دسته‌بندی نشده

فلومتر التراسونیک نحوه نصب، کاربرد و قیمت

فلومتر اولتراسونیک چیست؟ انواع و کاربرد | آداک فرایند سپهر

فلومتر های التراسونیک Ultrasonic flowmeters از فناوری امواج فراصوت برای اندازه گیری سرعت سیال در حال حرکت، استفاده می‌کنند. دبی سنج اولتراسونیک برای آب و سایر مایعات بسیار ایده آل هستند. از اهدف این دسته از فلومترها اندازه گیری حجم جریان سیالات برای ارائه خوانش های دقیق برای کنترل جریان است. فلومترهای التراسونیک یکی از پرکاربردترین نوع فلومترهای موجود در صنعت هستند.

مشاوره سریع در مورد فلومتر و نحوه نصب و راه‌اندازی - نحوه انتخاب و استفاده درست از فلومترها

تاریخچه پیدایش فلومتر اولتراسونیک:  اولین دبی سنج التراسونیک توسط یک مخترع ژاپنی (Shigeo Satomura) در سال 1959 معرفی شد که از فناوری داپلر برای اندازه گیری جریان خون استفاده می‌کرد. در اوایل دهه 1960، فلومترها به عنوان ابزار صنعتی برای اندازه گیری جریان گازها و مایعات مورد استفاده قرار گرفتند. از همان ابتدا، آنها به محصول اصلی بسیاری از شرکت های سازنده فلومتر تبدیل شده اند.

فلومتر التراسونیک Ultrasonic Flow Meters آداک فرایند سپهر

اساس و نحوه‌ی کار فلومتر التراسونیک

این دبی سنج از اصول فیزیکی امواج صوتی استفاده می‌کند تا سرعت و حجم جریان سیالات را در لوله های انتقال اندازه‌گیری کنند. در ادامه نحوه کار فلومتر التراسونیک را شرح می‌دهیم.

تولید امواج التراسونیک: دستگاه فلومتر التراسونیک دارای ترانسدیوسر مجهز به حسگر پیزوالکتریک است که قادر به تولید امواج التراسونیک هستند. این امواج با فرکانس بالا (معمولاً در محدوده 1 تا 5 مگاهرتز) توسط حسگرها ایجاد می‌شوند.
  1. انتشار امواج: امواج التراسونیک از حسگرها به سمت سیال (مثلاً آب یا گاز) انتشار می‌یابند. این امواج در سیال جریانی که قرار است اندازه‌گیری شود، انعکاس و انتشار می‌یابند.
  2. دریافت امواج: اصولا یک یا چند حسگر دیگر در فلومتر وجود دارند که به عنوان سنسورهای گیرنده عمل می‌کنند. این حسگرها امواجی که از سیال منعکس می‌شوند را دریافت می‌کنند.
  3. محاسبه دبی: با توجه به زمانی که طول می‌کشد تا امواج از حسگر فرستنده به حسگرهای گیرنده برسند (زمان تاخیر) و با استفاده از سرعت انتشار موج‌ها در سیال، دبی جریان محاسبه می‌شود. زمان تاخیر امواج مستقیماً به سرعت جریان سیال وابسته است.
  4. نمایش و خروجی: مقادیر دبی جریان به صورت عددی یا گرافیکی در نمایشگر نشان داده می‌شوند. همچنین، این داده‌ها به سیستم کنترلی، دیتا لاگر یا PLC جهت نظارت و کنترل دبی سیال ارسال می‌شوند.

فلومتر التراسونیک-Ultrasonic flowmeters-کاربرد-انواع-اساس کار

و نهایتا، حجم سیال عبوری از طریق سرعت جریان مایع (که توسط دستگاه اندازه‌گیری شده) و عرض مسیر اندازه‌گیری (pipe diameter) محاسبه می‌شود.

انواع فلومتر التراسونیک

همه دبی سنج‌های اولتراسونیک بر اساس دو روش ساخته شده‌اند:

تشخیص فلو بوسیله روش اثر داپلری (doppler effect)

در این فلو سنج، سیال عبوری بایستی بصورت دوغابی (سیال کثیف) باشد. در این فلومتر پرتوهای فراصوتی به صورت مورب نسبت به لوله ارسال می‌شود. که در بخش هایی ازسیال (با چگالی متغیر) پرتوها با برخورد به ذرات موجود در سیال منعکس می‌شوند.

درفلومترهای روش اثر داپلری به سیالی با چگالی متغیر در جریان سیال نیاز است.

تشخیص فلو بوسیله روش زمان عبوری (transit time)

این مدل دارای یک فرستنده و یک گیرنده می‌باشد که سنسور فرستنده پالس هایی از انرژی فراصوتی را در عرض لوله فرستاده و مدت زمانی که سنسور گیرنده به صورت واضح این پالس را دریافت کند، محاسبه می‌گردد با این اختلاف زمان عبوری می توان به دبی حجمی عبوری سیال دست پیدا کرد. در سیال عبوری دراین فلو سنج ها باید سیال پاک باشد .

انواع فلومتر التراسونیک از لحاظ فناوری و کاربرد

فلومتر التراسونیک به طور گسترده ای به عنوان دستگاه های اندازه گیری جریان سیال در صنعت استفاده میشوند، زیرا از فناوری بروزتری نسبت به فلومتر های مکانیکی و قدیمی برای اندازه گیری دبی و حجم استفاده می‌کنند و دارای انواع مختلف برای کاربرد های متفاوتی هستند.

فلومتر التراسونیک گیره دار Dual and Single Clamp-On Ultrasonic Flow Meters

فلومتر گیره دار التراسونیک، تقریبا از کم فرسایش ترین نوع دبی سنج‌ها هستند. آنها به قسمت بیرونی لوله متصل می شوند و در نسخه های تک و دو سنسوره موجود هستند. در نسخه تک سنسور، کریستال های ارسال و دریافت امواج التراسونیک در بدنه لوله قرار می‌گیرند.

فلومتر التراسونیک گیره دار Dual and Single Clamp-On Ultrasonic Flow Meters

فلومتر اولتراسونیک گیره دار چه نسخه دوتایی یا تکی باشد، فقط می توانند با انواع خاصی از لوله کار کنند ولی برای لوله های آستردار یا دارای عایق مناسب نیستند.

فلومترهای هیبریدی التراسونیک Hybrid Ultrasonic Flow Meters

فلومترهای هیبریدی التراسونیک از متنوع ترین انواع فلومترها هستند. آنها می توانند جریان هر نوع سیالی را اندازه گیری کنند زیرا از هر دو فناوری اثر داپلر و زمان عبور را پشتیبانی می‌کنند.این مزیت به کاربر اجازه می دهد تا روش اندازه گیری فلو را بر حسب نیاز خود انتخاب کند. اگر جریان سیال دارای ذرات باشد، از سیستم داپلر استفاده می‌شود ولی اگر سیال تمیز و عاری از ذرات و حباب باشد از فناوری زمان عبور.

دبی سنج های التراسونیک خطی In-Line Ultrasonic Flow Meters

فلومترهای خطی در مسیر عبور سیال برای اندازه گیری دبی کاربرد دارند. فلومترهای خطی التراسونیک به طور گسترده ای برای اندازه گیری نرخ فلو استفاده می شوند زیرا نیازی به برش لوله، خاموش کردن عملیات یا ایجاد تاخیر در فرآیند ندارند. فلومتر التراسونیک با قابلیت استفاده فوری، یک دستگاه اندازه گیری ارزان و راحت برای کاربردهای اندازه گیری درون خطی ارائه می دهد.

برای استفاده از یک جریان سنج التراسونیک خطی، تنها چیزی که لازم است تنظیمات پارامتر و سایز لوله در صفحه نمایش دستگاه است.

فلومترهای التراسونیک قابل حمل Portable Ultrasonic Flow Meters

فلومترهای قابل حمل در اندازه‌های مختلفی وجود دارند، از اندازه‌هایی که شبیه به ماشین حساب هستند تا اندازه‌هایی مانند لپ‌تاپ. آنها دارای یک باتری قابل شارژ داخلی یا دوشاخه برق هستند. داده های اندازه گیری شده به صورت نمودار یا ستون نمایش داده می شوند که به راحتی می توانند به رایانه های دیگر منتقل شوند.

سنسورهای یک دبی سنج اولتراسونیک قابل حمل، به دو روش گیره‌ای یا آهنربای مغناطیسی به خط لوله قابل وصل شدن هستند. برای عملکرد بهینه دبی سنج، ترانسمیتر ها بر روی لوله بصورت مقابل هم باید قرار گیرند، مانند دیگر، فلومتر های اولتراسونیک.

فلومتر راداری یا ماکروویو Radar Flow Meters

از نظر فنی، فلومترهای راداری فلو سنج اولتراسونیک نیستند زیرا از سیگنال‌های رادار مایکروویو برای اندازه‌گیری جریان، جرم و حجم استفاده می‌کنند. اگر یک ماده دارای ثابت دی الکتریک بزرگتر از دو باشد، مانند آب یا آمونیاک، می تواند سیگنال های رادار را منحرف کند. هرچه ثابت دی الکتریک بیشتر باشد، سیگنالی که منحرف می‌شود بیشتر است. اگرچه دبی سنج های راداری برای مواد دی الکتریک بزرگتر از 2، ایده آل هستند، اما نمی توان آنها را با سیال هایی که ثابت الکتریک کمتر از 2 دارند استفاده کرد. مانند: هوا، بخارات، گازها یا فوم.

تکنولوژی پشت فلومتر سنج راداری بر اساس فناوری دوربین‌های کنترل سرعت کار می‌کند. هنگامی که پرتو یا امواج به سیال فرستاده می شود، سیگنال های برگشتی با فرکانس فرستاده شده کمی تفاوت دارد. از این تغییر فرکانس جهت اندازه گیری سرعت و جهت جریان سیال استفاده می‌شود.

فلومتر زمان پرواز التراسونیک Time of Flight Ultrasonic Flow Meter (ToF)

فلومتر التراسونیک زمان پرواز امواج فراصوت را از دو طرف لوله ارسال می‌کند. امواج از طرف فرستنده حرکت میکند و با عبور از سیال در حال حرکت به گیرنده می‌رسد. مدت زمان رسیدن و تغییر فاز امواج با سرعت حرکت سیال متناسب است.

فلومتر اولتراسونیک فراصوت

نصب صحیح مبدل ها برای اطمینان از دقیق بودن قرائت فلومتر الزامی و ضروری است. نکته کلیدی در این فرآیند، زاویه شکست سیگنال التراسونیک هنگام عبور از لوله است. بهمین علت یک کوپلنت اولتراسونیک بین مبدل و لوله قرار می گیرد تا شکاف هوایی یا Gap، امواج فراصوت را مخدوش نکند.

برای اینکه فلومتر التراسونیک TOF درست کار کند، جریان سیال باید عاری از حباب‌های گاز، آرام و عاری از مواد جامد باشد چون وجود این عناصر موجب پراکندگی سیگنال فلومتر می‌شود. یعنی دقیقا بر خلاف جریان سنج داپلر عمل می‌کند. از مزایای دبی سنج های زمان پرواز، میتوان به تاثیر بسیار پایین تغییرات دما و فشار بر روی نتایج اندازه‌گیری، اشاره کرد.

فلومتر التراسونیک توتالیزاسیون Totalization Ultrasonic Flow Meter

فلومتر اولتراسونیک مجموع مقدار گاز، مایع یا جریان سیالی را که از یک لوله می گذرد، تشخیص می‌دهد. آنها برای استفاده برای سیال هایی طراحی شده اند که دارای ذرات یا حبابهایی بزرگتر از (ppm) 100 دارند. از آنجایی که در جریان سنج های التراسونیک معمولی امواج توسط ذرات یا حباب ها منحرف می‌شود، فلومتر التراسونیک توتالیزه برای مقابله با این مشکل ایده آل هستند.

مناسب برای کاربردها در: اندازه گیری جریان فاضلاب، لجن فعال شده، لجن فعال پسماند، لجن، دوغاب، نفت خام، دوغاب آهک، فسفات ها و ذخایر خمیر کاغذ است. در جریان سنج التراسونیک توتالیزاسیون به دلیل وجود حباب ها و ذرات معلق در جریان سیال، از فناوری داپلر استفاده شده است.

لول ترانسمیتر التراسونیک نیز نوعی فلومتر است که برای اندازه گیری فلوی: کانال های باز، استخر ها و رودخانه ها کاربرد دارد! 

ویژگی و مزایای فلومتر التراسونیک

  • عمر طولانی و بدون سایش یا خوردگی ناشی از سیال در نتیجه اصل اندازه‌گیری غیر تماسی
  • اندازه گیری مستقل از فشار، چگالی، دما، رسانایی و ویسکوزیته (برای سیالات همگن)
  • طراحی درون خطی یا گیره ای برای اندازه گیری فلوی ثابت یا موقت
  • بدون قطعات متحرک، در نتیجه تعمیر و نگهداری نسبتا پایینی دارد
  • o/p متر بسته به چگالی، ویسکوزیته و دمای مایع متفاوت است
  • جریان مایع را در هر جهتی اندازه‌گیری می‌کند (دو جهته است)
  • خروجی به صورت سیگنال جریانی آنالوگ است
  • مناسب برای اندازه گیری جریان جرم بزرگ
  • افت فشار سیال در این تجهیزات وجود ندارد
  • مناسب برای هر نوع سایز خطوط لوله
  • اندازه‌گیری بصورت ایمن و بهداشتی
  • پاسخ دینامیکی خوبی دارد
  • تطبیق پذیری بسیار خوب
  • مصرف انرژی بسیار کم
  • عدم تماس با مایعات
  • بدون خطر نشتی
  • نصب آسان
  • دقت بالا

معایب

  • از دبی سنج های مکانیکی گرانتر هستند
  • قطعات و سنسور های یدکی این فلومتر تقریبا گران است
  • برای لوله های سیمانی (بتنی) و فلزی زنگ زده اصلا مناسب نیستند
  • با وجود تعمیر و نگهداری پایین، حتما برای سرویس این فلومتر نیاز به افراد متخصص است

کاربردهای فلومتر التراسونیک

صنعت نفت بیشترین درصد بکارگیری فلومتر های التراسونیک را دارد. چون شرایط سخت صنعت نفت نیازمند ابزارهایی است که بتوانند در محیط پرچالش از خود مقاومت بالایی نشان دهند. انعطاف‌پذیری فلومترهای التراسونیک گیره‌ای، آنها را به انتخابی ایده‌آل برای استخراج و تولید نفت تبدیل کرده است. از آنجایی که نفت با فشار و سرعت جریان بالا پمپاژ می شود، فلومتر های دیگر قادر به کارکردن در آن شرایط نیستند.

بطور کلی، فلومترهای التراسونیک به دلیل دقت بالا، نصب آسان و قابلیت استفاده در شرایط مختلف، یکی از گزینه‌های مناسب، برای اندازه‌گیری جریان سیال در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاهی، غذائی، کاغذ سازی، سدها و شیمیایی هستند.

فلومتر اولتراسونیک کرونه Krohne

اگر می‌خواهید در زمینه فلومتر و انواع آن بیشتر بدانید حتما بر روی لینک زیر کلیک کنید!

فلومتر Flowmeter چیست و چه کاربردی دارد

مراحل نصب و راه اندازی فلومتر التراسونیک

نصب فلومتر های التراسونیک به دو صورت ممکن است: نصب داخلی و نصب خارجی. در نصب داخلی، فلومتر داخل لوله قرار می‌گیرد و در نصب خارجی، فلومتر روی لوله نصب می‌شود.

برای نصب داخلی، لوله باید برای نصب فلومتر قطع شود و فلومتر در داخل لوله نصب می‌شود. برای نصب خارجی، فلومتر به وسیله بست ها و پیچ‌ها به لوله متصل می‌شود. قبل از نصب، باید مطمئن شوید که فلومتر برای اندازه گیری جریان در کاربرد شما مناسب است و محل نصب فلومتر به درستی انتخاب شده است یا نه.

نکته مهمی که در نصب فلومترهای التراسونیک باید در نظر داشت، تنظیم دقیق فلومتر با توجه به شرایط محیطی است. برای راه‌اندازی دستگاه، باید پارامترهای مربوط به فلومتر در دستگاه وارد شوند. سپس دستگاه را روشن کرده و تست کنید. قطعا برای داشتن دقت بالا در اندازه گیری دبی جریان، باید فلومتر به درستی تنظیم شود و از تغییرات در شرایط محیطی مانند دما، فشار، ترکیب شیمیایی و… در هنگام تنظیم فلومتر، بدرستی در نظر گرفته شود. البته برخی از فلومترهای التراسونیک دارای قسمت تنظیمات پیشرفته هستند که می‌توانید با تنظیم این تنظیمات دقت اندازه‌گیری را افزایش دهید.

همچنین فلومتر التراسونیک را میتوانید به سه حالت بر روی لوله نصب کنید. نصب بصورت تصویر شکل زیر (W-V-Z)

نحوه نصب صحیح فلومتر التراسونیک | آداک فرایند سپهر

در صورتی که فلومتر بدرستی تنظیم نشود، دقت اندازه گیری دبی جریان کاهش خواهد یافت و ممکن است این دقت پایین، باعث شود که اطلاعات ارسال شده به کنترل سیستم نادرست باشد و در نتیجه به مشکلات و خطاهای مختلفی در سیستم منجر شود. علاوه بر تنظیم دقیق فلومتر، باید اطمینان حاصل کرد که فلومتر در محل مناسبی نصب شده است یا نه. محل نصب فلومتر باید بگونه ای انتخاب شود که امکان نصب، عیب‌یابی، نگهداری و تعمیرات آن با سهولت فراهم شود.

مراحل عیب یابی فلومتر اولتراسونیک

برای عیب یابی فلومتر اولتراسونیک، مراحل زیر را با دقت دنبال کنید:

  1. بررسی منبع تغذیه: ورودی برق (تغذیه) فلومتر را بررسی کنید. سالم بودن فیوز تغذیه را نیز چک کنید.
  2. بررسی نمایشگر: اگر منبع تغذیه سالم است اما نمایشگر فلومتر روشن نمی‌شود، فیوز داخلی خود فلومتر را تست کنید.
  3. بررسی اتصالات ترمینال: کلیه اتصالات ترمینال های مربوط به دبی سنج را بر اساس نقشه‌ بررسی کنید.
  4. بررسی وضعیت کارت‌های داخلی: وضعیت کارت‌های داخلی دبی سنج اولتراسونیک را بررسی کنید. برد مدار چاپی باید تمیز و بدون رطوبت باشد. همچنین کابل های اتصال داخلی فلومتر را نیز بررسی نمایید.
  5. سیستم ارتینگ: ارت فلومتر اولتراسونیک را مطابق دفترچه راهنما چک کنید.
  6. سطح نویز: سطح اغتشاشات الکتریکی را بررسی کنید و اطمینان حاصل کنید که در محدوده قابل قبول است.
  7. خروجی سیگنال: اگر نمایشگر مقادیر اندازه‌گیری شده را نشان می‌دهد اما سیگنال خروجی وجود ندارد ویا اشتباه است، وضعیت کارت خروجی را بررسی و اتصالات را چک کنید.
  8. تنظیمات: اگر فلومتر اولتراسونیک مقادیر مناسب را تشخیص نمی‌دهد، پارامترها را چک کنید.
  9. وجود خطا یا ارور در فلومتر: اگر خطایی در تجهیزوجود دارد، برد تقویت ‌کننده فرستنده را تعویض کنید.
  10. بررسی نصب سنسور: اگر مقدار جریان منفی است، موقعیت نصب سنسور را اصلاح کنید.
  11. بررسی ویژگی‌های سیال: سیال باید دارای جریان آرام باشد و هیچ ذره جامدی نباید درون لوله ها وجود داشته باشد.
  12. بررسی الکترودها: الکترودها را تمیز کرده و اطمینان حاصل کنید که سطح الکترود شفاف و بدون آسیب است.
  13. کالیبراسیون: فلومتر اولتراسونیک را بصورت صحیح کالیبره نمایید.

برند های مطرح در زمینه فلومترهای التراسونیک

قیمت فلومتر اولتراسونیک

قیمت فلومترهای التراسونیک معمولاً به عوامل متعددی متکی است از جمله: نوع، سایز دستگاه، دقت اندازه‌گیری، محدوده فرکانس، ویژگی‌های خاص و شرکت تولید کننده. همچنین، باید به محدوده دمای کاری، فشار کاری و نوع سیال (مانند مایع یا گاز) نیز توجه کرد. محدوده قیمت فلومترهای التراسونیک از 1000 دلار تا 7000 دلار می‌باشد. برای دریافت لیست قیمت و خرید دبی سنج اولتراسونیک و کسب اطلاعات دقیق‌تر با مشاوران شرکت آداک فرایند سپهر تماس حاصل فرمایید.

نتیجه گیری

یک فلومتر التراسونیک از روش آکوستیک امواج فراصوت برای اندازه گیری جریان سیال استفاده می کند. دو نوع روش اندازه گیری جریان بروش اولتراسونیک وجود دارد که عبارتند از: اثر داپلری و زمان عبوری. فلومترهای التراسونیک به دلیل داده های فوق العاده دقیق و غیرتهاجمی بودن آنها و عدم تماس با سیال، یکی از محبوب ترین فلومترها هستند.

هر صنعتی که نیاز به اندازه‌گیری دبی و جریان سیالات داشته باشد، ازفلومترهای اولتراسونیک برای تشخیص دقیق و مستمر استفاده می‌کند. فلومتر اولتراسونیک یک جایگزین عالی برای فلومتر گردابی و نیز فلومتر الکترومغناطیسی است. این دستگاه‌ها به طور عمده در صنایع مختلف مانند نفت و گاز، پتروشیمی، آب و فاضلاب، انرژی و اغلب صنایع تولیدی کاربرد دارد.

سوالات متداول

فلومتر التراسونیک چه دستگاهی است و در کجا کاربرد دارد؟

فلومتر التراسونیک نوعی جریان سنج حجمی است، دبی مترهای صوتی سنسورهای جریان غیر نفوذی هستند که از ارتعاشات امواج صوتی اغلب برای اندازه گیری دبی مایعات استفاده می کنند. صنایعی که از فلومتر التراسونیک استفاده می کنند شامل: نفت و گاز، آب و فاضلاب، برق، صنایع تولید مواد شیمیایی، مواد غذایی و آشامیدنی و …

قیمت فلومتر التراسونیک چقدر است و بهترین برند ها کدامند؟

فلومتر اولتراسونیک در انواع مختلفی ساخته میشود به همین علت قیمت بر اساس نوع فلومتر و شرکت سازنده فرق خواهد کرد، البته کد محصول نیز که بیانگر مشخصات فلومتر است نیز در قیمت تاثیر خواهد داشت. بهترین برندهای جریان سنج های التراسونیک عبارتند از: امرسون، کرونه، اندرس هاوزر، ای بی بی، زیمنس و یوکوگاوا.

دقت فلومتر التراسونیک چقدر است؟

دقت جریان سنج اولتراسونیک بسیار بالاست. محدوده دقت فلومتر التراسونیک معمولا از 0.7٪ تا 1٪ میتواند باشد.

عوامل موثر بر دقت فلومتربرای اندازه‌گیری جریان گاز را نام ببرید؟

نویز – اعوجاج پروفیل – تجمع کثیفی و وجود مایعات بهمراه گاز

مراحل کاهش نویز در فلومترهای التراسونیک چگونه است؟

برای رفع خطاهای نویز می‌توانید فلومتر را در بالادست، قبل از موتورهای القایی و زانویی‌ها نصب کنید.

درباره داود شیرینی

داود شیرینی متولد 61، متخصص و واردکننده ابزاردقیق از سال 86، فارغ التحصیل رشته الکترونیک و کنترل ابزاردقیق، زمینه تخصصی دتکتور های گازی و انواع سطح سنج

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *