دارد در نتیجه می توان از اختلاف فرکانس بوجود آمده از فرکانس موج ارسالی و موج دریافتی به سرعت سیال رسید.

F1:  فرکانس موج ارسالی (عددی مابین 1-5 MHZ)

v=(f1-f2)/2f1cos(a)

F2:  فرکانس موج دریافتی

a: زاویه ایجاد شده بین امواج ارسالی ودریافتی

نکات مهم:

نکته 1: به عنوان یک قاعده کلی به منظور برگشت صحیح سیگنال ارسالی حداقل غلظت مواد جامد در سیال بایستس بین 80 تا 100 میلی گرم بر لیتر یا حداقل اندازه 75 میکرون باشد.

نکته 2: از انجا که به صورت تقریبی سیگنال داپلر برگشتی با سیگنال ارسالی به اندازه امدازه 6 HZ به ازای سرعت در یک فوت بر ثانیه ft/sec تفاوت دارد در نتیجه اگر سرعت سیال کمتر از 1 ft/sec باشد عملاٌ فلومتر اولتراسونیک عملکرد مطلوبی نخواهد داشت.

فلومتر التراسونیک کلمپی (گیره دار) در دبی های کم و زیاد دقت بالایی را به دست می آورد، بدون برش لوله یا خاموش شدن فرآیند در زمان صرفه جویی می کند و تحت تاثیر نویز خارجی قرار نمی گیرد.

2.فلومتر التراسونیک اختلاف زمانی  Transit Time Ultrasonic Flow Meter

شنا کردن در خلاف جهت حرکت آب در یک رودخانه زمان و توان بیشتری را نسبت به حالت حرکت در جهت مسیر آب به ازای یک طول مساوی نیاز دارد این مثال ساده اساس عملکرد فلومتر التراسونیک نوع اختلاف زمانی را تشریح می کند.

در فلومتر اولتراسونیک اختلاف زمانی سنسور فرستنده امواج، موج فوق صوت را ارسال و این موج پس از طی نمودن مسیر در داخل لوله از نقطه آغازین تا برخورد آن به انتهای لوله و برگشت آن و دریافت موج توسط سنسور گیرنده یک زمانی را طول می کشد. این اختلاف زمان بیا سرعت عبور سیال رابطه مستقیم دارد و هر چه سرعت سیال زیاد باشد این اختلاف زمان نیاز بیشتر خواهد بود.

T₁=l/(c_° + v_m Cos(Ө))

T₂=l/(c_° – v_m Cos(Ө))

 V_m=GK  ((T₁-T₂)/( T₁.T₂))

_°C : سرعت صوت در سیال

GK : ثابت کالیبراسیون که  به چگالی، دما و فشار سیال بستگی دارد.

Vm: میانگین سرعت دبی در سیال

فلومتر التراسونیک اینزرشن (Insertion Ultrasonic Flow Meter) از نوع اختلاف زمانی (Transit-Time) است. این نوع از فلومترها از تکنیک اختلاف زمانی جهت اندازه‌گیری جریان استفاده می‌کنند.

3.فلومتر اولتراسونیک قابل حمل

فلومتر التراسونیک پرتابل یک دستگاه قابل حمل برای اندازه گیری جریان سیال در لوله های تحت فشار است. با استفاده از این دستگاه نیازی به برش یا بازکردن خطوط لوله نیست و به راحتی می توان مقادیر دبی یا دبی را در دو حالت ثابت و متحرک اندازه گیری کرد. به دلیل قابلیت حمل آسان این تجهیزات، اندازه گیری دبی ورودی و خروجی یک سیستم تحت فشار به راحتی امکان پذیر است و از نظر محل اندازه گیری و یا نوع سیال محدودیتی وجود ندارد. برند صاها نمایندگی فروش فلومتر پرتابل زیمنس در تهران و کل ایران می باشد.

روش نصب فلومتر التراسونیک

هر دو فلومتر داپلر و ترانزیت به گونه‌ای ساخته شده‌اند که بدون  اینکه نیاز به شکستن خط یا قطع جریان باشد، به قسمت بیرونی لوله متصل می‌شوند. این مشخصه دستگاه نه تنها از تلفات فشار جلوگیری می‌کند بلکه مانع نشتی نیز می‌شود (مشکل نشتی در فلومترهای خطی شایع است).

دقت اندازه‌گیری فلومتر التراسونیک به نصب صحیح دستگاه وابسته است. تغییرات بسیار دما یا ارتعاشات شدید در لوله می تواند روی تراز مبدل ها و اتصال صوتی به لوله تأثیر بگذارد. در  اکثر موارد نصبی، اگر لوله ها با موادی مانند مس، بتن، پلاستیک یا فایبرگلاس پوشانده شده باشند، دستگاه کار نخواهد کرد. بنابراین؛ حتما موارد مذکور، در هنگام نصب در نظر گرفته شوند.

قیمت فلومتر التراسونیک

قیمت دبی سنج التراسونیک با توجه به ویژگی ها و کیفیت طراحی و ساخت آنها متفاوت است. این تجهیزات بسته به نوع، ساختار، دقت، ویژگی های فنی، قابلیت ها و برند، معمولا در بازه های قیمتی متفاوتی در بازار موجود می باشند. عواملی مانند برند سازنده، اندازه و ظرفیت اندازه گیری، دقت و استانداردهای مربوطه نیز بر قیمت آنها تاثیر دارند.

شرکت انرژی یکم برند صاها تولید کننده فلومتر التراسونیک ایرانی  شرکت انرژی یکم صاها، دقت و کارایی در اندازه‌گیری جریان را تجربه کنید. نصب آسان و سریع، عملکرد قابل اعتماد و کیفیت برتر تضمین شده است. فروش فلومتر التراسونیک در تهران و در کل کشور برای مشتریان عزیز مقدور می باشد.

نتیجه گیری :

1- این روش اندازه گیری التراسونیک از حالت داپلری بسیار دقیق تر و کاربردی تر است.

2- این روش اندازه گیری محدودیت شرایط نرمال دارد و آن عبارت است از آنکه داخل لوله سیال نباید ناخالصی داشته باشد و حباب هوا و اغتشاش در سیال نباید وجود داشته باشد.

3- لوله بایستی نیمه پر به بالا باشد و 70 در صد لوله بایستی پر باشد