فلومتر التراسونیک به عنوان یکی از دقیق‌ترین و کارآمدترین ابزارهای اندازه‌گیری جریان سیالات، نقش مهمی در صنایع مختلف ایفا می‌کند. این دستگاه با بهره‌گیری از امواج فراصوت، بدون تماس مستقیم با سیال، میزان جریان را با دقت بالا محاسبه کرده و در انواع مختلفی طراحی و تولید می‌شود.
ما در این مقاله در رابطه با فلومتر چیست؟ و انواع فلومتر کدامند؟ صحبت کرده ایم.
فلومتر التراسونیک چیست؟
فلومتر اولتراسونیک یک دستگاه اندازه‌گیری جریان سیالات است که بر اساس ارسال و دریافت امواج صوتی کار می‌کند و بدون تماس مستقیم با سیال، سرعت و دبی آن را محاسبه می‌کند. این فلومتر با تحلیل تغییرات زمانی یا فرکانسی امواج عبوری از سیال، میزان جریان را اندازه‌گیری کرده و دقت بالایی در شرایط مختلف عملیاتی ارائه می‌دهد. از ویژگی‌های مهم آن می‌توان به عدم نیاز به قطع جریان برای نصب، حداقل افت فشار و قابلیت اندازه‌گیری سیالات خورنده یا حاوی ذرات معلق اشاره کرد.
انواع فلومتر التراسونیک
فلومترهای اولتراسونیک به طور کلی به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند:
1.فلومتر اولتراسونیک زمان عبوری (Transit-Time):
این نوع فلومتر برای اندازه‌گیری سرعت جریان سیال از اختلاف زمانی که امواج صوتی از یک ترنسدیوسر (مبدل) به ترنسدیوسر دیگر می‌رسند، استفاده می‌کند. زمانی که جریان سیال در حال حرکت است، امواج صوتی از ترنسدیوسر ارسال‌شده به ترنسدیوسر دریافت‌شده، با توجه به جهت جریان سیال تغییر می‌کنند. این تغییر زمان برای محاسبه سرعت جریان و در نهایت دبی سیال استفاده می‌شود.
2.فلومتر اولتراسونیک اثر داپلر (Doppler Effect):
این فلومتر برای اندازه‌گیری جریان سیالات حاوی ذرات معلق یا حباب‌های گازی مناسب است. در این نوع فلومتر، امواج صوتی به ذرات موجود در سیال برخورد کرده و بازتاب می‌شوند. تغییر فرکانس امواج بازتاب‌شده (اثر داپلر) به تحلیل سرعت جریان و دبی سیال کمک می‌کند. این فلومتر بیشتر در سیالات غیر شفاف و حاوی ذرات معلق کاربرد دارد.
علاوه بر دو نوع اصلی فلومترهای اولتراسونیک که به آن‌ها اشاره شد، فلومترهای اولتراسونیک به دسته‌های دیگری نیز تقسیم می‌شوند که بسته به روش نصب و کاربردهای خاص متفاوت هستند:
3.فلومتر اولتراسونیک کانال باز (Open Channel):
این نوع فلومتر برای اندازه‌گیری جریان سیالات در کانال‌های باز مانند رودخانه‌ها، فاضلاب‌ها یا کانال‌های آبیاری استفاده می‌شود. در این سیستم، امواج اولتراسونیک به طور عمودی از سطح آب عبور کرده و میزان عمق و سرعت جریان را اندازه‌گیری می‌کند. این فلومتر معمولاً برای بررسی جریان‌های ناپیوسته یا غیرخطی به کار می‌رود و نیاز به تجهیزات خاصی برای تطبیق با شرایط محیطی دارد.
4.فلومتر اولتراسونیک تماسی (Contact Type):
این نوع از فلومتر فلومتر التراسونیک به صورت مستقیم به دیواره‌های لوله وصل می‌شوند و امواج اولتراسونیک را از طریق دیواره لوله به سیال منتقل می‌کنند. این فلومتر معمولاً برای سیالاتی که ویژگی‌های خاصی دارند یا در لوله‌های با اندازه کوچک استفاده می‌شود.
5.فلومتر اولتراسونیک نصب شده روی سطح (Clamped Type):
این نوع فلومترها به سطح خارجی لوله‌ها متصل می‌شوند و امواج اولتراسونیک را از سطح لوله به سیال منتقل می‌کنند. در این فلومتر نیاز به برش یا ورود به داخل لوله نیست، بنابراین نصب آن ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر است. این مدل‌ها اغلب برای کاربردهایی که نیاز به نصب سریع و بدون توقف جریان دارند مناسب هستند.
این تقسیم‌بندی‌ها به انتخاب فلومتر مناسب بسته به شرایط کاربردی و ویژگی‌های سیال کمک می‌کند.
نصب فلومتر التراسونیک
نصب فلومتر اولتراسونیک به دلیل پیچیدگی‌های خاص خود نیازمند توجه به نکات فنی و شرایط محیطی است. فرآیند نصب معمولاً به مواردی مانند نوع فلومتر، ویژگی‌های سیال و شرایط لوله‌کشی بستگی دارد. در اینجا، مراحل نصب فلومتر اولتراسونیک را به صورت کامل و دقیق توضیح می‌دهم:
1. انتخاب محل مناسب برای نصب
اولین مرحله نصب فلومتر اولتراسونیک، انتخاب موقعیت مناسب بر روی لوله است. برای عملکرد دقیق‌تر دستگاه، باید محل نصب به گونه‌ای انتخاب شود که جریان سیال در حالت یکنواخت و ثابت باشد. در این مرحله باید به موارد زیر توجه کرد:
- فاصله از انحرافات جریان: از نصب فلومتر در نزدیکی زانوها، شیرها، فیلترها و سایر انحرافات جریان اجتناب کنید. این نواحی ممکن است باعث ایجاد جریان غیر یکنواخت شوند که اندازه‌گیری‌های فلومتر را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
- انتخاب بخش مستقیمی از لوله: برای دقت بیشتر، فلومتر باید در یک بخش مستقیم و بدون پیچ و خم از لوله نصب شود. این امر به فلومتر این امکان را می‌دهد که جریان سیال را به درستی اندازه‌گیری کند.
- ارتفاع و موقعیت فیزیکی: برای فلومترهای اولتراسونیک، بهتر است که مبدل‌ها در سطحی قرار بگیرند که دسترسی آسان برای نصب و نگهداری داشته باشند. همچنین، نصب فلومتر در مکان‌هایی با دمای خیلی بالا یا پایین ممکن است باعث کاهش دقت شود، پس باید به دمای محیط نیز توجه شود.
2. تمیز کردن سطح لوله
قبل از نصب فلومتر، سطح لوله باید کاملاً تمیز شود تا مبدل‌ها (ترنسدیوسرها) به درستی به لوله متصل شوند و امواج اولتراسونیک بدون مشکل انتقال یابند. تمیزکاری سطح باید شامل موارد زیر باشد:
- حذف زنگ‌زدگی و آلودگی‌ها: زنگ‌زدگی، چربی، گرد و غبار و هر گونه آلودگی می‌تواند باعث تضعیف امواج اولتراسونیک شود و باعث کاهش دقت فلومتر شود.
- استفاده از محلول‌های پاک‌کننده: در صورت نیاز، از محلول‌های پاک‌کننده یا برس‌های مخصوص برای از بین بردن آلودگی‌های سخت استفاده کنید.
- خشک کردن سطح لوله: پس از تمیزکاری، سطح لوله باید کاملاً خشک باشد تا مبدل‌ها به خوبی به آن بچسبند.
3. نصب ترنسدیوسرها (مبدل‌ها)
در فلومترهای اولتراسونیک زمان عبوری، دو مبدل (ترنسدیوسر) در دو طرف لوله نصب می‌شوند. این ترنسدیوسرها امواج اولتراسونیک را ارسال و دریافت می‌کنند. در این مرحله، دقت در نصب و تنظیم زاویه و فاصله بین مبدل‌ها ضروری است:
- نصب به صورت عمود یا موازی: در بیشتر فلومترهای اولتراسونیک زمان عبوری، مبدل‌ها باید به‌طور دقیق در موقعیت‌های خاص نصب شوند. این مبدل‌ها باید در جهت جریان سیال و در فاصله معین از هم قرار گیرند.
- زاویه نصب: زاویه نصب مبدل‌ها باید به گونه‌ای باشد که امواج اولتراسونیک به درستی عبور کنند. برای مثال، در فلومترهای زمان عبوری، زاویه نصب معمولاً ۱۸۰ درجه است.
- بررسی عملکرد سیال: برای نصب دقیق مبدل‌ها، باید ویژگی‌های سیال مانند چگالی، ویسکوزیته و دمای آن در نظر گرفته شود. این ویژگی‌ها بر روی انتقال امواج صوتی تأثیر می‌گذارند.
جهت آشنایی با انواع ترانسدیوسرها کلیک کنید.
4. کالیبراسیون فلومتر
پس از نصب فیزیکی مبدل‌ها، فلومتر باید کالیبره شود. این فرایند شامل تنظیم دقیق دستگاه بر اساس شرایط سیال و ویژگی‌های سیستم لوله‌کشی است. در این مرحله به موارد زیر توجه کنید:
- تنظیم قطر لوله: دستگاه باید با قطر دقیق لوله که فلومتر در آن نصب شده تطبیق داده شود.
- تنظیم نوع سیال: بسته به نوع سیال (آب، نفت، گاز یا مواد شیمیایی)، پارامترهای مختلفی باید تنظیم شوند تا دقت اندازه‌گیری بیشتر شود.
- دمای سیال: دمای سیال تأثیر زیادی بر سرعت انتقال امواج اولتراسونیک دارد. بنابراین، دستگاه باید برای دماهای مختلف کالیبره شود.
- فشار و ویسکوزیته: در صورت امکان، فشار و ویسکوزیته سیال نیز باید وارد تنظیمات کالیبراسیون شوند.
جهت مطالعه ی روش های کالیبراسیون فلومتر کلیک کنید.
5. اتصال به سیستم‌های کنترل
فلومترهای اولتراسونیک معمولاً به سیستم‌های نظارتی و کنترل متصل می‌شوند تا اطلاعات مربوط به دبی سیال به صورت پیوسته به دستگاه‌های دیگر ارسال شوند. این مرحله شامل موارد زیر است:
- اتصال به پروتکل‌های ارتباطی: این دستگاه‌ها معمولاً به صورت دیجیتال اطلاعات را ارسال می‌کنند. پروتکل‌های رایج برای این منظور شامل ۴-۲۰mA، Modbus، HART یا PROFIBUS هستند.
- تنظیم پارامترهای خروجی: باید خروجی دستگاه به گونه‌ای تنظیم شود که با سیستم نظارتی هماهنگ باشد و داده‌ها به درستی به نمایش درآید.
6. بررسی عملکرد و ارزیابی دقت
پس از نصب و کالیبراسیون، باید عملکرد فلومتر بررسی شود. این فرایند معمولاً شامل ارزیابی دقت اندازه‌گیری‌ها و مقایسه آن‌ها با مقادیر مرجع است:
- اندازه‌گیری جریان سیال: جریان سیال باید اندازه‌گیری شده و با مقادیر دبی واقعی که با استفاده از روش‌های دیگر اندازه‌گیری شده، مقایسه گردد.
- اطمینان از عملکرد درست دستگاه: در صورتی که مقادیر اندازه‌گیری شده تفاوت زیادی با مقدار واقعی داشته باشند، تنظیمات دستگاه باید دوباره بررسی و اصلاح شود.
7. نگهداری و تعمیرات
پس از نصب، نگهداری دوره‌ای دستگاه ضروری است. این نگهداری شامل تمیز کردن مبدل‌ها، بررسی کابل‌ها و اتصالات، و کالیبراسیون مجدد در صورت تغییر شرایط محیطی یا سیال است.
مزایا و معایب فلومتر التراسونیک
| مزایا | معایب |
|---|---|
| عدم نیاز به تماس مستقیم با سیال: فلومترهای اولتراسونیک به دلیل اندازه‌گیری از خارج لوله، هیچ تماسی با سیال ندارند. | حساسیت به ویژگی‌های سیال: دقت اندازه‌گیری به ویژگی‌هایی مانند چگالی و ویسکوزیته سیال بستگی دارد. |
| دقت بالا: اندازه‌گیری دقیق دبی سیال بدون ایجاد افت فشار و تغییرات در جریان. | نیاز به نصب در مکان‌های خاص: برای عملکرد دقیق، فلومتر باید در بخش‌های مستقیم و بدون انحراف جریان نصب شود. |
| نصب آسان و بدون نیاز به قطع جریان: نصب فلومترهای اولتراسونیک معمولاً سریع و آسان است و نیاز به توقف جریان ندارد. | محدودیت در اندازه‌گیری سیالات شفاف و بدون ذرات معلق: فلومترهای اثر داپلر معمولاً به سیالات حاوی ذرات معلق نیاز دارند. |
| امکان اندازه‌گیری در شرایط سخت: قابلیت استفاده در شرایط سخت مانند سیالات خورنده، سیالات با دمای بالا یا فشار زیاد. | هزینه بالا: فلومترهای اولتراسونیک معمولاً گران‌تر از سایر انواع فلومترها هستند. |
| پشتیبانی از انواع سیالات: قابلیت اندازه‌گیری سیالات مختلف از جمله آب، گاز، نفت و مواد شیمیایی. | نیاز به کالیبراسیون دقیق: فلومترهای اولتراسونیک نیاز به کالیبراسیون دقیق و منظم دارند تا دقت اندازه‌گیری حفظ شود. |
| کمترین نیاز به نگهداری: به دلیل عدم تماس با سیال، نگهداری فلومترهای اولتراسونیک کمتر از سایر انواع فلومترها است. | حساسیت به نصب نادرست: نصب نادرست یا در مکان‌های با جریان غیر یکنواخت می‌تواند دقت را کاهش دهد. |
| قابلیت اندازه‌گیری در مقیاس بزرگ: توانایی اندازه‌گیری دبی در لوله‌های بزرگ با دقت بالا. | محدودیت در دبی‌های بسیار پایین: در بعضی شرایط، دبی‌های بسیار پایین ممکن است به‌طور دقیق اندازه‌گیری نشوند. |
لینک مفید:
- فلومتر الکترومغناطیسی و طرزکار فلومتر الکترومغناطیسی
- فلومتر توربینی چیست؟
- فلومتر کوریولیس: دقت بی‌نظیر در اندازه‌گیری جرمی
- فلومتر جرمی و انواع فلومتر جرمی
- فلومتر اوریفیس: راهکاری ساده برای اندازه‌گیری پیچیده
- فلومتر جابجایی مثبت: راه‌حل بهینه برای سیالات ویسکوز
مشاوره قبل از خرید
برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با خرید محصولات می‌توانید با شماره تلفن‌های زیر تماس بگیرید: