فلومترهای آلتراسونیک یکی از پرکاربردترین ابزارهای اندازه‌گیری جریان سیالات در صنعت به حساب می‌آیند. این فناوری پرکاربرد در بسیاری از صنایع از جمله نفت و گاز، پتروشیمی، آب و فاضلاب، صنایع فولاد و سیمان استفاده میشود.
در این مطلب به بررسی موارد زیر می‌پردازیم:
اصول عملکرد فلومترهای اولتراسونیک
فلومترهای التراسونیک، از امواج فراصوت برای اندازه‌گیری نرخ جریان سیال استفاده می‌کنند. سنسورهای این فلومترها یا از نوع ترانزیت تایم یا از نوع داپلر هستند. این سنسورها نیازی به تماس مستقیم با سیال ندارند و به همین دلیل برای بسیاری از کاربردها مانند اندازه‌گیری نرخ جریان سیالات درون لوله‌ها مناسب اند.
فلومتر ترانزیت تایم
این دستگاه بر اساس اصل زمان گذر (Transit-Time) عمل می‌کند. این سنسورها مخصوص سیالات تمیز و بدون ذرات معلق هستند.
در این روش دو سنسور آلتراسونیک در دو بخش از لوله قرار میگیرند؛ یکی از سنسورها به عنوان فرستنده عمل کرده و امواج را به سمت سنسور دیگر در جهت سیال ارسال می‌کند، در حالی که دیگری به عنوان گیرنده عمل کرده و امواج را دریافت می‌کند.
سپس این روند معکوس شده و سنسور دریافت کنندهتبدیل به سنسور فرستنده می شود و موج را در خلاف جهت سیال ارسال می نماید تا سنسور دیگر آن را دریافت نماید.
در این روش سیگنال ها به صورت متناوب ارسال شده و سپس سرعت سیال با توجه به اختلاف زمانی بین دو سنسور محاسبه و با اطلاعات سرعت و سطح مقطع لوله، دبی لحظه ای و کلی محاسبه می گردد.
برای اطلاعات بیشتر به صفحه فلومترهای اولتراسونیک ترانزیت تایم مراجعه کنید.
فلومترهای داپلر
فلومترهای داپلر برای اندازه‌گیری دبی جریان سیالاتی که ذرات معلق یا حباب دارند، استفاده می‌شوند.
در این فلومترها یک موج اولتراسونیک با فرکانسی مشخص از طریق سنسور به درون لوله ارسال شده و مقداری از این انرژی فراصوتی از ذرات داخل سیال با فرکانس متفاوت از فرکانس اولیه به سمت سنسور بازمی گردد. اختلاف بین فرکانس سیگنال اولیه و فرکانس سیگنال بازگشتی با سرعت سیال متناسب است.
برای اطلاعات بیشتر به صفحه فلومترهای اولتراسونیک داپلر مراجعه کنید.
کاربردهای فلو ترانسیتر التراسونیک
جریان سنج التراسونیک کاربردهای متنوعی در اندازه‌گیری جریان سیالات در داخل لوله، در مجاری کانال باز و نیمه باز دارند.
در صنایع مختلف این کاربردها گسترده اند، از این موارد میتوان به مثال‌های زیر اشاره کرد:
- صنعت نفت و گاز
- آب و فاضلاب
- صنایع غذایی و دارویی
- صنایع کشاورزی
- صنعت خودروسازی
- صنایع سیمان
- صنعت پتروشیمی
- صنایع معدنی
- صنعت کاشی و سرامیک
- نیروگاه تولید و توزیع برق
مزایای استفاده از فلومترهای اولتراسونیک
از مهمترین مزایای این نوع از دبی‌سنج‌ها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- عملکرد بدون تماس و عدم تأثیر گذاری بر جریان سیال
- نصب و بهره برداری آسان
- عدم نیاز به تغییرات مکانیکی مسیر لوله در مواقعی که به دقت خیلی بالا نیاز نباشد
نحوه استفاده از فلومتر اولتراسونیک
مراحل استفاده از فلومترهای اولتراسونیک برای دبی سنجی جریان سیالات به سه مرحله اصلی زیر تقسیم میشود:
- نصب و راه‌اندازی
- تنظیمات و کالیبراسیون
- راه‌اندازی اتصالات و سیستم‌های مرتبط
نحوه نصب فلومتر التراسونیک
با توجه به سایز قطر لوله و همچنین اعمال شرایط مناسب جهت ثبت زمان ارسال و دریافت سیگنال، سه نوع کلی نصب سنسور های اولتراسونیک به شرح ذیل مد نظر قرار میگیرند:
- نصب نوع Z
- نصب نوع V
- نصب نوع W
نصب نوع Z
در مواقعی که سایز قطر لوله بالا باشد از این نوع نصب استفاده میشود تا از اتلاف زمان در اثر حرکت جلوگیری کند و همچنین باعث میشود قبل از تضعیف سیگنال، سنسور بتواند آن را دریافت و زمان عزیمت را ثبت کند تا به تبع آن به سرعت و دبی سیال دست یابیم.
نصب نوع V
برای لوله های با سایز کوچک و متوسط به صورت استادارد از این نوع نصب استفاده میشود و می بایست به هنگام نصب، جهت دریافت سیگنال اولتراسونیک با کیفیت، مکان دقیق دو سنسور را روی لوله مشخص نمود. در این حالت سیگنال منتشر شده از یک سنسور ابتدا به جداره پایینی لوله برخورد نموده و سپس به سمت سنسور دوم منعکس میشود.از مزایای این روش آن است که با توجه به قطر کوچک و متوسط لوله، زمان عزیمت سیگنال اندکی افزایش می یابد تا برای سیستم قابل اندازه گیری باشد و همچنین سیگنال ارسال شده با کیفیت مناسب به سنسور دریافت کننده برسد.
نصب نوع W
در مواقعی که سایز قطر لوله بسیار کوچک باشد میبایست از این نوع نصب استفاده گردد تا سیگنال ارسال شده پس از چندبار انعکاس درون لوله به سنسور گیرنده برسد تا بدینوسیله زمان عزیمت سیگنال اندکی افزایش یافته و برای دستگاه سیگنال با کیفیت قابل اندازه گیری باشد
